Sie haben vielleicht auf Ihren Reisen gehört, dass die Sonne mittags "direkt über uns" am Himmel steht. Wenn Sie sich nicht zufällig am oder nördlich des Polarkreises befinden, ist dies technisch gesehen nie der Fall. Und nicht nur das, es sei denn, Sie leben am Äquator der Erde, die höchste Position über dem Horizont erreicht jeden Tag–das heißt, die Höhe der Sonne–schwankt im Laufe des Jahres von Tag zu Tag leicht.
Die Höhe der Sonne in Grad hängt von zwei Faktoren ab: Ihrer Entfernung vom Äquator und dem Datum.
Schritt 1: Holen Sie sich situiert
Ihr Breitengrad ist eine Zahl zwischen 0 Grad (wenn Sie am Äquator leben) und 90 Grad (wenn Sie am Nord- oder Südpol leben). Die meisten Menschen in den Vereinigten Staaten leben zwischen 25 Grad nördlicher Breite und 45 Grad nördlicher Breite. Da der Umfang der Erde etwa 45.000 Meilen beträgt und ein Kreis 360 Grad umfasst, entspricht jeder Breitengrad etwas weniger als 70 Meilen.
Wenn Sie Ihren Breitengrad nicht kennen, besuchen Sie den NASA Latitude/Longitude Finder (siehe Ressourcen) und geben Sie Ihren Standort ein. Boston, Massachusetts, USA, liegt beispielsweise auf 42,36 Grad nördlicher Breite.
Schritt 2: Bestimmen Sie die Höhe der Tagundnachtgleiche der Sonne
Die Erde ist um 23,5 Grad von einer Linie senkrecht zu ihrer Rotationsebene geneigt, wie ein Kreisel, der zu wackeln begonnen hat. Dies ist der Grund für die Jahreszeiten und ist auch der Grund, warum der höchste Sonnenstand variiert. Ungefähr am 22. oder 23. März und wieder ungefähr am 22. oder 23. September durchläuft die Erde eine Tagundnachtgleiche - lateinisch für "gleich". Nacht." An diesen beiden Tagen bekommt die Erde 12 Stunden Licht und 12 Stunden Dunkelheit, und die Sonne steigt auf eine Höhe gleicht:
\text{altitude}=90-L
in Grad über dem Horizont. Im Fall von Boston lautet dies also:
\text{Höhe}=90-42,36 = 47,64
47,64 Grad über dem Horizont, der etwas mehr als die Hälfte des Zenits ist (der Punkt direkt darüber).
Schritt 3. Bestimmen Sie die Sonnenwende-Höhen
Ab der Frühlings-Tagundnachtgleiche auf der Nordhalbkugel am 22. oder 23. März, dem ersten Frühlingstag, wird die Menge der Zeit, die die Erde im Licht verbringt, nimmt weiter zu und die Sonne steigt jeweils auf einen immer höheren Punkt Tag. Nach drei Monaten, am 22. Juni oder so, kommt die Sommersonnenwende, der erste Tag des Sommers und der sogenannte „längste Tag des Jahres“. Wegen der oben erwähnten 23,5-Grad-Neigung ist die Mittagssonne in Boston jetzt:
(90 - 42.36 + 23.5) = 71.14
71,14 Grad über dem Horizont. Das sind etwa 80 Prozent des Weges vom Horizont zum Zenit.
Sechs Monate später, am 22. oder 23. Dezember, ist die Herbst-Tagundnachtgleiche vorbei und die Wintersonnenwende kommt. An diesem Tag, dem ersten Tag des Winters und dem sogenannten "kürzesten Tag des Jahres", ist die Situation vom Sommer umgekehrt und die Sonne erreicht nur eine Höhe von:
(90 - 42.36 - 23.5) = 24.1
24,1 Grad. Dies ist etwas mehr als ein Viertel der Entfernung vom Horizont bis zum Zenit.
Schritt 4: Berücksichtigen Sie die Deklination für heute
Die Variation aufgrund der Neigung der Erde wird Deklination genannt. Sie ist im Frühjahr und Sommer eine positive Zahl und im Herbst und Winter eine negative Zahl, die zwischen 23,5 und -23,5 Grad schwankt.
Die Gleichung zur Berechnung der Höhe über dem Horizont an einem bestimmten Tag lautet:
\text{altitude}=90-L+D
In unseren ersten Beispielen zu den Tagundnachtgleichen,Dwar null und wurde daher nicht explizit aufgenommen.
Um die Deklination für heute und den Sonnenstand zu bestimmen, können Sie den NOAA-Solarrechner oder den Kiesan-Rechner verwenden, beide online. Wenn Sie keinen Zugriff darauf haben, können Sie eine anständige Schätzung vornehmen, solange Sie das Datum und Ihren ungefähren Breitengrad kennen. Wenn es beispielsweise Anfang Mai ist und Sie sich in Miami, Florida, befinden, wissen Sie, dass die Deklination der Sonne etwa auf halbem Weg zwischen 0 und 23,5 liegt, da der Frühling zur Hälfte vorbei ist und Ihr Breitengrad etwa 25 Grad beträgt. Daher können Sie davon ausgehen, dass die Sonne auf eine Höhe von ungefähr steigt:
(90 - 25 + 11,5) = 76,5 \text{ Grad}