Sådan beregner du solens højde

Du har muligvis hørt i dine rejser, at solen ved middagstid er "direkte overhead" i himlen. Medmindre du tilfældigvis er ved eller nord for Polcirkel, er det teknisk set aldrig tilfældet. Ikke kun det, men medmindre du bor på Jordens ækvator, når den højeste position over horisonten hver dag - det er solens højde - varierer lidt fra dag til dag i løbet af året.

Solens højden i grader afhænger af to faktorer: din afstand fra ækvator og dato.

Trin 1: Få beliggende

Din breddegrad er et tal mellem 0 grader (hvis du bor ved ækvator) og 90 grader (hvis du bor på nord- eller sydpolen). De fleste mennesker i USA er mellem 25 grader nordlig bredde og 45 grader nordlig breddegrad. Fordi jordens omkreds er omkring 25.000 miles og der er 360 grader i en cirkel, arbejder hver breddegrad lidt over 70 miles.

Hvis du ikke kender din breddegrad, skal du besøge NASA Latitude /Longitude Finder (se Ressourcer) og indtast din placering. For eksempel er Boston, Massachusetts, USA 42,36 graders nordlig bredde.

Trin 2: Bestem Sun's Equinox Altitude

Jorden er vippet 23,5 grader fra en linje vinkelret på sit rotationsplan , som en spindingstop, der er begyndt at vifte. Dette er årsagen til årstiderne, og det er også grunden til, at solens højeste højde varierer. Om den 22. marts eller den 23. og igen den 22. september eller den 23. september går Jorden gennem en equinox - latin for "samme nat". På disse to dage får jorden 12 timer eller lys og 12 timers mørke, og solen klatrer til en højde lig med (90 - L
) grader over horisonten. I tilfælde af Boston er dette (90 - 42.36) = 47.64 grader om horisonten, hvilket er lige over halvvejs til zenitten (punktet direkte overhead).

Trin 3. Bestem solens solstice Højdepunkter

Den første dag i foråret starter mængden af ​​tid, som jorden bruger i lyset, til at vokse, og solen klatrer til et gradvist højere punkt hver dag. Efter tre måneder, den 22. juni eller så kommer sommersolhverv, den første sommerdag og den såkaldte "længste dag på året". På grund af den 23,5 graders hældning, der er nævnt ovenfor, er solen ved middagstid i Boston nu (90 - 42.36 + 23.5) grader, eller 71,14 grader over horisonten. Dette er omkring 80 procent af vejen fra horisonten til zenitten (71.14 ÷ 90 = 0.790).

Seks måneder senere, den 22. eller 23. december er høstens equinox kommet og gået, og vintersolhvervene ankommer . På denne dag, den første vinterdag og den såkaldte "korteste dag i året", er situationen fra sommeren omvendt, og solen når kun en højde på (90 - 42.36 - 23.5) grader eller 24,1 grader. Dette er lidt over en fjerdedel af afstanden fra horisonten til zenitten (24.14 ÷ 90 = 0.268).

Trin 4: Faktor i deklinationen for i dag

Variationen på grund af Jordens hældning kaldes declinationen. Det er et positivt tal i foråret og sommeren og et negativt tal i efterår og vinter, der varierer mellem værdierne 23,5 og -23,5 grader.

Ligningen til beregning af højden over horisonten på en given dag er (90 - L
+ D
). I vores første eksempler på equinoxerne var D
nul og blev derfor ikke eksplicit inkluderet.

For at bestemme declinationen for i dag og solens højde kan du bruge NOAA Solar Calculator eller Kiesan-kalkulatoren, både online. Hvis du ikke har adgang til en af ​​disse, kan du gøre et anstændigt gæt så længe du kender datoen og din omtrentlige breddegrad. For eksempel, hvis det er begyndelsen af ​​maj, og du er i Miami, Florida, ved du, at solens deklinering er omkring halvvejs mellem 0 og 23,5, fordi foråret er halv over, og din breddegrad er omkring 25 grader. Derfor kan du estimere, at solen vil klatre til en højde på ca. (90 - 25 + 11,5) = 76,5 grader.