ربما سمعت في رحلاتك أن الشمس في الظهيرة "مباشرة" في السماء. ما لم تكن في الدائرة القطبية الشمالية أو شمالها ، فهذا ليس هو الحال من الناحية الفنية. ليس هذا فقط ، ولكن ما لم تكن تعيش عند خط استواء الأرض ، فإن أعلى موضع فوق الأفق يصل كل يوم–وهذا هو ارتفاع الشمس–يختلف قليلاً من يوم لآخر على مدار العام.
يعتمد ارتفاع الشمس بالدرجات على عاملين: المسافة بينك وبين خط الاستواء والتاريخ.
الخطوة 1: احصل على مكان
خط العرض الخاص بك هو رقم بين 0 درجة (إذا كنت تعيش عند خط الاستواء) و 90 درجة (إذا كنت تعيش في القطب الشمالي أو الجنوبي). يقع معظم سكان الولايات المتحدة بين خط عرض 25 درجة شمالاً وخط عرض 45 درجة شمالاً. نظرًا لأن محيط الأرض يبلغ حوالي 25000 ميل وهناك 360 درجة في دائرة ، فإن كل درجة من خط العرض تصل إلى أقل بقليل من 70 ميلاً.
إذا كنت لا تعرف خط العرض الخاص بك ، فقم بزيارة NASA Latitude / Longitude Finder (انظر الموارد) وأدخل موقعك. على سبيل المثال ، تقع بوسطن ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية عند خط عرض 42.36 درجة شمالًا.
الخطوة الثانية: تحديد ارتفاع الاعتدال الشمسي
تميل الأرض بمقدار 23.5 درجة من خط عمودي على مستوى دورانها ، مثل قمة دوارة بدأت في الاهتزاز. هذا هو سبب الفصول ، وهو أيضًا سبب اختلاف أعلى ارتفاع للشمس. في حوالي 22 أو 23 مارس ومرة أخرى في حوالي 22 أو 23 سبتمبر ، تمر الأرض عبر الاعتدال - اللاتينية التي تعني "يساوي الليل. "في هذين اليومين ، تحصل الأرض على 12 ساعة أو ضوء و 12 ساعة من الظلام ، وتتسلق الشمس إلى ارتفاع يساوي:
\ نص {الارتفاع} = 90 لتر
بالدرجات فوق الأفق. في حالة بوسطن إذن ، هذا هو:
\ نص {الارتفاع} = 90-42.36 = 47.64
47.64 درجة فوق الأفق ، وهو ما يزيد قليلاً عن منتصف المسافة إلى السمت (النقطة الموجودة في الأعلى مباشرة).
الخطوه 3. حدد ارتفاعات انقلاب الشمس
ابتداءً من الاعتدال الربيعي في نصف الكرة الشمالي في 22 أو 23 مارس ، أول أيام الربيع ، المقدار من الوقت الذي تقضيه الأرض في الضوء يستمر في الزيادة ، وتتسلق الشمس إلى نقطة أعلى تدريجياً لكل منهما يوم. بعد ثلاثة أشهر ، في 22 يونيو أو نحو ذلك ، يصل الانقلاب الصيفي ، أول يوم في الصيف وما يسمى بـ "أطول يوم في السنة". بسبب الميل 23.5 درجة المذكور أعلاه ، فإن شمس الظهيرة في بوسطن هي الآن:
(90 - 42.36 + 23.5) = 71.14
71.14 درجة فوق الأفق. هذا حوالي 80 بالمائة من الطريق من الأفق إلى الذروة.
بعد ستة أشهر ، في 22 أو 23 كانون الأول (ديسمبر) ، جاء الاعتدال الخريفي وذهب ويحل الانقلاب الشتوي. في هذا اليوم ، أول أيام الشتاء وما يسمى بـ "أقصر يوم في السنة" ، ينقلب الوضع من الصيف ، ولا تصل الشمس إلا إلى ارتفاع:
(90 - 42.36 - 23.5) = 24.1
24.1 درجة. هذا ما يزيد قليلاً عن ربع المسافة من الأفق إلى الذروة.
الخطوة 4: عامل الانحراف لهذا اليوم
يسمى الاختلاف بسبب ميل الأرض بالانحدار. وهو رقم موجب في فصلي الربيع والصيف ورقم سالب في فصلي الخريف والشتاء يتراوح بين 23.5 و -23.5 درجة.
معادلة حساب الارتفاع فوق الأفق في أي يوم هو:
\ نص {الارتفاع} = 90-لتر + د
في أمثلةنا الأولية ، في الاعتدالات ،دكانت صفراً وبالتالي لم يتم تضمينها بشكل صريح.
لتحديد الانحراف لهذا اليوم وارتفاع الشمس ، يمكنك استخدام حاسبة NOAA Solar أو Kiesan Calculator عبر الإنترنت. إذا لم يكن لديك إمكانية الوصول إلى واحدة من هذه ، فيمكنك إجراء تخمين لائق طالما أنك تعرف التاريخ وخط العرض التقريبي الخاص بك. على سبيل المثال ، إذا كان الوقت مبكرًا في شهر مايو وكنت في ميامي بفلوريدا ، فأنت تعلم أن انحراف الشمس في منتصف المسافة تقريبًا بين 0 و 23.5 لأن الربيع انتهى ، وخط العرض لديك حوالي 25 درجة. لذلك ، يمكنك تقدير أن الشمس سوف تصعد إلى ارتفاع حوالي:
(90 - 25 + 11.5) = 76.5 \ نص {درجات}
