W ciągu dnia - Daytime

Niebo w ciągu dnia z białymi chmurami
Obraz dzienny zatoki Sorrento

Daytime obserwowane na Ziemi jest okres od dnia , podczas którego dana lokalizacja doświadcza naturalnego oświetlenia przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych . Dzień występuje wtedy, gdy Słońce pojawia się nad lokalnym horyzontem , czyli w dowolnym miejscu na półkuli globu zwróconego ku Słońcu. W bezpośrednim świetle słonecznym ruch słońca można rejestrować i obserwować za pomocą zegara słonecznego, który rzuca cień, który porusza się powoli w ciągu dnia. Inne planety i naturalne satelity, które obracają się względem świetlistego ciała podstawowego , takiego jak lokalna gwiazda , również występują w ciągu dnia, ale ten artykuł dotyczy przede wszystkim dnia na Ziemi.

Charakterystyka

Około połowa Ziemi jest oświetlona przez Słońce . Obszar poddany bezpośredniemu oświetleniu to prawie dokładnie połowa planety; ale z powodu atmosferycznych i innych efektów, które rozszerzają zasięg pośredniego oświetlenia, obszar planety objęty albo bezpośrednim, albo pośrednim oświetleniem wynosi nieco ponad połowę powierzchni.

Półkula z przeżywa dzień Ziemi w danym momencie zmienia się w sposób ciągły podczas obrotu planety wokół własnej osi. Oś obrotu Ziemi nie jest prostopadła do płaszczyzny jej orbity wokół Słońca (która jest równoległa do kierunku światła słonecznego), a zatem długość dnia zmienia się w zależności od punktu na planecie. Dodatkowo, ponieważ oś obrotu jest względnie stała w porównaniu z gwiazdami, porusza się ona względem Słońca, gdy planeta krąży wokół gwiazdy. Powoduje to sezonowe wahania długości okresu dziennego w większości punktów na powierzchni planety.

Okres dnia z punktu widzenia obserwatora powierzchniowego jest z grubsza zdefiniowany jako okres między wschodem słońca , kiedy obrót Ziemi w kierunku wschodnim po raz pierwszy powoduje pojawienie się tarczy Słońca nad horyzontem, do zachodu słońca , kiedy ciągły obrót Ziemi powoduje Tarcza Słońca zniknie za horyzontem na zachodzie. Ponieważ Słońce jest świetlistym dyskiem widzianym z Ziemi, a nie punktowym źródłem światła, wschody i zachody słońca nie są natychmiastowe, a dokładna definicja obu może różnić się w zależności od kontekstu. Dodatkowo atmosfera ziemska dodatkowo ugina i rozprasza światło słoneczne oraz wydłuża okres wschodu i zachodu słońca. Przez pewien czas po zachodzie słońca i przed wschodem, pośrednie światło słoneczne rozjaśnia niebo na Ziemi; okres ten jest często określany mianem zmierzchu . Pewne grupy, takie jak ziemscy astronomowie, nie uważają, że dzień naprawdę się skończył, dopóki dysk słoneczny nie znajdzie się w rzeczywistości znacznie poniżej horyzontu Ziemi, z powodu tego pośredniego oświetlenia.

Zmiany w ciągu dnia z szerokością geograficzną i porami roku

Długość dnia jako funkcję od szerokości geograficznej i dzień roku. Jako przykład zaznaczono szerokość geograficzną 40° N (w przybliżeniu Nowy Jork, Madryt i Pekin).
Wykres godzin światła dziennego w funkcji daty dla zmieniających się szerokości geograficznych. Wykres ten został stworzony przy użyciu prostego równania wschodu słońca, aproksymującego słońce jako pojedynczy punkt i nie uwzględnia efektów wywołanych atmosferą ani średnicą słońca.
Ziemskie światło dzienne podczas przesilenia czerwcowego
Ziemskie światło dzienne w grudniowe przesilenie

Biorąc pod uwagę, że własna oś obrotu Ziemi jest nachylona o 23,44° do linii prostopadłej do jej płaszczyzny orbity , zwanej ekliptyką , długość dnia zmienia się wraz z porami roku na powierzchni planety, w zależności od szerokości geograficznej obserwatora . Obszary nachylone ku słońcu przeżywają lato . Ich pochylenie w kierunku przewodów Sun ponad połowie dnia widząc światła i cieplejszych temperaturach, ze względu na większą bezpośredniością promieni słonecznych, tym dłuższy okres samego dnia, a mniej absorpcji z promieni słonecznych w atmosferze . Podczas gdy zwiększone światło dzienne może mieć pewien wpływ na wyższe temperatury latem, większość wzrostu temperatury wynika z bezpośredniości słońca, a nie ze zwiększonego światła dziennego. Wysokie kąty (wokół zenitu ) Słońca powodują, że tropiki są ciepłe, podczas gdy niskie kąty (ledwie nad horyzontem) powodują, że regiony polarne są zimne. Niewielki wpływ godzin dziennych na średnią temperaturę sezonową można zaobserwować na biegunach iw regionach tropikalnych. Bieguny są nadal zimne w okresie letnim, mimo że przez sześć miesięcy widuje się 24 godziny światła dziennego, podczas gdy na równiku jest ciepło przez cały rok, a światło dzienne wynosi tylko 12 godzin.

Chociaż długość dnia na równiku wynosi 12 godzin we wszystkich porach roku, czas trwania na wszystkich innych szerokościach geograficznych różni się w zależności od pór roku. W zimie dzień trwa krócej niż 12 godzin; latem trwa dłużej niż 12 godzin. Północna zima i południowe lato są zbieżne, podczas gdy północne lato i południowa zima zgadzają się.

Na równiku

Na równiku okres dzienny trwa zawsze około 12 godzin, niezależnie od pory roku. Patrząc z równika, Słońce zawsze wschodzi i zachodzi pionowo, podążając pozorną ścieżką prawie prostopadłą do horyzontu . Ze względu na osiowe nachylenie Ziemi, Słońce zawsze leży w granicach 23,44° na północ lub południe od równika niebieskiego , więc punkt podsłoneczny zawsze leży w tropikach .

Od równonocy marcowej do równonocy wrześniowej Słońce wschodzi w obrębie 23,44° na północ od kierunku wschodniego i zachodzi w obrębie 23,44° na północ od północnego zachodu. Od równonocy wrześniowej do równonocy marcowej Słońce wschodzi w obrębie 23,44 na południe od kierunku wschodniego i zachodzi w obrębie 23,44 na południe od zachodu. Kłamstwa ścieżki Słońca całości w północnej części na sferze niebieskiej od marca równonoc do równonocy września, ale leży w całości w południowej części sfery niebieskiej z września równonoc do równonocy marca. W czasie równonocy Słońce równikowe osiąga punkt kulminacyjny w zenicie , przechodząc bezpośrednio nad głową w południe słoneczne .

Fakt, że w słoneczne południe Słońce równikowe jest zawsze tak blisko zenitu, wyjaśnia, dlaczego strefa tropikalna obejmuje najcieplejsze regiony na całej planecie. Dodatkowo równik widzi najkrótszy wschody i zachody słońca, ponieważ droga Słońca po niebie jest tak prawie prostopadła do horyzontu. W czasie równonocy przemierzenie horyzontu przez dysk słoneczny zajmuje tylko dwie minuty (od góry do dołu o wschodzie słońca i od dołu do góry o zachodzie słońca).

W tropikach

Tropiki zajmują strefę powierzchni Ziemi między 23,44 na północ i 23,44 na południe od równika . W tej strefie Słońce będzie przechodzić niemal bezpośrednio nad głową (lub kulminować ) co najmniej jeden dzień w roku. Linia 23,44° szerokości geograficznej północnej nazywana jest Zwrotnikiem Raka , ponieważ gdy została nazwana, Słońce przeszło nad głową w tym miejscu w porze roku, kiedy znajdowało się w pobliżu gwiazdozbioru Raka. Z podobnych powodów równoważna linia szerokości południowej nazywana jest Zwrotnikiem Koziorożca . Słońce wchodzi i opuszcza każdą konstelację zodiakalną każdego roku nieco później, w tempie około 1 dnia na 72 lata. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz precesja równonocy .

W kręgach tropikalnych Słońce znajduje się bezpośrednio nad głową tylko raz w roku, podczas odpowiedniego przesilenia. Na szerokościach bliższych równikowi i na samym równiku będzie on napowietrzny dwa razy w roku (w przypadku równonocy w przypadku równika). Poza tropikami Słońce nigdy nie przechodzi bezpośrednio nad głową.

Wokół biegunów

Wokół biegunów, które pokrywają się z osią obrotu Ziemi podczas jej przechodzenia przez powierzchnię, sezonowe wahania długości dnia są ekstremalne. W rzeczywistości, w obrębie 23,44° szerokości geograficznej od biegunów będzie co najmniej kilka dni w roku, podczas których słońce nigdy nie schodzi poniżej horyzontu. Będą też dni, kiedy Słońce nigdy nie wzejdzie ponad horyzont. Ta liczba będzie mniejsza, ale zbliżona do liczby dni w lecie, w których słońce nie zachodzi (na przykład wschód słońca jest zwykle kilka dni przed równonocą wiosenną i rozciąga się kilka dni po równonocy jesiennej). Zjawisko większej ilości światła dziennego niż nocnego nie dotyczy tylko Polaków. W rzeczywistości w danym momencie nieco ponad połowa Ziemi jest w świetle dziennym. 24 godziny letniego światła dziennego są znane jako północne słońce, które jest znane w niektórych północnych krajach. Na północy koło podbiegunowe wyznacza granicę 23,44°. Na południu granicę wyznacza Koło Antarktyczne . Granice te odpowiadają odpowiednio 66,56° szerokości geograficznej północnej lub południowej. Ponieważ niebo jest nadal jasne, a gwiazd nie widać, gdy słońce znajduje się mniej niż 6 stopni pod horyzontem, 24-godzinne noce z gwiazdami widocznymi przez cały czas zdarzają się tylko poza 73 ° szerokością geograficzną północną lub południową.

Na biegunach i w ich pobliżu Słońce nigdy nie wschodzi bardzo wysoko nad horyzont, nawet latem, co jest jednym z powodów, dla których te regiony świata są stale zimne o każdej porze roku (inne obejmują efekt albedo , względnego zwiększonego odbicia światła). promieniowanie słoneczne śniegu i lodu). Nawet podczas przesilenia letniego, kiedy Słońce osiąga najwyższy punkt nad horyzontem w południe, na biegunach wciąż znajduje się tylko 23,44° nad horyzontem. Dodatkowo, gdy zbliżamy się do biegunów, pozorna droga Słońca na niebie każdego dnia coraz bardziej odbiega od pionu. Gdy zbliża się lato, Słońce wschodzi i zachodzi coraz bardziej na północ na północy i bardziej na południe na południu. Na biegunach tor Słońca jest rzeczywiście kołem, który jest mniej więcej w równej odległości od horyzontu przez cały czas trwania pory dnia w danym dniu. Krąg stopniowo opada poniżej horyzontu, gdy zbliża się zima, i stopniowo wznosi się nad nim, gdy zbliża się lato. Na biegunach pozorny wschód i zachód słońca może trwać kilka dni.

Na średnich szerokościach geograficznych

Na średnich szerokościach geograficznych , z dala od równika i biegunów, wahania długości dnia są umiarkowane. Na wyższych średnich szerokościach geograficznych, gdzie znajdują się Montreal , Paryż i Ushuaia , różnica w długości dnia od lata do zimy może być bardzo zauważalna: niebo może być jeszcze oświetlone o 22:00 latem, ale może być ciemne o 17:00 w zimę. W niższych środkowych szerokościach geograficznych, gdzie znajduje się południowa Kalifornia , Egipt i RPA , różnica sezonowa jest mniejsza, ale nadal skutkuje około 4 godzinną różnicą światła dziennego między przesileniem zimowym a letnim. Im bliżej równika, tym różnica staje się mniej wyraźna. Przybliżenie do miesięcznej zmiany można uzyskać z reguły dwunastych części .

Wariacje w słoneczne południe

Dokładny moment południa słonecznego , kiedy Słońce osiąga najwyższy punkt na niebie, zmienia się wraz z porami roku. Ta odmiana nazywa się równaniem czasu ; wielkość zmienności wynosi około 30 minut w ciągu roku.

Zobacz też

Bibliografia