Ở Vùng vĩ độ cao góc chiếu của tia sáng Mặt Trời với bề mặt Trái Đất như thế nào

Ở cùng một điểm địa lý vào những thời điểm khác nhau trong ngày, tia nắng mặt trời chiếu xuống trái đất ở những góc độ khác nhau. Bằng cách tính toán góc này và biết tọa độ địa lý, thời gian thiên văn có thể được tính toán chính xác. Tác dụng ngược lại cũng có thể xảy ra. Với sự trợ giúp của máy đo thời gian hiển thị thời gian thiên văn chính xác, bạn có thể định vị địa lý cho một điểm.

Bạn sẽ cần

  • - gnomon;
  • - cái thước kẻ;
  • - bề mặt nằm ngang;
  • - mức chất lỏng để thiết lập bề mặt nằm ngang;
  • - máy tính;
  • - bảng tiếp tuyến và cotang.

Hướng dẫn

  • Tìm một mặt phẳng nằm ngang. Kiểm tra nó với một mức độ. Cả bong bóng và thiết bị điện tử đều có thể được sử dụng. Nếu bạn đang sử dụng mức chất lỏng, bong bóng phải nằm chính xác ở trung tâm. Để thuận tiện cho các công việc tiếp theo, hãy cố định một tờ giấy trên bề mặt. Tốt nhất là sử dụng giấy kẻ ô trong trường hợp này. Là một bề mặt nằm ngang, bạn có thể lấy một tấm ván ép dày và bền. Nó không được có chỗ lõm và va chạm.
  • Vẽ một dấu chấm hoặc một chữ thập trên giấy kẻ ô vuông. Cài đặt gnomon theo chiều dọc sao cho trục của nó trùng với điểm đánh dấu của bạn. Gnomon là một thanh hoặc cực được lắp đặt chặt chẽ theo chiều dọc. Đỉnh của nó có hình dạng của một hình nón nhọn.
  • Đặt một dấu chấm thứ hai ở điểm cuối của bóng đen. Chỉ định nó là điểm A và điểm đầu tiên - là điểm C. Bạn nên biết chiều cao của gnomon với độ chính xác vừa đủ. Gnomon càng lớn thì kết quả càng chính xác.
  • Đo khoảng cách từ điểm A đến điểm C theo bất kỳ cách nào bạn có thể. Xin lưu ý rằng các đơn vị đo lường giống với chiều cao của gnomon. Nếu cần, hãy chuyển đổi sang các đơn vị thuận tiện nhất.
  • Trên một tờ giấy riêng, hãy vẽ một bản vẽ bằng cách sử dụng dữ liệu thu được. Trong hình vẽ, bạn sẽ có một tam giác vuông, trong đó góc vuông C là vị trí của gnomon, chân CA là chiều dài của bóng và chân CB là chiều cao của gnomon.
  • Tính góc A theo tiếp tuyến hoặc góc theo công thức tgA = BC / AC. Biết tiếp tuyến, xác định góc thực tế.
  • Góc kết quả là góc giữa bề mặt nằm ngang và tia nắng. Góc tới là góc giữa vuông góc thả xuống bề mặt và chùm tia. Tức là, nó bằng 90º-A.

Nguồn quan trọng nhất mà từ đó bề mặt Trái đất và bầu khí quyển nhận được năng lượng nhiệt là Mặt trời. Nó gửi một lượng lớn năng lượng bức xạ vào không gian thế giới: nhiệt, ánh sáng, tia cực tím. Sóng điện từ do Mặt Trời phát ra lan truyền với tốc độ 300.000 km / s.

Sự nóng lên của bề mặt trái đất phụ thuộc vào góc tới của tia sáng mặt trời. Tất cả các tia sáng mặt trời chiếu vào bề mặt Trái đất song song với nhau, nhưng vì Trái đất có dạng hình cầu nên các tia sáng Mặt trời chiếu xuống các phần khác nhau trên bề mặt của nó theo các góc khác nhau. Khi Mặt trời ở thiên đỉnh, các tia sáng của nó rơi theo phương thẳng đứng và Trái đất nóng lên nhiều hơn.

Tổng năng lượng bức xạ do Mặt trời gửi được gọi là bức xạ năng lượng mặt trời, nó thường được biểu thị bằng calo trên diện tích bề mặt mỗi năm.

Bức xạ mặt trời quyết định chế độ nhiệt độ của tầng đối lưu không khí của Trái đất.

Cần lưu ý rằng tổng lượng bức xạ mặt trời gấp hơn hai tỷ lần năng lượng Trái đất nhận được.

Bức xạ đến bề mặt trái đất bao gồm trực tiếp và khuếch tán.

Bức xạ đến Trái đất trực tiếp từ Mặt trời dưới dạng ánh sáng mặt trời trực tiếp trên bầu trời không có mây được gọi là thẳng. Nó mang nhiệt lượng và ánh sáng lớn nhất. Nếu hành tinh của chúng ta không có khí quyển, bề mặt trái đất sẽ chỉ nhận được bức xạ trực tiếp.

Tuy nhiên, khi đi qua bầu khí quyển, khoảng một phần tư bức xạ mặt trời bị phân tán bởi các phân tử khí và tạp chất, lệch khỏi đường truyền trực tiếp. Một số trong số chúng chạm tới bề mặt Trái đất, hình thành bức xạ mặt trời phân tán. Nhờ bức xạ tán xạ, ánh sáng cũng xuyên vào những nơi mà ánh sáng mặt trời trực tiếp (bức xạ trực tiếp) không xuyên qua được. Bức xạ này tạo ra ánh sáng ban ngày và tạo màu sắc cho bầu trời.

Tổng bức xạ mặt trời

Tất cả các tia sáng mặt trời chiếu xuống trái đất là tổng bức xạ mặt trời tức là tổng của bức xạ trực tiếp và bức xạ khuếch tán (Hình 1).

Ở Vùng vĩ độ cao góc chiếu của tia sáng Mặt Trời với bề mặt Trái Đất như thế nào

Cơm. 1. Tổng bức xạ mặt trời mỗi năm

Sự phân bố bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất

Bức xạ mặt trời phân bố không đều trên trái đất. Nó phụ thuộc:

1. về mật độ và độ ẩm của không khí - chúng càng cao thì bề mặt trái đất càng nhận được ít bức xạ;

2. từ vĩ độ địa lý của khu vực - lượng bức xạ tăng dần từ các cực đến xích đạo. Lượng bức xạ mặt trời trực tiếp phụ thuộc vào độ dài của đường mà tia nắng mặt trời truyền qua bầu khí quyển. Khi Mặt Trời ở thiên đỉnh (góc tới của các tia là 90 °), các tia của nó va vào Trái Đất theo đường ngắn nhất và tỏa năng lượng của chúng ra một vùng nhỏ. Trên Trái đất, điều này xảy ra trong dải giữa 23 ° N. sh. và 23 ° S sh., tức là giữa các vùng nhiệt đới. Khi bạn di chuyển khỏi khu vực này về phía nam hoặc phía bắc, độ dài đường đi của tia nắng mặt trời tăng lên, tức là góc tới của chúng trên bề mặt trái đất giảm. Các tia bắt đầu rơi xuống Trái đất ở một góc nhỏ hơn, như thể đang lướt qua, tiếp cận đường tiếp tuyến trong vùng của các cực. Kết quả là, cùng một dòng năng lượng được phân phối trên một diện tích lớn hơn, do đó lượng năng lượng phản xạ tăng lên. Do đó, ở vùng xích đạo, nơi tia nắng mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất với góc 90 °, lượng bức xạ mặt trời trực tiếp mà bề mặt trái đất nhận được cao hơn và khi bạn di chuyển về phía các cực, lượng bức xạ này là giảm mạnh. Ngoài ra, độ dài của ngày tại các thời điểm khác nhau trong năm cũng phụ thuộc vào vĩ độ của khu vực, điều này cũng quyết định lượng bức xạ mặt trời đi vào bề mặt trái đất;

3. từ sự chuyển động hàng năm và hàng ngày của Trái đất - ở vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, dòng bức xạ Mặt trời thay đổi rất nhiều theo mùa, liên quan đến sự thay đổi độ cao buổi trưa của Mặt trời và độ dài của ngày ;

4. về bản chất của bề mặt trái đất - bề mặt càng sáng thì càng phản xạ nhiều ánh sáng mặt trời. Khả năng phản xạ bức xạ của bề mặt được gọi là albedo(từ độ trắng vĩ độ). Tuyết phản xạ bức xạ đặc biệt mạnh (90%), cát yếu hơn (35%), chernozem thậm chí còn yếu hơn (4%).

Bề mặt trái đất, hấp thụ bức xạ mặt trời (bức xạ hấp thụ), nóng lên và tỏa nhiệt vào bầu khí quyển (bức xạ phản xạ). Các lớp thấp hơn của khí quyển làm trì hoãn bức xạ trên mặt đất phần lớn. Bức xạ bề mặt trái đất hấp thụ được dùng để làm nóng đất, không khí và nước.

Phần đó của tổng bức xạ còn lại sau khi phản xạ và bức xạ nhiệt của bề mặt trái đất được gọi là cân bằng bức xạ. Sự cân bằng bức xạ của bề mặt trái đất thay đổi trong ngày và các mùa trong năm, nhưng tính trung bình trong năm nó có giá trị dương ở mọi nơi, ngoại trừ sa mạc băng giá ở Greenland và Nam Cực. Cân bằng bức xạ đạt giá trị tối đa ở vĩ độ thấp (từ 20 ° N đến 20 ° S) - trên 42 * 10 2 J / m 2, ở vĩ độ khoảng 60 ° ở cả hai bán cầu, nó giảm xuống 8 * 10 2 - 13 * 10 2 J / m 2.

Các tia sáng mặt trời cung cấp tới 20% năng lượng của chúng cho bầu khí quyển, năng lượng này được phân bổ trong toàn bộ độ dày của không khí, và do đó sự đốt nóng không khí do chúng gây ra là tương đối nhỏ. Mặt trời làm nóng bề mặt trái đất, truyền nhiệt cho không khí trong khí quyển do đối lưu(từ vĩ độ. đối lưu- giao), nghĩa là, chuyển động thẳng đứng của không khí nóng lên trên bề mặt trái đất, thay cho không khí lạnh hơn đi xuống. Đây là cách mà bầu khí quyển nhận được hầu hết nhiệt của nó, trung bình gấp ba lần so với trực tiếp từ Mặt trời.

Sự hiện diện của carbon dioxide và hơi nước không cho phép nhiệt phản xạ từ bề mặt trái đất tự do thoát ra ngoài không gian. Họ tạo ra hiệu ứng nhà kính, do đó nhiệt độ giảm trên Trái đất trong ngày không quá 15 ° C. Trong trường hợp không có carbon dioxide trong khí quyển, bề mặt trái đất sẽ nguội đi 40-50 ° C qua đêm.

Kết quả của sự phát triển về quy mô hoạt động kinh tế của con người - đốt than và dầu tại các nhà máy nhiệt điện, khí thải từ các xí nghiệp công nghiệp, tăng lượng khí thải ô tô - hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển tăng lên, dẫn đến gia tăng hiệu ứng nhà kính và đe dọa biến đổi khí hậu toàn cầu.

Các tia sáng mặt trời, khi đi qua bầu khí quyển, rơi xuống bề mặt Trái đất và đốt nóng nó, và do đó, tỏa nhiệt cho bầu khí quyển. Điều này giải thích tính năng đặc trưng của tầng đối lưu: nhiệt độ không khí giảm theo độ cao. Nhưng có những thời điểm khi các tầng trên của bầu khí quyển ấm hơn các tầng thấp hơn. Hiện tượng như vậy được gọi là sự nghịch đảo nhiệt độ(từ lat. inversio - lật ngược).

Mặt trời là nguồn gốc của mọi thứ trên Trái đất: ánh sáng, sức nóng và sự sống. Chỉ có ánh sáng mặt trời mới mang lại cho con người sự ấm áp trước khi họ học cách tạo ra lửa - năng lượng mặt trời là năng lượng đầu tiên được cộng đồng loài người làm chủ. Không có gì ngạc nhiên khi cộng đồng này tự phát sinh, theo các nhà cổ sinh vật học, dưới cái nắng nóng của xích đạo, ở Trung Phi. Rõ ràng, năng lượng của Mặt trời sẽ trở nên dễ chấp nhận nhất trong các kỷ nguyên trong tương lai do tính tự nhiên của nó (nó được cung cấp miễn phí), không cạn kiệt và sinh thái trong sạch. Tại sao cô ấy vẫn ở trong bóng tối cho đến nay? Tại sao từ hàng nghìn năm nay, con người thích tự sưởi ấm và nấu chín thức ăn bằng cách đốt củi, than, dầu, tạo ra những cấu trúc khéo léo trên các dòng sông chảy xiết và gió thổi, khai thác (gần đây) uranium phóng xạ nguy hiểm? Bởi vì đối với một xã hội chưa phát triển về công nghệ, bị xích vào bề mặt trái đất, các nhà máy điện mặt trời sẽ nhỏ, cồng kềnh, phụ thuộc vào thời tiết - thực tế không thể cạnh tranh được. Chỉ có các nhà văn khoa học viễn tưởng mới đoán được sự cất cánh không thể tránh khỏi trong tương lai của họ.

Với khả năng tiếp cận không gian, việc tạo ra các trạm quỹ đạo và sự phát triển nhanh chóng của điện tử (chủ yếu là chất bán dẫn), tình hình đã thay đổi đáng kể. Giờ đây, năng lượng mặt trời không phải là một giấc mơ xa vời, mà là một thực tế hàng ngày đang ngày càng chiếm nhiều diện tích hơn trong các hoạt động của các tổ chức khoa học và tổ chức công nghiệp.

Năng lượng mặt trời là vô tận - với sự phát triển vô tận của khả năng kỹ thuật của chúng tôi.

Mật độ thông lượng cao nhất của bức xạ mặt trời rơi xuống Trái đất là xấp xỉ 1 kW / m 2 trong dải bước sóng 0,3-2,5 µm. Bức xạ này được gọi là sóng ngắn và bao gồm phổ khả kiến. Đối với các khu vực đông dân cư, tùy thuộc vào vị trí, thời gian trong ngày và thời tiết, các dòng năng lượng mặt trời đến Trái đất thay đổi từ 3 đến 30 MJ / m2 mỗi ngày. Bức xạ mặt trời được đặc trưng bởi năng lượng photon ở phân bố cực đại khoảng 2 eV, được xác định từ nhiệt độ bề mặt Mặt trời khoảng 6000 K. Đây là dòng năng lượng từ một nguồn tiếp cận có nhiệt độ cao hơn nhiều so với các nguồn kỹ thuật truyền thống. Bức xạ truyền với tốc độ 3x10 8 m / s và đến bầu khí quyển của trái đất trong khoảng 8 phút. Năng lượng nhiệt của nó có thể được sử dụng bằng cách sử dụng các thiết bị kỹ thuật tiêu chuẩn (ví dụ: tuabin hơi nước) và các phương pháp được phát triển trên cơ sở tương tác quang hóa và quang lý. Các thông lượng năng lượng bức xạ nối bầu khí quyển với bề mặt Trái đất cũng có bậc là 1 kW / m 2, nhưng chúng bao phủ một dải quang phổ khác - từ 5 đến 25 µm, được gọi là bước sóng dài với cực đại khoảng 10 µm. Theo quang phổ, bức xạ sóng ngắn và sóng dài nằm đủ xa nhau và có thể dễ dàng phân biệt.

1 Góc tới của Mặt trời và góc thiên đỉnh

Mặt trời là ngôi sao của hệ Mặt trời, là nguồn cung cấp nhiệt lượng khổng lồ và ánh sáng chói mắt cho hành tinh Trái đất. Mặc dù thực tế là Mặt trời ở một khoảng cách đáng kể so với chúng ta và chỉ một phần nhỏ bức xạ của nó đến được với chúng ta, nhưng điều này là khá đủ cho sự phát triển của sự sống trên Trái đất. Hành tinh của chúng ta quay quanh mặt trời theo một quỹ đạo. Nếu Trái đất được quan sát từ tàu vũ trụ trong năm, thì người ta có thể nhận thấy rằng Mặt trời luôn chỉ chiếu sáng một nửa Trái đất, do đó, sẽ có ngày ở đó và lúc đó sẽ có đêm ở nửa đối diện. Bề mặt trái đất chỉ nhận nhiệt vào ban ngày.

Trái đất của chúng ta đang nóng lên không đều. Sự nóng lên không đều của Trái đất được giải thích là do nó có dạng hình cầu nên góc tới của tia sáng Mặt trời ở các khu vực khác nhau là khác nhau, điều đó có nghĩa là các phần khác nhau của Trái đất nhận được lượng nhiệt khác nhau. Tại đường xích đạo, tia sáng Mặt trời chiếu theo phương thẳng đứng, và chúng đốt nóng Trái đất rất nhiều. Càng xa xích đạo, góc tới của chùm tia càng nhỏ, và do đó, những vùng lãnh thổ này nhận ít nhiệt hơn. Cùng một chùm bức xạ mặt trời có công suất tương tự làm nóng một khu vực nhỏ hơn nhiều gần xích đạo, vì nó rơi theo phương thẳng đứng. Ngoài ra, các tia rơi ở một góc nhỏ hơn ở đường xích đạo, xuyên qua khí quyển, đi theo một con đường dài hơn trong đó, do đó một phần tia sáng mặt trời bị phân tán trong tầng đối lưu và không đến được bề mặt trái đất. Tất cả điều này chỉ ra rằng khi bạn di chuyển ra khỏi xích đạo về phía bắc hoặc phía nam, nhiệt độ không khí giảm, do góc tới của chùm sáng mặt trời giảm.

Mức độ nóng lên của bề mặt trái đất cũng bị ảnh hưởng bởi trục của trái đất nghiêng với mặt phẳng của quỹ đạo, theo đó Trái đất quay một vòng hoàn toàn quanh Mặt trời, với góc 66,5 ° và luôn hướng bởi đầu phía bắc hướng tới sao Cực.

Hãy tưởng tượng rằng Trái đất, chuyển động quanh Mặt trời, có trục của Trái đất vuông góc với mặt phẳng của quỹ đạo quay. Khi đó bề mặt ở các vĩ độ khác nhau sẽ nhận một lượng nhiệt không đổi trong năm, góc tới của tia sáng mặt trời luôn không đổi, ngày luôn bằng đêm, không có sự thay đổi theo mùa. Tại đường xích đạo, những điều kiện này sẽ khác một chút so với hiện tại. Độ nghiêng của trục trái đất có ảnh hưởng đáng kể đến sự nóng lên của bề mặt trái đất, và do đó ảnh hưởng đến toàn bộ khí hậu, chính xác là ở các vĩ độ ôn đới.

Trong năm, tức là trong thời gian Trái đất quay hoàn toàn quanh Mặt trời, có bốn ngày đặc biệt đáng chú ý: 21 tháng 3, 23 tháng 9, 22 tháng 6, 22 tháng 12.

Các vùng nhiệt đới và các vòng cực chia bề mặt Trái đất thành các vành đai khác nhau về sự chiếu sáng của Mặt trời và lượng nhiệt nhận được từ Mặt trời. Có 5 đới chiếu sáng: đới cực bắc và cực nam nhận ít ánh sáng và nhiệt, đới nhiệt đới có khí hậu nóng, đới ôn hòa bắc và nam nhận nhiều ánh sáng và nhiệt hơn đới cực nhưng ít hơn những người nhiệt đới.

Hình 1.1 - Vị trí của Trái đất so với Mặt trời

Vì vậy, suy ra, chúng ta có thể rút ra một kết luận chung: sự phát nóng và chiếu sáng không đồng đều của bề mặt trái đất có liên quan đến hình cầu của Trái đất và với độ nghiêng của trục trái đất lên tới 66,5 ° so với quỹ đạo quay quanh Mặt trời.

Góc tới của tia là góc giữa tia tới và phương vuông góc với mặt phản xạ tại điểm gấp khúc của tia. Ở cùng một điểm địa lý vào những thời điểm khác nhau trong ngày, tia nắng mặt trời chiếu xuống trái đất ở những góc độ khác nhau.

Ở Vùng vĩ độ cao góc chiếu của tia sáng Mặt Trời với bề mặt Trái Đất như thế nào

Hình 1.2 - Tỷ lệ xuất hiện của một tia mặt trời và sự phản xạ của nó

Lượng ánh sáng mặt trời và nhiệt lượng đi vào bề mặt trái đất tỷ lệ thuận với góc tới của các tia. Tia sáng Mặt trời có thể chiếu xuống Trái đất một góc từ 0 đến 90 độ. Góc mà các tia tới trái đất là khác nhau, bởi vì hành tinh của chúng ta có hình dạng của một quả bóng. Càng lớn, nó càng nhẹ và ấm hơn.

Do đó, nếu chùm tia tới với góc 0 độ, nó chỉ trượt dọc theo bề mặt trái đất mà không làm nóng nó. Góc tới này xảy ra ở Bắc Cực và Nam Cực, ngoài Vòng Bắc Cực. Ở góc vuông, tia sáng Mặt trời chiếu xuống xích đạo và bề mặt giữa chí tuyến Nam và chí tuyến Bắc. Chỉ số này được coi là góc tới tối đa của ánh sáng mặt trời. Như đã biết, từ khóa VII, vào các ngày 21/3 và 23/9, Mặt Trời ở thiên đỉnh trên đường xích đạo, các tia rơi tại đây với góc cực đại. Từ đây, theo hướng bắc và nam, góc tới của tia sáng mặt trời giảm dần. Kết quả là, để tính góc tới của tia tới một điểm cụ thể nằm ở cả hai bán cầu, ta có thể viết biểu thức sau:

ω = 90 ° -φ (1)

trong đó, ω là góc tới của tia sáng mặt trời;

φ là vĩ độ địa lý nơi đặt điểm.

Nếu góc của tia sáng mặt trời trên mặt đất là thẳng, điều này cho thấy mặt trời đang ở thiên đỉnh.

Zenith - góc tới của tia sáng mặt trời, bằng 90 °.

Như vậy, góc tới của tia sáng trên bề mặt trái đất và độ cao của mặt trời trên đường chân trời bằng nhau. Chúng phụ thuộc vào vĩ độ địa lý. Càng gần vĩ độ 0, góc tới của tia tới 90 độ càng gần, mặt trời càng ở trên cao, càng ấm và sáng.

Góc thiên đỉnh của Mặt trời thay đổi tùy thuộc vào chuyển động quay của Trái đất quanh Mặt trời và chuyển động quay của Trái đất quanh trục của nó.

Trong năm, Trái đất mô tả một quỹ đạo hình elip quanh Mặt trời. Đối với một người quan sát trên Trái đất thì ngược lại, có vẻ như Mặt trời di chuyển trên mặt phẳng và mô tả một đường được gọi là hoàng đạo trong năm. Mặt phẳng của hoàng đạo tạo với mặt phẳng xích đạo của trái đất một góc 23 ° 27 '(khoảng 23 ° C).

Ở Vùng vĩ độ cao góc chiếu của tia sáng Mặt Trời với bề mặt Trái Đất như thế nào

Hình 1.3 - Sự chuyển động của Trái đất dọc theo đường hoàng đạo và giao điểm của Mặt trời với mặt phẳng của đường xích đạo

Di chuyển dọc theo đường hoàng đạo, Mặt trời đi qua mặt phẳng của đường xích đạo vào ngày 21 tháng 3 (ngày điểm phân) và ngày 24 tháng 9 (ngày thu phân) và đạt độ cao tối đa là 23 độ rưỡi so với mặt phẳng của xích đạo - vào ngày 22 tháng 6 là hạ chí (đối với một người quan sát ở bán cầu bắc) và độ cao tối thiểu là 22 tháng 12 (đông chí).

Trong quá trình này, độ nghiêng của Mặt trời so với đường xích đạo của trái đất thay đổi.

Ngoài ra, Trái đất vẫn quay quanh trục của nó, do đó góc thiên đỉnh cũng phụ thuộc vào góc giờ.

Do đó, tính đến sự thay đổi độ nghiêng của Mặt trời, vĩ độ của người quan sát và thời gian so với buổi trưa thực, góc thiên đỉnh, có tính đến dạng hình cầu, được xác định theo công thức:

Ở Vùng vĩ độ cao góc chiếu của tia sáng Mặt Trời với bề mặt Trái Đất như thế nào
(2)

ở đâu, - vĩ độ;

Sự suy giảm của quỹ đạo Trái đất;

t - thời gian hiện tại;

t p - thời gian của buổi trưa đúng (tính bằng giây), ở mẫu số là thời gian trong ngày (cũng tính bằng giây).

Vị trí của Mặt trời trên bầu trời liên tục thay đổi. Vào mùa hè, Mặt trời ở trên bầu trời cao hơn vào mùa đông; vào mùa đông, nó tăng lên về phía nam so với hướng đông và vào mùa hè - ở phía bắc của hướng này. các số trong các vòng tròn cho biết thời gian trong ngày. Để cung cấp điều kiện che nắng hiệu quả nhất, cần xác định vị trí của Mặt trời. Ví dụ, để xác định kích thước của thiết bị che chắn ngăn ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào cửa sổ trong khoảng thời gian từ 10:00 đến 14:00, bạn cần biết góc chiếu vào của ánh sáng mặt trời (góc tới). Một tình huống khác yêu cầu thông tin như vậy được mô tả trong phần Bức xạ Mặt trời.

Vị trí của Mặt trời trên bầu trời được xác định bằng hai phép đo góc: độ cao và góc phương vị của Mặt trời. Chiều cao của Mặt trời a được đo từ phương ngang; phương vị mặt trời | 3 được đo từ một hướng nam (Hình 6.23). Các góc này có thể được tính toán hoặc lấy từ các bảng hoặc nomogram đã được biên soạn trước.

Việc tính toán phụ thuộc vào ba biến: vĩ độ L, vĩ độ 6 và góc giờ Z. Có thể tìm thấy vĩ độ từ bất kỳ bản đồ tốt nào. Độ nghiêng, hoặc thước đo mức độ di chuyển về phía bắc hoặc phía nam của đường xích đạo Mặt trời thay đổi theo từng tháng (Hình 6.24). Góc giờ phụ thuộc vào giờ mặt trời địa phương: R = 0,25 (số phút tính từ trưa mặt trời địa phương). Giờ mặt trời (thời gian hiển thị trực tiếp bằng đồng hồ mặt trời) được đo từ buổi trưa mặt trời, khi mặt trời ở điểm cao nhất trên bầu trời. Do sự thay đổi tốc độ của quỹ đạo Trái đất vào các thời điểm khác nhau trong năm, kinh độ của ngày (được đo từ buổi trưa đến buổi trưa mặt trời tiếp theo) phần nào khác với kinh độ của ngày theo giờ mặt trời trung bình (được đo bằng quy ước đồng hồ). Khi tính toán giờ mặt trời tại địa phương, sự khác biệt này được tính đến, cùng với sự hiệu chỉnh về kinh độ, nếu người quan sát không ở trên kinh tuyến thời gian chuẩn của múi giờ của anh ta.

Để sửa giờ chuẩn địa phương (sử dụng đồng hồ chính xác) theo giờ mặt trời tại địa phương, bạn cần thực hiện một số thao tác:

1) nếu thời gian thai sản có hiệu lực, sau đó trừ đi 1 giờ;

2) xác định kinh tuyến của điểm này. Xác định kinh tuyến thời gian chuẩn cho vị trí này (75 ° cho Giờ chuẩn miền Đông, 90 ° cho Giờ chuẩn miền Trung, 150 ° cho Giờ chuẩn Alaska-Hawaii). Nhân sự khác biệt giữa các kinh tuyến với 4 phút / độ. Nếu điểm này nằm ở phía đông của kinh tuyến múi, thì thêm phút hiệu chỉnh vào giờ chuẩn; nếu nó ở phía tây, thì hãy trừ chúng đi;

3) thêm phương trình thời gian (Hình 6.25) cho

Hình 6 23 Vị trí của Mặt trời trên bầu trời)