Toolyard

Симулятор времён года и продолжительности дня

Уравнения этой модели

δ = −23.44° × cos(360° × (N + 10) ÷ 365)
NДень года1 января — день 1; июньское солнцестояние — около дня 172, декабрьское — около дня 355
δсклонение Солнцаширота, где Солнце в полдень стоит в зените: +23,44° в июньское солнцестояние, 0 в равноденствия, −23,44° в декабре

При текущих значениях:

cos ω₀ = −tan φ × tan δ, долгота дня = 2 ω₀ ÷ 15° в час
φШирота φ (°, северная положительная)
ω₀часовой угол закатана сколько поворачивается Земля от полудня до заката; за полярными кругами бывает полярный день или полярная ночь
долгота днячасов светового днявосход и закат по местному солнечному времени — это 12:00 минус и плюс её половина

При текущих значениях:

высота в полдень = 90° − |φ − δ|
высотавысота Солнца в полденьчем она выше, тем сильнее солнечный свет сосредоточен на земле

При текущих значениях:

Q = (S₀ ÷ π) (ω₀ sin φ sin δ + cos φ cos δ sin ω₀)
S₀солнечная постоянная1361 Вт/м² на верхней границе атмосферы; небольшое изменение расстояния от Земли до Солнца не учитывается
Qсредний солнечный свет на квадратный метр за весь деньна верхней границе атмосферы; именно это, а не расстояние до Солнца, делает лето тёплым

При текущих значениях:

Как пользоваться симулятором времён года

  1. Земля обращается вокруг Солнца с осью, наклонённой на 23,4° и всегда направленной в одну точку пространства. Запустите год или задайте дату и смотрите, как к Солнцу наклоняется сначала северное, а затем южное полушарие. Ночная сторона тёмная; красное кольцо — ваша широта.
  2. Задайте свою широту и читайте продолжительность дня, восход и закат, высоту Солнца в полдень и среднюю за день солнечную энергию на квадратный метр. График показывает продолжительность дня за весь год на этой широте: ровная линия на экваторе, размах примерно от 7 до 17,5 часа в Москве и месяцы полярного дня и полярной ночи за полярными кругами.
  3. Сравните летнее и зимнее солнцестояние на одной широте: летом Солнце выше, поэтому его свет падает на землю прямее, и оно дольше остаётся на небе. Именно это вместе, а не расстояние Земли от Солнца, делает лето тёплым. Отметьте «Вид вблизи Земли», чтобы рассмотреть наклон поближе.

Частые вопросы

Что вызывает смену времён года?

Наклон земной оси — 23,4° от перпендикуляра к орбите. Весь год ось направлена в одну сторону пространства, поэтому полгода к Солнцу наклонено северное полушарие, получая более высокое Солнце и более длинные дни, а другие полгода — южное. На самом деле Земля ближе всего к Солнцу в начале января, северной зимой.

Как рассчитывается продолжительность дня?

По широте φ и склонению Солнца δ: cos ω₀ = −tg φ × tg δ, где ω₀ — угол поворота Земли от полудня до заката. День длится 2ω₀ ÷ 15° часов. Если −tg φ tg δ выходит за ±1, Солнце не заходит или не восходит, что бывает за полярными кругами. Реальный восход наступает на несколько минут раньше, потому что атмосфера преломляет свет, а Солнце — диск, а не точка.

Почему восход и закат даны по солнечному времени?

Потому что время на часах зависит от часового пояса, вашего положения в нём и летнего времени. По местному солнечному времени полдень — момент, когда Солнце выше всего, а восход и закат симметричны относительно него. Чтобы получить время на часах, прибавьте разницу между вашей долготой и центром часового пояса, 4 минуты на градус, и уравнение времени — до 16 минут.

Что такое солнцестояния и равноденствия?

Июньское солнцестояние, около 21 июня, — когда Солнце в зените над Северным тропиком (23,4° с. ш.): самый длинный день на севере и самый короткий на юге. Декабрьское солнцестояние — наоборот. В мартовское и сентябрьское равноденствия Солнце в зените над экватором, и день и ночь везде длятся около 12 часов.

Пишет, что WebGL выключен.

Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.

Загружается ли что-нибудь?

Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.

Ещё симуляции Земли и космоса

Ещё научные симуляции

Симулятор движения тела, брошенного под угломСимулятор маятникаСимулятор опыта с двумя щелямиСимулятор электрического поляСимулятор пружинного маятникаСимулятор рассеяния РезерфордаСобытие в коллайдереСимулятор радиоактивного распадаСимулятор атома Бора3D-просмотр молекулСимулятор идеального газаСимулятор диффузии и осмосаПросмотр сворачивания ДНК и РНКСимулятор роста бактерийСимулятор центрифугиСимулятор линз и зеркалСимулятор стоячих волнСимулятор эффекта ДоплераСимулятор столкновений и импульсаСимулятор RC- и RL-цепейСимулятор заряженной частицы в магнитном полеСимулятор излучения абсолютно чёрного телаСимулятор специальной теории относительностиСимулятор преломления и полного внутреннего отраженияСимулятор последовательных и параллельных цепейСимулятор течения жидкости и закона БернуллиСимулятор электромагнитной индукцииСимулятор кривой титрованияСимулятор скорости реакции и теории столкновенийСимулятор химического равновесия (Ле Шателье)Симулятор гальванического элемента и электролизаСимулятор кривой нагревания и фазовых переходов3D-просмотр атомных орбиталейСимулятор буферовСимулятор хроматографииСимулятор спектрофотометра и закона Бугера — Ламберта — Бера3D-просмотр кристаллических решётокСимулятор ферментативной кинетикиСимулятор потенциала действияСимулятор ПЦРСимулятор естественного отбора и популяционной генетикиСимулятор сердца и сердечного циклаСимулятор гель-электрофорезаСимулятор митоза и мейозаСимулятор синтеза белка: транскрипция и трансляцияСимулятор фотосинтеза и лимитирующих факторовСимулятор популяций хищников и жертвСимулятор распространения эпидемии: SIR и SEIRСимулятор доски ГальтонаСимулятор рядов Фурье

Похожие калькуляторы и инструменты

Похожие симуляции

Руководства