Być może słyszałeś podczas swoich podróży, że w południe słońce jest „bezpośrednio nad głową” na niebie. O ile nie znajdujesz się na lub na północ od koła podbiegunowego, technicznie rzecz biorąc, nigdy tak nie jest. Nie tylko to, ale jeśli nie mieszkasz na równiku Ziemi, najwyższa pozycja nad horyzontem osiąga każdego dnia–czyli wysokość słońca–zmienia się nieznacznie z dnia na dzień w ciągu roku.
Wysokość słońca w stopniach zależy od dwóch czynników: odległości od równika i daty.
Krok 1: Rozmieść się
Twoja szerokość geograficzna to liczba od 0 stopni (jeśli mieszkasz na równiku) do 90 stopni (jeśli mieszkasz na biegunie północnym lub południowym). Większość ludzi w Stanach Zjednoczonych znajduje się między 25 stopniem szerokości geograficznej północnej a 45 stopniem szerokości geograficznej północnej. Ponieważ obwód Ziemi wynosi około 25 000 mil, a w okręgu jest 360 stopni, każdy stopień szerokości geograficznej przekłada się na nieco mniej niż 70 mil.
Jeśli nie znasz swojej szerokości geograficznej, odwiedź wyszukiwarkę szerokości i długości geograficznej NASA (patrz Zasoby) i wprowadź swoją lokalizację. Na przykład Boston, Massachusetts, USA znajduje się na 42,36 stopnia szerokości geograficznej północnej.
Krok 2: Określ wysokość równonocy słonecznej Sun
Ziemia jest nachylona o 23,5 stopnia od linii prostopadłej do jej płaszczyzny obrotu, jak wirujący bączek, który zaczął się chwiać. To jest przyczyną pór roku i jest również powodem, dla którego zmienia się najwyższa wysokość słońca. Około 22 lub 23 marca i ponownie około 22 lub 23 września Ziemia przechodzi przez równonoc – po łacinie „równe noc". W te dwa dni Ziemia dostaje 12 godzin światła i 12 godzin ciemności, a słońce wspina się na wysokość równy:
\text{wysokość}=90-L
w stopniach nad horyzontem. W przypadku Bostonu jest to zatem:
\text{wysokość}=90-42,36 = 47,64
47,64 stopnia nad horyzontem, czyli nieco ponad połowę drogi do zenitu (punkt bezpośrednio nad głową).
Krok 3. Określ wysokości przesilenia słonecznego
Począwszy od równonocy wiosennej na półkuli północnej 22 lub 23 marca, pierwszego dnia wiosny, kwota czas, jaki Ziemia spędza w świetle, stale się wydłuża, a Słońce wspina się na coraz wyższy punkt za każdym razem dzień. Po trzech miesiącach, około 22 czerwca, nadchodzi przesilenie letnie, pierwszy dzień lata i tak zwany „najdłuższy dzień w roku”. Ze względu na wspomniane powyżej nachylenie 23,5 stopnia, słońce w południe w Bostonie jest teraz:
(90 - 42.36 + 23.5) = 71.14
71,14 stopnia nad horyzontem. To około 80 procent drogi od horyzontu do zenitu.
Sześć miesięcy później, 22 lub 23 grudnia, nadeszła równonoc jesienna i nadchodzi przesilenie zimowe. Tego dnia, pierwszego dnia zimy i tzw. „najkrótszego dnia w roku”, sytuacja z lata jest odwrotna, a słońce osiąga jedynie wysokość:
(90 - 42.36 - 23.5) = 24.1
24,1 stopnia. To nieco ponad jedna czwarta odległości od horyzontu do zenitu.
Krok 4: Uwzględnij deklinację na dziś
Zmienność wynikająca z nachylenia Ziemi nazywana jest deklinacją. Jest to liczba dodatnia wiosną i latem oraz ujemna jesienią i zimą, wahająca się między wartościami 23,5 a -23,5 stopnia.
Równanie do obliczania wysokości nad horyzontem w dowolnym dniu to:
\text{wysokość}=90-L+D
W naszych początkowych przykładach, na równonocy,rewynosiła zero i dlatego nie została wyraźnie uwzględniona.
Aby określić dzisiejszą deklinację i wysokość słońca, możesz użyć kalkulatora słonecznego NOAA lub kalkulatora Kiesan, obu online. Jeśli nie masz dostępu do jednego z nich, możesz porządnie zgadnąć, o ile znasz datę i przybliżoną szerokość geograficzną. Na przykład, jeśli jest początek maja i jesteś w Miami na Florydzie, wiesz, że deklinacja Słońca jest w połowie drogi między 0 a 23,5, ponieważ wiosna się kończy w połowie, a twoja szerokość geograficzna wynosi około 25 stopni. Dlatego można oszacować, że słońce wzniesie się na wysokość około:
(90 - 25 + 11,5) = 76,5 \text{ stopni}