как узнать время восхода солнца в заданной точке
Восход и закат солнца
Расчет времени восхода и заката солнца на заданной широте/долготе или по городу из справочника. Источник:Almanac for Computers, 1990published by Nautical Almanac OfficeUnited States Naval ObservatoryWashington, DC 20392
Наблюдая за улучшением погоды в своей местности, внезапно задался мыслью о том, что неплохо было бы знать время восхода и заката Солнца. Сказано — сделано. Алгоритм расчета нашелся здесь. Источник алгоритма — Almanac for Computers, 1990, published by Nautical Almanac Office, United States Naval Observatory, Washington, DC 20392
В комментариях к алгоритму также было указано, что он верен для периода с 1980 по 2050 год, и обладает точностью до одной минуты. Точность, впрочем, уменьшается для мест, лежащих на широтах выше 60 градусов северной или южной широты. Выше 80 градусов погрешности в расчете солнечной эклиптики (так, кажется) приводят к еще большим ошибкам (каким — не сказано).
Также для высоких широт зимой и летом солнце может либо никогда не заходить (полярный день) либо никогда не восходить (полярная ночь). В этом случае в результатах указывается продолжительность дня 24 часа либо 00 часов соответственно.
Надо еще рассказать про зенитный угол (zenith angle), который задается параметром «Граница дня/ночи» и оказывает существенное влияние на расчет. Зенит — это линия, направленная из точки на поверхности земли вертикально вверх, а зенитный угол (я не уверен в термине, это калька с английского) — это угол между вертикалью и направлением на центр небесного объекта. В данном случае речь идет о том, какой величины должен быть этот угол, чтобы считать, что солнце уже «совсем» взошло или уже село и день сменился ночью или наоборот.
Если бы Солнце было точкой, а Земля не имела атмосферы, то зенитный угол, определяющий полный закат солнца, был бы равен 90 градусам. Но поскольку Солнце не точка и имеет угловой диаметр, а его свет отражается твердыми частицами в атмосфере, то для того, чтобы верхний край солнечного диска скрылся за горизонтом, его центр должен лежать уже чуть ниже горизонта. При нормальных атмосферных условиях это соответствует углу в 90 градусов 50 минут. Этот угол считается углом «официального» заката солнца.
Но хотя солнце и скрылось за горизонтом, за счет отражения его света от атмосферы все еще довольно светло. Начинается период времени, называемый сумерками. Сумерки делятся на три этапа, и конец каждого из этапов тоже можно взять за точку заката солнца.
Первый этап называется гражданскими сумерками. Это время, когда еще достаточно светло, чтобы работать вне помещения без искусственного освещения. Концу гражданских сумерек соответствует зенитный угол в 96 градусов, после чего начинаются навигационные сумерки.
Навигационные сумерки — это время, когда на воде все еще заметна линия горизонта. Концу навигационных сумерек соответствует зенитный угол в 102 градуса, после чего начинаются астрономические сумерки.
Астрономические сумерки — это время, когда Солнце все еще является источником света и мешает видимости самых слабых звезд. Для обычного наблюдателя это время неотличимо от ночи. Концу астрономических сумерек соответствует момент, когда Солнце полностью прекращает быть источником света, и это зенитный угол в 108 градусов.
Впрочем, как оказалось, реализация алгоритма это еще не все. Дело в том, что алгоритм выдает результат в гринвичском времени. Очевидно, что для большего удобства пользователя надо перевести это время в местное. В идеальном мире часовой пояс можно было бы получить, используя значение долготы места. В самом деле, земной сфероид делится на 24 сферических двуугольника, по меридианам, отстоящим друг от друга на 15 градусов, и часовой пояс вычисляется тривиально.
Но в реальном мире все не так — политические, административные и географические границы придали весьма забавную форму часовым поясам, так что от определения пояса по долготе пришлось отказаться. Вместо этого я добавил в калькулятор дополнительное поле для задания смещения от гринвичского времени.
Тут пришла в голову мысль — почему бы не объединить этот алгоритм со справочником Информация о городах, который используется для калькулятора Расстояние между двумя городами и не сделать еще один калькулятор — расчет времени восхода и заката солнца в городах, с использованием данных из справочника. Координаты городов в нем есть, часовые пояса теперь тоже есть — выбираешь дату и город и получаешь местное время восхода и заката без лишних хлопот.
Правда, надо еще было понять, какое сейчас местное время — зимнее или летнее. Дело в том, что в тех странах, которые используют зимнее и летнее время, смена времени осуществляется по разному. Например, в Новой Зеландии летнее время действует с 30 апреля до последнего воскресенья сентября, а в Ираке — с первой пятницы апреля до последней пятницы октября. В общем, на такие подробности меня уже не хватило, и я немного упростил, использовав правило перехода на зимнее/летнее время, принятое в Европе и в России — с последнего воскресенья марта по последнее воскресенье октября.
Так что для некоторых городов (ну например, для городов Новой Зеландии) местное время в калькуляторе может вычисляться неправильно для марта-апреля и сентября-октября. Но, к слову, далеко не все страны используют зимнее/летнее время. Например, в районе экватора оно совсем и не нужно, так как сезонных изменений в солнечном свете практически не наблюдается. Да и вообще, многим странам такое деление навязывалось искусственно, в их бытность колониями, или, как в случае с Японией, под американской оккупацией (1948-1951). Некоторые страны, как говорится, пробовали, но им не понравилось. На территории бывшего СССР от разного времени уже отказались страны Центральной Азии и Грузия. Мол, люди напрягаются, а экономического эффекта не видно.
Вообще придумали зимнее/летнее время, как я и подозревал, англичане. В 1907 году предложил его некий Вильям Виллет (William Willett).
Англичане вообще славятся придумыванием всяких забавных штук вроде имперской системы мер (см. Перевод мер площади из метрической в английскую систему и обратно) или нестандартных размеров обуви (см. Соответствие размеров обуви), так что ничего удивительного. Но многие страны Европы им последовали в годы Первой Мировой Войны, чтобы экономить что? Неправильно, совсем не электричество — а уголь. Первыми были практичные немцы и их союзники (30 апреля 1916 года), ну а потом подтянулась Великобритания с союзниками и затем нейтральные страны.
Собственно, ниже калькулятор времени восхода и заката в городах (если вашего города в нем нет, зарегистрируйтесь и добавьте его в справочник), а еще ниже — по заданным географическим координатам (для вывода правильного местного времени надо самому ввести смещение от гринвичского).
Как определить восход и заход солнца для своего населенного пункта
Иногда, например, отправляясь в пеший поход, нам крайне важно знать время восхода и захода солнца. Хочется очутиться в цивилизованных местах еще засветло. Но как рассчитать, когда нам отправляться и когда возвращаться? Легко! Посмотрите на отрывной календарь. Там на каждый день указывается с точностью до минуты, когда солнце восходит и когда оно садится. Прибавьте к этому еще полчаса-час (в зависимости от удаления от экватора и ясной/пасмурной погоды) на утреннюю зарю и вечерние сумерки, и вы получите продолжительность светового дня.
Однако в этом совете – руководствоваться отрывным календарем – есть одно но. Так мы будем знать время восхода и заката, к примеру, в Москве, но отнюдь не в нашей местности. И тут мы должны перейти от лирики к сухому языку цифр. Готовы? Тогда читайте нашу статью и рассчитывайте время светового дня для своей местности.
Какие географические параметры задействованы при расчете
По отношению к нашей звезде планета Земля вращается со скоростью пятнадцать градусов в час. Свою наивысшую позицию на небосклоне Солнце занимает в полдень. И в этом пункте следует учесть поправку на возможное летнее время, когда хронометры многих стран своевольно (то есть без согласования с Космосом) переводят на час вперед. Тогда солнце находится в зените в час дня. Но и это еще не все.
Существует еще понятие «истинный полдень». Земля поделена на часовые пояса. Каждый из них – довольно обширная территория. Поэтому в населенных пунктах, расположенных к востоку или западу от часового меридиана (где полдень наступает ровно в 12:00), он наблюдается раньше или позже. Следует, таким образом, установить долготу, на которой находится интересующий нас населенный пункт. Чтобы определить восход/заход солнца, нам следует знать и широту местности относительно экватора.
Магические даты равноденствия и солнцестояния
Два раза в год Земля поворачивается к нашему светилу под углом 90 градусов. В этом году это произойдет 19 марта и 22 сентября. В эти дни в любой точке планеты восход и заход солнца будет происходить в шесть часов (утра и вечера соответственно). Вот когда удобно вычислять местное время! На севере сумерки и заря долго играют на небосводе. В тропических широтах солнце ныряет за горизонт быстро. Но не это главное. Ведь световой день может оптически стать меньше из-за простой облачности.
Следует запомнить еще две даты: зимнего и летнего солнцестояния. Для северного полушария 21 декабря является днем с самой продолжительной ночью. А 21 июня солнце не спешит покидать небосвод. В эту дату на северном полярном круге ночь не наступает, а 21 декабря – не сменяется днем. Но когда наступает рассвет в летнее и зимнее солнцестояние в интересующей нас местности?
Восход и заход солнца в Москве
Рассмотрим алгоритм вычисления продолжительности светового дня и, следовательно, времени рассвета и заката на примере столицы. Девятнадцатого марта в Москве, впрочем, как и везде на земном шаре, светло будет двенадцать часов. Но поскольку мегаполис расположен чуть восточнее часового меридиана UTC +3, солнце взойдет там не в 6:00, а в 6:38. И зайдет тоже в 18:38. Световой день продолжает увеличиваться, достигая своего апогея в семнадцать часов и двадцать пять минут 20 июня. Мы легко можем определить восход и заход солнца для Москвы в эту дату. Полдень там наступает в 12:38. Тогда получается, что солнце восходит в 3:48, а заходит в 21:13. Вы уже знаете отклонение от часового меридиана в вашем населенном пункте? Когда там наступает истинный полдень?
Восход и заход солнца в выбранном пункте
Даты равноденствия и солнцестояния могут быть отправными данными для расчетов. 20 марта и на полярном круге, и на экваторе солнце взойдет в 6:00, а закат будет в 18:00. Тут мы учитываем отклонение от часового меридиана. После весеннего равноденствия в Северном полушарии световой день начинает расти, достигая своего апогея 21 июня. На полярном круге восход и заход солнца происходит в 0:00. Следовательно, световой день продолжается двадцать четыре часа. А на экваторе все остается по-прежнему: рассвет в 6:00, закат в 18:00. Чем выше широта, тем на больший отрезок времени растет световой день, тем раньше всходит солнце и тем позже оно заходит.
Зная географические координаты пункта, легко высчитать время рассвета и заката. Выводим формулу. Узнаем, сколько дней между весенним равноденствием и летним солнцестоянием. Девяносто двое суток. Мы также знаем, сколько часов продолжается световой день в летнее солнцестояние. Допустим, восемнадцать часов. 18 – 12 = 6. Шесть часов делим на 92. Результат – это на сколько минут растет каждый световой день. Делим его на два. Это – насколько раньше восходит солнце по сравнению с вчерашним днем.
SunCalc — солнечный калькулятор
Хочу поделиться с вами небольшим, но полезным проектиком, разработанным мной на досуге — солнечным калькулятором SunCalc.
SunCalc показывает на карте для выбранного места и даты траекторию движения солнца и фазы освещённости в течении суток (и еще пару приятных мелочей).
Идея его появилась после того, как мне понадобилось найти в Крыму хорошее место для съёмки кадра солнца, уходящего в море на закате (для клипа, снимали в итоге вот здесь) — оказалось, что все существующие средства для этого сильно устарели. Захотелось создать своё, сделав его самым лучшим, каким только можно себе представить, нашёл хорошую страницу с кучей астрономических формул, взялся за разработку по свободным вечерам и вот результат.
Возможности
Для чего эго можно использовать
Во-первых, в чисто бытовых ситуациях. До скольки мне нужно выехать из леса, пока еще хоть что-то видно, если я до сих пор не купил на велик фару? До скольки я смогу вечером загорать перед тем, как пляж накроет тень от скалы справа? В какое время уже не будет слепить прямо в глаза солнце, когда выйду поиграть в футбол на площадку под домом? Какая у квартиры, которую я собираюсь снять, освещённость в течении года? Уже самому не раз пригодилось в подобного рода вопросах.
Во-вторых, любителям фотографии! Включая меня. Часто бывает важно знать, например, когда и сколько длятся сумерки (для ночных пейзажей), в какую сторону садится или откуда восходит солнце (чтобы выбрать удачный ракурс), какое время выбрать для фотосессии какого-то объекта так, чтобы не пришлось фотографировать против солнца или он не попал полностью в тень соседнего здания, и т.д.
В-третьих, для общего образования и удовлетворения природной любознательности. Почему в Австралии зимой жарче, чем летом? Что на самом деле такое белые ночи и в каких городах и когда они наблюдаются? Что насчёт полярного дня и ночи? Как меняется траектория солнца от севера к югу? Сколько минут идёт рассвет от Москвы до Киева? И т.д.
Немного деталей реализации
Что планируется в будущем
Надеюсь, полезное применение этого маленького сервиса найдёте и вы. Буду очень рад впечатлениям и замечаниям в комментариях. Оставлять идеи или голосовать за уже высказанные также можно тут. Спасибо!
update: извините за проблемы с хостингом, проект временно переехал на другой сервер — теперь вроде всё хорошо.
Расчёт восхода и захода Солнца
Для покупки оптических приборов рекомендуем нашего партнера 4глаза.ру
Восход и закат Солнца. Явление, красоту и зрелищность которого трудно с чем-либо сравнить. Любуясь восходом или закатом, мы вряд ли задумываемся почему Солнце становится более тусклым к вечеру и почему оно идет именно по такой траектории по небу, чтобы достичь противоположной точки от восхода до заката?
Восход солнца— это появление светила над горизонтом. Ну а заход, соответственно, его исчезновение с того же горизонта. Интересно, что при восходе Солнца происходят те же явления, что и при закате. Вследствие рефракции, то есть преломления, происходит смещение конечного изображения объекта и мы наблюдаем момент восхода и заката Солнца, на самом деле не совпадающий с моментом действительного нахождения светила на горизонте.
А чем же обусловлено то обстоятельство, что закат светила такого насыщенно красного цвета, ведь в зените Солнце кажется нам абсолютно белым? Оказывается, это происходит в связи со сложными физическим явлениями в атмосфере. Спектр солнечного света на самом деле состоит из семи цветов. Любой цвет имеет свойство рассеиваться в слое атмосферного воздуха и качество рассеяния будет зависеть от толщины этого слоя, находящегося между человеческим глазом и светящимся объектом. Воздух наполнен аэрозолем, состоящим из пыли и влаги, которые и являются причиной разложения солнечного света. Чем ниже садится Солнце, тем толще слой атмосферного воздуха и количество аэрозольной смеси в нем. Все цвета, проходя через эту смесь, рассеиваются в ней. Наименьшей способностью к рассеянию обладает красный цвет, поэтому то закат Солнца кажется нам кроваво красным.
Заполнив форму ниже, вы сможете определить восход и закат Солнца в Петербурге, Москве и других городах, наступление сумерек и максимальную высоту солнца над горизонтом. Укажите дату, для которой рассчитываются параметры Солнца и выберете ближайший к вам город.
Летом, когда Солнце опускается неглубоко под горизонт, гражданские сумерки могут длиться от захода до восхода Солнца севернее географической широты 59°5 (в России эта широта соответствует Санкт-Петербургу), а астрономические севернее географической широты 48°5.
Михаил Карневский, 02.04.2009
Екатерина Золотарева, 16.11.2014
Как узнать время восхода солнца в заданной точке
На данной странице сайта Вы можете легко расчитать время восхода, захода Солнца и сумерек на сегодня и на любой день.
Летом, когда Солнце опускается неглубоко под горизонт, гражданские сумерки могут длиться от захода до восхода Солнца севернее географической широты 59°5, а астрономические севернее географической широты 48°5.
Основные определения
Расчёт параметров Солнца
Широта и долгота для известных городов
Белгород: Широта: 44° 48’N, Долгота: 20° 28’E
Брянск: Широта: 53° 20’N, Долгота: 34° 14’E
Владимир: Широта: 56° 8’N, Долгота: 40° 23’E
Вологда: Широта: 59° 12’N, Долгота: 39° 51’E
Воронеж: Широта: 51° 39’N, Долгота: 39° 10’E
Иваново : Широта 57°00’N, Долгота 40°59’E
Калуга: Широта: 54° 34’N, Долгота: 36° 22’E
Кострома: Широта: 57° 44’N, Долгота: 40° 57’E
Курск: Широта: 51° 39’N, Долгота: 36° 11’E
Липетск: Широта: 52° 35’N, Долгота: 39° 37’E
Орел: Широта: 52° 56’N, Долгота: 36° 6’E
Рязань: Широта: 54° 38’N, Долгота: 39° 42’E
Смоленск: Широта 54°47’N Долгота 32°03’E
Тамбов: Широта: 52° 46’N, Долгота: 41° 21’E
Тверь: Широта 56°52’N, Долгота 35°55’E
Тула: Широта: 54°12’N, Долгота: 37°37’E
Ярославль: Широта: 57° 35’N, Долгота: 39° 55’E
Определение широты и долготы своего города
Сумерки делятся на три периода в зависимости от величины склонения Солнца.
Солнце
Возраст Солнца: 4.57 миллиардов лет.
Масса Солнца: Масса 1.9891×10 30 кг, это (332 946 масс Земли).
Радиус Солнца составляет: 695 990 км или 109 радиусов Земли.
Расстояние от Земли до Солнца: 149 600 000 км, свет проходит это расстояние за 8.31 световых минут.
Химический состав на поверхности: 70% водорода (H), 28% гелия (He), на остальные элементы по массе приходится не боле 2%.
Химический состав в центре Солнца: 35% водорода (H), 63% гелия (He), на остальные элементы по массе приходится не боле 2%.
Ускорение свободного падения на Солнце: 274 м/с 2 (почти в 30 раз больше, чем на поверхности Земли).
Вторая космическая скорость (необходимая, чтобы преодолеть солнечное притяжение и удалиться от солнца на произвольное расстояние) на поверхности Солнца составляет 618 км/с.
Скорость вращения на экваторе: 1 оборот за 25 суток.
Скорость вращения на полюсах: 1 оборот за 30 суток.
Наклон оси вращения Солнца: 82° 45′ к плоскости земной орбиты.