Du kanske har hört på dina resor att vid middagstid är solen "direkt över huvudet" på himlen. Om du inte befinner dig vid eller norr om polcirkeln är det tekniskt aldrig fallet. Inte bara det, men om du inte bor vid jordens ekvatorn når den högsta positionen ovanför horisonten varje dag–det vill säga solens höjd–varierar något från dag till dag under året.
Solens höjd i grader beror på två faktorer: ditt avstånd från ekvatorn och datumet.
Steg 1: Bli lokaliserad
Din latitud är ett tal mellan 0 grader (om du bor vid ekvatorn) och 90 grader (om du bor vid nord- eller sydpolen). De flesta människor i USA ligger mellan 25 grader nordlig latitud och 45 grader nordlig latitud. Eftersom jordens omkrets är cirka 25 000 miles och det finns 360 grader i en cirkel, fungerar varje latitud till lite mindre än 70 miles.
Om du inte känner till din latitud, besök NASA Latitude / Longitude Finder (se Resurser) och ange din plats. Till exempel ligger Boston, Massachusetts, USA på 42,36 grader nordlig latitud.
Steg 2: Bestäm solens jämvikt höjd
Jorden lutas 23,5 grader från en linje vinkelrätt mot dess rotationsplan, som en snurrplatta som har börjat vackla. Det är detta som orsakar årstiderna, och det är också anledningen till att solens högsta höjd varierar. Omkring 22 eller 23 mars och igen omkring 22 eller 23 september passerar jorden genom en ekvinox - latin för "lika natten. "På dessa två dagar får jorden 12 timmar eller ljus och 12 timmar mörker, och solen klättrar till en höjd. lika med:
\ text {altitude} = 90-L
i grader över horisonten. När det gäller Boston är det här:
\ text {altitude} = 90-42.36 = 47.64
47,64 grader över horisonten, vilket är drygt halvvägs till seniten (punkten direkt ovanför).
Steg 3. Bestäm solens solståndshöjder
Börjar på vårjämjämningen på norra halvklotet den 22 eller 23 mars, den första vårdagen, mängden den tid jorden tillbringar i ljus fortsätter att öka, och solen klättrar till en gradvis högre punkt vardera dag. Efter tre månader, den 22 juni, anländer sommarsolståndet, den första sommardagen och den så kallade "längsta dagen på året". På grund av den ovan nämnda 23,5 graders lutningen är solen vid middagstid i Boston nu:
(90 - 42.36 + 23.5) = 71.14
71,14 grader över horisonten. Det är ungefär 80 procent av vägen från horisonten till seniten.
Sex månader senare, den 22 eller 23 december, har höstdagjämningen kommit och gått och vintersolståndet anländer. Den här dagen, den första vinterdagen och den så kallade "kortaste dagen på året", är situationen från sommaren omvänd och solen når bara en höjd av:
(90 - 42.36 - 23.5) = 24.1
24,1 grader. Detta är drygt en fjärdedel av avståndet från horisonten till zeniten.
Steg 4: Faktor i deklinationen för idag
Variationen på grund av jordens lutning kallas deklination. Det är ett positivt tal på våren och sommaren och ett negativt antal på hösten och vintern, varierande mellan värdena 23,5 och -23,5 grader.
Ekvationen för att beräkna höjden över horisonten på en viss dag är:
\ text {altitude} = 90-L + D.
I våra inledande exempel, på jämviktsdagar,Dvar noll och inkluderades därför inte uttryckligen.
För att bestämma deklinationen för idag och solens höjd kan du använda NOAA Solar Calculator eller Kiesan Calculator, båda online. Om du inte har tillgång till någon av dessa kan du göra en anständig gissning så länge du vet datumet och din ungefärliga latitud. Till exempel, om det är början av maj och du är i Miami, Florida, vet du att solens deklination är ungefär halvvägs mellan 0 och 23,5 eftersom våren är halv över och din latitud är cirka 25 grader. Därför kan du uppskatta att solen kommer att klättra till en höjd av ungefär:
(90 - 25 + 11,5) = 76,5 \ text {grader}