Симулятор времён года и продолжительности дня
Уравнения этой модели
| N | День года | 1 января — день 1; июньское солнцестояние — около дня 172, декабрьское — около дня 355 | |
|---|---|---|---|
| δ | склонение Солнца | широта, где Солнце в полдень стоит в зените: +23,44° в июньское солнцестояние, 0 в равноденствия, −23,44° в декабре |
При текущих значениях:
| φ | Широта φ (°, северная положительная) | ||
|---|---|---|---|
| ω₀ | часовой угол заката | на сколько поворачивается Земля от полудня до заката; за полярными кругами бывает полярный день или полярная ночь | |
| долгота дня | часов светового дня | восход и закат по местному солнечному времени — это 12:00 минус и плюс её половина |
При текущих значениях:
| высота | высота Солнца в полдень | чем она выше, тем сильнее солнечный свет сосредоточен на земле |
|---|
При текущих значениях:
| S₀ | солнечная постоянная | 1361 Вт/м² на верхней границе атмосферы; небольшое изменение расстояния от Земли до Солнца не учитывается | |
|---|---|---|---|
| Q | средний солнечный свет на квадратный метр за весь день | на верхней границе атмосферы; именно это, а не расстояние до Солнца, делает лето тёплым |
При текущих значениях:
Как пользоваться симулятором времён года
- 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.
- 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.
- 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.