1 Widomy ruch roczny Słońca na sferze niebieskiej

2 Konsekwencją ruchu obrotowego Ziemi wokół własnej osi (z zachodu na wschód) jest codzienny wschód Słońca, jego górowanie w południe i zachód wieczorem.

3 Baczna obserwacja tych zjawisk wykazuje, że nie przebiegają one stale w taki sam sposób. Miejsca wschodu i zachodu Słońca na horyzoncie nie są te same w ciągu roku. Podobnie zmienia się wysokość górowania. Tak samo długość dnia ulega w ciągu roku wyraźnym wahaniom.

4 Słońce porusza się (widzialny z Ziemi, pozorny ruch Słońca) po ekliptyce, nachylonej do równika pod kątem ε = 23°26'. Jego rektascensja i deklinacja zmieniają się w ciągu doby (rektascensja ok. 1°/dobę, deklinacja ok. 80'/dobę).

5

6 Wzdłuż ekliptyki ciągnie się tzw. pas zodiakalny, który składa się z 12 gwiazdozbiorów.

7

8

9 Punkt równonocy wiosennej - punkt Barana w którym Słońce znajduje się około 21 marca (α = 0°, δ = 0°) Punkt przesilenia letniego - punkt Raka w którym Słońce znajduje się około 21 czerwca (α = 6 h, δ = +ε) Punkt równonocy jesiennej - punkt Wagi w którym Słońce znajduje się około 22/23 września (α = 12 h, δ = 0°) Punkt przesilenia zimowego - punkt Koziorożca w którym Słońce znajduje się około 21 grudnia (α = 18 h, δ = −ε) Na ekliptyce wyróżniamy cztery punkty kardynalne:

10 Położenie punktu Barana Precesja (lunisolarna) jest wynikiem grawitacyjnego Oddziaływania Księżyca i Słońca na niesferyczną Ziemię niezerowy moment sił). Okres precesji osi rotacji Ziemi: około 25,800 lat Zmiana położenia p. Barana - Precesja

11 Ruch dobowy Słońca W dniach równonocy (21 marca, 22 września) Słońce w ruchu dobowym porusza się po równiku niebieskim (δ=0, h= 90° – φ). Wschodzi dokładnie w punkcie wschodu (E) i zachodzi dokładnie w punkcie zachodu (W). W dniach przesileń (21 czerwca i 21 grudnia) Słońce osiąga maksymalną h = 90° – φ +ε lub minimalną h = 90° – φ - ε wysokość górowania.

12 Granice stref klimatycznych Jednym z następstw rocznego ruchu Słońca po ekliptyce jest możliwość wyróżnienia na Ziemi pięciu stref zwanych tradycyjnie, choć nieściśle, klimatycznymi, a będących właściwie obszarami rozgraniczanymi za pomocą kryteriów określających cechy oświetlenia tych obszarów. Wyróżniamy: strefę gorącą, dwie strefy umiarkowane i dwie strefy polarne.

13 Ruch dobowy Słońca dla szerokości 23°26'. W dniu 21 czerwca Słońce znajduje się w punkcie Raka, ma deklinacje 23°26‘ Czyli: φ = δ. Z wzoru na wysokość górowania: h = 90° + φ – δ Wynika że w tym dniu na szerokości 23°26‘ Słońce góruje w zenicie. Graniczny równoleżnik o szerokości 23°26‘ (zwrotnik Raka) wyznacza klimatyczną strefę gorącą.

14 Strefa gorąca Strefa gorąca to obszar na powierzchni Ziemi, w którym górowanie Słońca może zachodzić w zenicie. Dla gwiazd górujących w zenicie zachodzi warunek: φ = δ Maksymalna i minimalna deklinacja Słońca są odpowiednio równe +23°26' i −23°26'. Tym samym obszar gorący rozciąga się od −ε ≤ φ ≤ +ε Wartości krańcowe określają szerokości geograficzne zwrotników : Raka (φ max = +ε) i Koziorożca (φ min = −ε). Zwrotniki te są granicznymi równoleżnikami pomiędzy strefą gorącą a strefami umiarkowanymi.

15 Ruch dobowy Słońca dla szerokości 66°34' W dniu 21 grudnia Słońce znajduje się w punkcie Koziorożca, ma deklinacje - 23°26‘. Z wzoru na wysokość górowania: hg = 90° – φ + δ = 0 wynika że w tym dniu na szerokości 66°34‘ Słońce jest gwiazdą nie wschodzącą (obserwujemy zjawisko nocy polarnej). W dniu 21 czerwca Słońce jest gwiazdą niezachodzącą (dzień polarny) hd = φ + δ – 90° = 0 Graniczny równoleżnik o szerokości 66°34‘ (koło podbiegunowe) wyznacza klimatyczną strefę polarną.

16 Jeśli dzień (lub noc) trwa przynajmniej jedną dobę, mówimy o dniu (nocy) polarnym(-nej). Warunek na dzień polarny dla półkuli północnej ma postać: φ + δ  - 90° > -0° ( z uwzględnieniem refrakcji φ + δ  - 90° > -0°51’) Źródło: APOD Dzień/noc polarna

17 Strefa polarna Strefy polarne oddzielone są od stref umiarkowanych kołami podbiegunowymi – równoleżnikami o szerokościach 66°34‘ i −66°34'. Począwszy od kół podbiegunowych rozpoczynają się zjawiska dni i nocy polarnych. Słońce jest tam w pewnych okresach gwiazdą nie zachodzącą, a w innych gwiazdą nie wschodzącą.

18 Dzień przesilenia zimowego (21.12) – Słońce w punkcie Koziorożca. Koło podbiegunowe północne – noc polarna Zwrotnik Koziorożca – Słońce w Zenicie Koło podbiegunowe południowe – dzień polarny

19 Ruch dobowy Słońca dla szerokości 0° (równik).

20 Pory roku Pory roku są również skutkiem widomego ruchu rocznego Słońca po ekliptyce nachylonej pod kątem 23°23’ do równika. Gdyby ekliptyka leżała w tej samej płaszczyźnie co równik ziemski, nasłonecznienie poszczególnych rejonów byłoby ciągle takie samo i nie obserwowalibyśmy zmian pór roku.

21 Pory roku Gdy Słońce przemierza drogę od punktu Barana (p. równonocy) do Raka (p. przesilenia) na północnej półkuli panuje wiosna, a na południowej jesień. Deklinacja Słońca osiąga wartości 0° < δ

22 Pory roku Podczas wędrówki Słońca od punktu Raka do punktu Wagi (p. równonocy) na półkuli północnej jest lato, a na południowej zima. Ziemia przechodzi wówczas przez najodleglejszy punkt swojej orbity - aphelium (A). Deklinacja Słońca zmienia się w tym czasie od +23°26' > δ > 0°.

23 Pory roku Gdy Słońce przemierza drogę od punktu Wagi (p. równonocy) do Koziorożca (p. przesilenia) na północnej półkuli panuje jesień, a na południowej wiosna. Deklinacja Słońca osiąga wartości ujemne 0° > δ > −23°26'.

24 Pory roku Ostatni łuk przebiega Słońce od punktu Koziorożca do punktu Barana, wtedy na północnej półkuli jest zima, a na południowej lato. Ziemia w tym czasie znajduje się najbliżej Słońca, przechodzi przez perihelium (P). Deklinacja Słońca zaczyna rosnąć od −23°26' < δ < 0 °.

25 Półkula Pn.Długość 21.03-21.06Wiosna92d 21.06-23.09Lato93d 23.09-22.12Jesień89d 22.12-21.03Zima89d Astronomiczne pory roku mają różne długości …... przyczyną tego jest eliptyczność orbity Ziemi.

26 Różnica w długości poszczególnych pór roku może dochodzić do 4 dni. Na półkuli północnej dłuższe są wiosna i lato. W momencie ich trwania Ziemia znajduje się w aphelium - najdalszym punkcie swojej orbity. Wtedy porusza się najwolniej po swojej orbicie (29,3 km/s). Odwrotnie w przypadku jesieni i zimy. Ziemia przechodzi wówczas przez perihelium i porusza się najszybciej (30,3 km/s).

27 Głównymi czynnikami wpływającymi na nagrzanie gruntu i powietrza (a więc na średnią temperaturę ) są zmieniające się okresowo w ciągu roku: długość dnia; wysokość Słońca w południe, wpływająca na kąt padania promieni świetlnych.

28

29 Długość dnia

30 Wskutek rozpraszania światła słonecznego w atmosferze, przejście nocy w dzień i odwrotnie jest stopniowe: mówimy o zjawiskach zmierzchu i świtu. Zmierz rozpoczyna się w momencie zachodu Słońca (gdy dolny brzeg tarczy słonecznej dotyka horyzontu) Świt kończy się w momencie wschodu Słońca (gdy Słońce górnym brzegiem 'dotyka' horyzontu). Rozróżnia się tradycyjnie trzy rodzaje zmierzchów/świtów: 1. Zmierzch/świt cywilny: -6° < h  < 0°. 2. Zmierzch/świt żeglarski: -12° < h  < 0°. 3. Zmierzch/świt astronomiczny: -18° < h  < 0°. W czasie przesilenia letniego (δ  = ε = 23,5°) dla Poznania (φ ≈ 52°), minimalna wysokość Słońca h ,min ≈ φ + δ  - 90° = -14,5°. To oznacza, że nie ma wtedy nocy astronomicznej. Zmierzchy i świty

31 Wskutek rozpraszania światła słonecznego w atmosferze, przejście nocy w dzień i odwrotnie jest stopniowe: mówimy o zjawiskach: zmierzchu i świtu. Zmierz rozpoczyna się w momencie zachodu Słońca (gdy dolny brzeg tarczy słonecznej dotyka horyzontu). Świt kończy się w momencie wschodu Słońca (gdy Słońce górnym brzegiem 'dotyka' horyzontu). Rozróżnia się tradycyjnie trzy rodzaje zmierzchów/świtów: 1. Zmierzch/świt cywilny: -6° < h  < 0°. 2. Zmierzch/świt żeglarski: -12° < h  < 0°. 3. Zmierzch/świt astronomiczny: -18° < h  < 0°. Gdy zmierzch przechodzi bezpośrednio w świt mamy do czynienia ze zjawiskiem białej nocy Zmierzchy i świty

32 Zmierzch cywilny Kończy się w momencie gdy wysokość środka tarczy słonecznej, bez uwzględniania refrakcji wynosi h= - 6 ° W czasie trwania zmierzchu cywilnego udaje się bez trudu czytanie drobnego druku, o ile niebo jest pogodne i znajdujemy się na zewnątrz pomieszczeń zamkniętych. Pod koniec trwania zmierzchu cywilnego zaczynamy odczuwać potrzebę włączenia świateł pozycyjnych w ruchu drogowym pojazdów, ale nie odczuwamy potrzeby oświetlania drogi.

33 Zmierzch żeglarski (nawigacyjny) Trwa po zakończeniu zmierzchu cywilnego i kończy się gdy h = -12 ⁰ W ruchu na morzu przestaje być widoczny wschodni horyzont, w ruchu lądowym tę fazę zmierzchu nazywamy potocznie zmrokiem i odczuwamy wyraźną potrzebę oświetlenia drogi.

34 Zmierzch żeglarski (nawigacyjny) Trwa po zakończeniu zmierzchu cywilnego i kończy się gdy h = -12 ⁰ W ruchu na morzu przestaje być widoczny wschodni horyzont, w ruchu lądowym tę fazę zmierzchu nazywamy potocznie zmrokiem i odczuwamy wyraźną potrzebę oświetlenia drogi.

35

36 Zmierzch Astronomiczny Trwa po zakończeniu zmierzchu nawigacyjnego i kończy się w momencie gdy h = - 18 ⁰ Oświetlenie dawane przez pogodne niebo i górne warstwy atmosfery rozpraszające promienie ukrytego pod horyzontem Słońca jest słabsze od światła dawanego przez gwiazdy. W momencie końca zmierzchu astronomicznego zapada dopiero zupełna noc. W czasie przesilenia letniego w Poznaniu wysokość Słońca h= - 14,5 ⁰. W okresie od ok. 20 V do 20VII nie ma w Poznaniu nocy astronomicznej.

37