ในการเดินทางของคุณ คุณอาจเคยได้ยินว่าตอนเที่ยงดวงอาทิตย์อยู่ "ตรงเหนือศีรษะ" บนท้องฟ้า เว้นแต่ว่าคุณจะอยู่ที่หรือทางเหนือของอาร์กติกเซอร์เคิล ในทางเทคนิคแล้วจะไม่เป็นเช่นนั้น ไม่เพียงแค่นั้น เว้นแต่คุณจะอาศัยอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรของโลก ตำแหน่งสูงสุดเหนือขอบฟ้าจะมาถึงในแต่ละวัน–นั่นคือ ความสูงของดวงอาทิตย์–แตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ละวันตลอดทั้งปี
ความสูงของดวงอาทิตย์เป็นองศาขึ้นอยู่กับปัจจัยสองประการ: ระยะทางจากเส้นศูนย์สูตรและวันที่
ขั้นตอนที่ 1: รับที่ตั้ง Get
ละติจูดของคุณเป็นตัวเลขระหว่าง 0 องศา (ถ้าคุณอาศัยอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร) และ 90 องศา (ถ้าคุณอาศัยอยู่ที่ขั้วโลกเหนือหรือใต้) คนส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกาอยู่ระหว่างละติจูด 25 องศาเหนือและละติจูด 45 องศาเหนือ เนื่องจากเส้นรอบวงของโลกอยู่ที่ประมาณ 25,000 ไมล์ และมี 360 องศาในวงกลม ละติจูดแต่ละองศาจึงมีค่าน้อยกว่า 70 ไมล์เล็กน้อย
หากคุณไม่ทราบละติจูดของคุณ ให้ไปที่ NASA Latitude/Longitude Finder (ดูแหล่งข้อมูล) และป้อนตำแหน่งของคุณ ตัวอย่างเช่น เมืองบอสตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ สหรัฐอเมริกา อยู่ที่ละติจูด 42.36 องศาเหนือ
ขั้นตอนที่ 2: กำหนดระดับความสูง Equinox ของดวงอาทิตย์
โลกเอียง 23.5 องศาจากเส้นที่ตั้งฉากกับระนาบการหมุนของมัน เหมือนกับลูกหมุนที่เริ่มโคลงเคลง นี่คือสิ่งที่ทำให้เกิดฤดูกาล และเป็นสาเหตุที่ระดับความสูงสูงสุดของดวงอาทิตย์แตกต่างกันไป ในวันที่ 22 หรือ 23 มีนาคม และอีกครั้งในวันที่ 22 หรือ 23 กันยายน โลกผ่านวิษุวัต -- ภาษาละติน แปลว่า "เท่ากับ กลางคืน" ในสองวันนี้ โลกได้รับ 12 ชั่วโมงหรือแสงและ 12 ชั่วโมงของความมืด และดวงอาทิตย์ขึ้นสู่ระดับความสูง เท่ากับ:
\text{altitude}=90-L
องศาเหนือขอบฟ้า ในกรณีของบอสตัน นี่คือ:
\text{altitude}=90-42.36 = 47.64
47.64 องศาเหนือเส้นขอบฟ้า ซึ่งอยู่เหนือจุดสุดยอดเพียงครึ่งทาง (จุดที่อยู่เหนือศีรษะโดยตรง)
ขั้นตอนที่ 3 กำหนดระดับความสูงของอายันของดวงอาทิตย์
เริ่มที่ วสันตวิษุวัต ในซีกโลกเหนือ วันที่ 22 หรือ 23 มีนาคม วันแรกของฤดูใบไม้ผลิ ปริมาณ ของเวลาที่โลกใช้แสงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และดวงอาทิตย์ก็ขึ้นไปยังจุดที่สูงขึ้นเรื่อยๆ วัน. หลังจากสามเดือน วันที่ 22 มิถุนายนหรือประมาณนั้น ครีษมายัน วันแรกของฤดูร้อน และวันที่เรียกว่า "วันที่ยาวนานที่สุดของปี" ก็มาถึง เนื่องจากความเอียง 23.5 องศาที่กล่าวไว้ข้างต้น ดวงอาทิตย์ตอนเที่ยงในบอสตันจึงเป็นดังนี้:
(90 - 42.36 + 23.5) = 71.14
71.14 องศาเหนือขอบฟ้า นี่คือประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของทางจากขอบฟ้าถึงจุดสูงสุด
หกเดือนต่อมา วันที่ 22 หรือ 23 ธันวาคม วันวิษุวัตฤดูใบไม้ร่วงก็ผ่านไป และครีษมายันก็มาถึง ในวันนี้ วันแรกของฤดูหนาวและที่เรียกว่า "วันที่สั้นที่สุดของปี" สถานการณ์จากฤดูร้อนกลับด้าน และดวงอาทิตย์ถึงระดับความสูงเพียง:
(90 - 42.36 - 23.5) = 24.1
24.1 องศา นี่เป็นเพียงหนึ่งในสี่ของระยะทางจากขอบฟ้าถึงจุดสูงสุด
ขั้นตอนที่ 4: ปัจจัยในการปฏิเสธสำหรับวันนี้
การแปรผันอันเนื่องมาจากความเอียงของโลกเรียกว่าเดคลิเนชัน เป็นจำนวนบวกในฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อน และจำนวนลบในฤดูใบไม้ร่วงและฤดูหนาว ซึ่งแตกต่างกันระหว่างค่า 23.5 ถึง -23.5 องศา
สมการการคำนวณระดับความสูงเหนือขอบฟ้าในวันใดวันหนึ่งคือ:
\text{altitude}=90-L+D
ในตัวอย่างแรกของเรา บน Equinoxesดีเป็นศูนย์และไม่ได้รวมไว้อย่างชัดเจน
คุณสามารถใช้ NOAA Solar Calculator หรือ Kiesan Calculator ทางออนไลน์เพื่อกำหนดความลาดเอียงของวันนี้และระดับความสูงของดวงอาทิตย์ได้ หากคุณไม่มีสิทธิ์เข้าถึงข้อมูลเหล่านี้ คุณสามารถคาดเดาได้อย่างเหมาะสมตราบเท่าที่คุณรู้วันที่และละติจูดโดยประมาณของคุณ ตัวอย่างเช่น หากเป็นช่วงต้นเดือนพฤษภาคม และคุณอยู่ในไมอามี่ รัฐฟลอริดา คุณรู้ว่าความเอียงของดวงอาทิตย์อยู่ที่กึ่งกลางระหว่าง 0 ถึง 23.5 เนื่องจากฤดูใบไม้ผลิหมดลงครึ่งหนึ่ง และละติจูดของคุณอยู่ที่ประมาณ 25 องศา ดังนั้น คุณสามารถประมาณได้ว่าดวงอาทิตย์จะขึ้นสูงประมาณ:
(90 - 25 + 11.5) = 76.5 \text{ องศา}