При каком положение солнца тени будут длиннее
Подробное решение параграф § 2 по географии для учащихся 5 класса, авторов А.А. Летягин 2016
1. Какие способы (методы) изучения местности вам известны?
Разведка местности; изучение местности по карте; изучение местности по фотоаэроснимкам, изучение местности по опросам местных жителей.
2. О ком из своих товарищей или знакомых вы могли бы сказать, что он — наблюдательный человек? Почему?
Например: друг Паша, потому, что он всегда замечает незначительные изменения.
3. Подумайте, как наблюдательность помогает человеку в жизни.
Наблюдательность помогает человеку замечать больше деталей, делать открытия, избегать ошибок.
Вопросы после параграфа:
1. С помощью, каких органов чувств человек может наблюдать за состоянием географических объектов и процессов?
Человек может наблюдать за состоянием географических объектов и процессов с помощью зрения (глаз) вестибулярного аппарата (чувство равновесия и положения в пространстве, ускорение, ощущение веса.
2. В географии используются термины — специальные или широко распространённые слова. Своими словами определите термин «горизонт». Сравните своё определение со словарным значением этого термина.
Горизонт – это граница где соединяется небо с земной и водной поверхностью.
Согласно словарю: Горизонт – это линия, отделяющая в глазах наблюдателя видимое им небо от земной поверхности.
3. При каком положении Солнца (высоком или низком) тени от объектов будут длиннее?
Тень от объекта будет длиннее при низком положении Солнца, потому что Солнце светит на объект со стороны.
Как ориентироваться днем по Солнцу?
Определяем направления света по положению Солнца на небе
Ориентировка по полуденному положению Солнца
Каждый день ровно в 12 часов по солнечному времени Солнце бывает точно на юге, однако стоит помнить одну деталь: то время, по которому мы живем, то есть которое показывают наши часы, это — не солнечное время.
Причем для разных городов солнечное время по-разному отличается от времени, показываемого часами. В среднем же наши часы идут на 1 час впереди солнечного времени. Поэтому по нашим часам Солнце бывает на юге не в 12 часов, а около 13 часов.
Следовательно, получается такое правило:
Если около 13 часов встать лицом к Солнцу, то впереди будет юг, справа—запад, слева — восток и сзади — север.
Ориентировка по сторонам света, по полуденному положению Солнца
Когда Солнце бывает на юге, оно стоит выше всего над горизонтом, и в это время тени от предметов самые короткие. Поэтому можно совершенно точно определить положение сторон горизонта, наблюдая за изменением длины тени какого-нибудь предмета.
Как с помощью нехитрых наблюдений и простейших вычислений можно точно вычислить диаметр нашей планеты? Подробнее об этом
Около 12 часов дня воткните в землю палку (строго вертикально!). Следите за тенью палки и отмечайте время от времени положение тени колышком, камешком и т. п.; вы увидите, что тень поворачивается, и при этом сначала она будет укорачиваться, потом станет удлиняться.
Направление самой короткой тени в полдень – это направление строго на север
Направление самой короткой тени – и есть направление точно на север. Запомните это направление по какому-нибудь предмету, стоящему далеко от вас (дом, дерево, кусты и т. п.).
Если момент, когда тень была самой короткой, будет по какой либо причине пропущен, то можно поступить так: отметьте два положения тени от отвесно стоящей палки — одно до полудня, другое после полудня, когда длина тени будет одинаковой. Направление па север лежит точно посредине между направлениями этих одинаковых теней.
Ориентировка по месту восхода и захода Солнца.
Зная это, можно найти стороны горизонта по месту восхода или захода Солнца. Чтобы запомнить это место горизонта, следует заметить какой-нибудь предмет, находящийся по направлению к месту восхода или захода.
Ориентировка по положению Солнца.
Если у вас есть часы и видно Солнце, то можно воспользовался следующим способом. Часы поворачивают так, чтобы часовая стрелка была направлена к Солнце. Прямая, проведенная через центр циферблата и делящая пополам угол между часовой стрелкой и 1 часом на циферблате, показывает на юг.
Ориентировка по положению Солнца с помощью наручных часов
Для приближенной ориентировки по положению Солнца полезно запомнить следующее:
Примечание. Зимой Солнце не бывает видно на востоке, так как оно восходит позже 7 часов, и не бывает видно на западе, так как оно заходит раньше 19 часов.
Планируем дачный участок в зависимости от движения солнца в закладки 9
Солнце движется по небосводу неравномерно, точки его восхода и захода смещаются в течение года. Меняется и высота его движения над горизонтом. Верхняя точка траектории за сутки достигается в полдень. В течение года самое высокое положение солнце занимает в день летнего солнцестояния, самый длинный день в году — 22 июня, самое низкое — 22 декабря, в день зимнего солнцестояния.
Первое — компас
Для начала нужно определить положение участка относительно сторон света. Возьмите план участка и нанесите на него направления севера, юга, востока и запада, а также — промежуточные точки: северо-восток, северо-запад, юго-запад и юго-восток. Дальше можно продолжить работать с этим же планом, а можно перечертить его так, чтобы направления по сторонам света располагались перпендикулярно листу. Обычно север располагают сверху, но вы можете сделать так, как удобней вам. Если на участке уже есть постройки, нужно отметить их на плане и указать их высоту, хотя бы примерно. Также нанесите на план соседские строения и высокие деревья, которые располагаются вблизи границ участка. Учитывать это в ландшафтном дизайне участка (даже если вы это делаете своими руками) просто необходимо.
Впрочем, есть и более простой способ, но требующий терпения и внимательности, — наблюдение. Находясь на участке в течение дня, просто отмечайте на плане расположение теней в разное время.
Разная функция — разный дизайн и потребность в освещенности
Теперь можно подойти к практической стороне вопроса. Чтобы размещать зоны в своих владениях, нужно проанализировать, какое освещение будет оптимальным для каждой из них.
Дом
Если вы хотите обеспечить максимум солнечных зон на участке (особенно это касается маленьких пространств), то дом лучше расположить в северной его части так, чтобы большое пятно тени от него ложилось на подъездную дорогу.
В то же время, есть помещения, которые солнцем освещать необязательно, и даже лучше располагать в тени. К ним относятся многие хозяйственные зоны: гараж, постирочная, котельная, кладовые. Отдельный погреб, если он у вас есть, также лучше располагать с северной стороны дома.
Хозяйственные зоны
Рабочие пространства стоит размещать в тени и полутени: заниматься ремонтом и другими делами на солнцепеке не очень комфортно. Там же постройте и погреб, о котором я уже упоминала. Открытую стоянку для машины — тоже отправьте в тень, чтобы она меньше нагревалась.
Идея: Для локального затения детской площадки можно использовать и ее собственное оборудование: игровой домик или комплекс для лазания — для этого разместите их с южной стороны игровой зоны.
Как определить стороны света и время по тени
Известно множество методов, с помощью которых по тени от Солнца можно определять стороны света и время. Они основаны на понимании того, как Солнце движется по небосводу в течение дня и какое направление показывают тени предметов в разное время суток, в том числе в полдень, утром и вечером. Далее мы рассмотрим самые известные из них, которые позволят путешественнику ориентироваться при утере средств навигации или поломке часов.
В северном полушарии такая тень в полдень указывает на север.
Нужно не только запоминать методы, но и понимать механизмы, на которых они строятся. Именно в этом случае всегда можно скорректировать метод под условия, в которых оказался человек. Если же этого не сделать, то в некоторых случаях такое невежество может привести к ошибкам и возникновению чрезвычайной ситуации.
Так, например, во многих Интернет-статьях и учебниках приводится метод ориентирования по стрелкам механических часов и Солнцу, о котором подробнее мы поговорим далее. Однако почти нигде не сказано, что конкретно в этом исполнении он работает только в северном полушарии, да и то выше тропической зоны. Если человек не понимает, откуда «растут ноги» у этого метода, он может легко допустить ошибку и, оказавшись в южном полушарии, неправильно определить стороны света, в результате чего заблудится.
Итак, что же это за базовые знания, без которых определить стороны света по тени не получится?
Теоретические основы
Все рабочие методы ориентирования по тени от Солнца опираются на доказанные факты. Разберем их подробнее.
Факт №1. Солнце всегда встает на востоке и садится на западе. Однако в высоких широтах во время полярного дня оно по нескольку недель вовсе не садится за горизонт, а полярной ночью — не встаёт над горизонтом.
Факт №2. В средних и высоких широтах северного полушария в полдень Солнце находится в южном направлении или, как еще говорят, на юге. В южном полушарии на том же удалении от линии экватора солнечный диск в полдень пересекает северное направление. На экваторе в полдень Солнце полгода находится на севере, полгода — на юге, а два дня в год оно проходит строго над головой. Об этом мы подробно рассказывали в отдельной статье.
Факт №3. В астрономический полдень тень, отбрасываемая вертикально расположенными предметами на ровную горизонтальную поверхность, будет самая короткая, поскольку в этот момент Солнце находится в своем зените, то есть в самой наивысшей точке траектории своего движения по небесной сфере.
Факт №4. Солнце движется по небосводу с угловой скоростью примерно равной 15 градусам в час.
Факт №5. Если стать лицом на север, то за спиной окажется юг, справа — восток, слева — запад.
Конкретно эта схема будет работать только в северном полушарии в средних и высоких широтах.
Конечно, нужно понимать, что это не само Солнце встает на востоке и движется по небосводу, а такое видимое движение связано с вращением Земли и нахождением на ее поверхности наблюдателя. Но для упрощения мы будем говорить не о вращении Земли, а о движении Солнца.
А теперь предлагаю непосредственно перейти к методам ориентирования по тени от Солнца.
Как определить стороны света по тени
Итак, как и обещал, рассмотрим несколько самых популярных методов.
Метод №1. По самой короткой тени от шеста. Этот метод основан на том, что в полдень тени от предметов самые короткие. Итак:
Если с момента отмечания первой точки тень начала удлиняться, это означает, что полдень уже прошел, и нужно ждать следующего утра, чтобы повторить все заново.
В большинстве способов ориентирования по Солнцу потребуются дополнительные построения.
Метод №2. С помощью тени от шеста по центру отрезка. Этот метод основан на том, что Солнце всходит на востоке и заходит на западе, а правая часть траектории его движения по небосводу является отражением левой. Для этого метода:
О других вариациях этих методов можно почитать в статье о том, где находится солнце в полдень…
Эти два метода позволяют относительно точно сориентироваться по тени от Солнца в любой точке планеты (кроме регионов вблизи полюсов и на самих полюсах) в светлое время, однако требуют много времени, что делает их малопригодными для человека, которому нужно ориентироваться в пути.
Метод №3. С помощью тени от шеста по двум точкам. Этот метод основан на знании того, что солнце встает на востоке и садится на западе, а тени от предметов движутся с запада на восток, правда, далеко не всегда по прямой линии. Для ориентирования этим способом:
Данный метод, как и предыдущие, может быть использован в любой точке мира в светлое время, но отличается от них своей быстротой. Однако с точностью у этого метода бывают проблемы.
Дело в том, что тень от шеста в большинстве случаев вычерчивает в течение дня не прямую линию, а изогнутую, при этом по отношению к положению шеста эта линия может быть, как вогнутой, так и выгнутой, в зависимости от широты и времени года. Если не учитывать эти моменты, можно получить колоссальную ошибку, поэтому приведу свои рекомендации, которые позволят использовать данный метод с максимальной эффективностью. Таких рекомендаций всего две.
Рекомендация №1. Пользоваться этим методом лучше в марте и сентябре. Он дает максимальную точность в течение всего дня в дни весеннего и осеннего равноденствий, так как именно в эти дни тень «вычерчивает» прямую линию. Чем дальше отодвигаться по календарю от этих дней, тем больше будет ошибка.
Рекомендация №2. Ориентироваться с помощью этого метода лучше в середине дня. В любой день года наилучшие результаты данный метод показывает в обеденное время. Чем дальше от солнечного полудня, тем ошибка метода больше. Причем ошибка может удвоиться, если, например, сориентироваться за 3 часа до полудня, а затем повторить измерения, спустя 3 часа после полудня.
Метод №4. Ориентирование по тени и часам. Этот метод основан на том, что в 12 часов дня Солнце в северном полушарии находится примерно на юге, а в южном — на севере, в 6:00 — примерно на востоке, а в 18:00 — примерно на западе. Соответственно тень, отбрасываемая человеком, падает в противоположном от Солнца направлении.
Так, например, если в полдень стать спиной к Солнцу, то в северном полушарии тень будет направлена на север, в южном полушарии — на юг. Если в 6 часов утра повернуться спиной к Солнцу, то тень покажет на запад, а если то же самое проделать в 6 часов вечера, то тень расположится в восточном направлении. Определив таким образом одну сторону света, далее можно найти и все остальные.
Типичная для северного полушария картина.
Если ориентироваться приходится в пути, то нет необходимости каждый раз искать ровную площадку, чтобы воткнуть в нее палку и выжидать после этого четверть часа. Достаточно один раз сориентировавшись, понять, с какой стороны находится Солнце и в дальнейшем выбирать путь, относительно его положения на небосводе. Например, если повернувшись в нужном направлении, человек видит Солнце справа, то и во время перехода, он должен его удерживать справа. В этом случае с течением времени можно делать поправку на скорость движения Солнца, а во время отдыха уточнять направление, используя описанный метод.
Применяя этот метод важно помнить о переводе в некоторых странах часов на летнее время и о том, что Солнце в полдень в районе тропиков и экватора может в течение года быть, как с северной стороны, так и с южной, о чем мы рассказывали в отдельной статье. Кроме того, в ней же мы рассказывали и о других эффектах, влияющих на положение Солнца в полдень, а значит и негативно сказывающихся на точности описанного метода.
Метод №5. Ориентирование по тени от спички и механическим часам со стрелками. Этот метод описывается в некоторых учебниках по военному делу и основан на понимании того, что в северном полушарии Солнце движется по небосводу по часовой стрелке с угловой скоростью равной 15 градусам в час. Для того, чтобы сориентироваться по этому методу в северном полушарии:
Этот метод хорошо работает только в тех случаях, когда Солнце, проходя свою наивысшую точку, оказывается невысоко над горизонтом. Чем выше оно будет в полдень, тем большую ошибку даст данный метод.
Дело в том, что скорость проекции Солнца на горизонт не только не совпадает с угловой скоростью Солнца, но и различается в течение дня. Эти различия тем больше, чем выше солнечный зенит.
Именно поэтому данный способ ориентирования лучше всего использовать в высоких широтах. В средних широтах им лучше пользоваться в зимнее время года, когда Солнце находится на небольшой высоте над горизонтом. В тропиках и на экваторе данный метод обычно не используют, поскольку здесь Солнце в любое время года находится высоко над горизонтом, а значит и ошибки будут очень большими.
В этом методе, как и в предыдущем, следует учитывать перевод часов на летнее время. Другие нюансы обычно не учитывают, поскольку метод все равно дает достаточно большую погрешность и предназначен в первую очередь для приблизительного нахождения сторон света.
В принципе, можно немного снизить погрешность, подняв край циферблата, на который нанесена цифра «12» на угол равный разнице 90 градусов и широты местности, в которой находится человек. Например, для широты 35 градусов, часы нужно приподнять на угол 55 градусов. Но, как показала моя практика, такой наклон в некоторых ситуациях не только не уменьшает ошибку, но и увеличивает ее, поскольку расположить спичку точно перпендикулярно циферблату, удерживая ее пальцами, и без того трудно, чего уж там говорить про вариант с наклоном циферблата. А ведь в том числе и от точности установки спички будет зависеть результат ориентирования.
В южном полушарии этот метод нужно изменить, иначе он будет показывать результаты далекие от истины. Лично я в этом случае представляю циферблат с цифрами, расположенными против часовой стрелки. Соответственно, если на часах 10 часов утра, я представляю часовую стрелку, показывающую на цифру «2», если на часах 16:00, то представляю стрелку, показывающую на «8». Далее поступаю так, как описано в методе, но ориентируясь не на настоящую стрелку, а на воображаемую.
Этот метод хорош для приблизительного нахождения сторон света и обычно дает самые большие ошибки по сравнению с рассмотренными ранее методами. Но в отличие от них, он позволяет сориентироваться в течение десятка секунд, что очень практично и позволяет определить стороны света почти на ходу.
Как определить время по тени
Методы определения времени по тени базируются на тех же знаниях, что и методы ориентирования.
Солнечные часы — один из самых древних инструментов, позволяющих по направлению тени определить время дня.
Существует множество способов определить время по тени, отбрасываемой объектом, на который светит Солнце. Разберем некоторые из них, но перед этим заметим, что и в этих методах для повышения точности нужно учитывать факторы, влияющие на расхождение между астрономическим и «земным» временем.
Метод №1. По самой короткой тени. На ровной горизонтальной площадке вертикально расположенный ровный объект, например, вкопанный шест, будет отбрасывать самую короткую тень в 12 часов дня.
Метод №2. По востоку и западу. Тень будет «указывать» на запад примерно в 6 часов утра, а на восток — примерно в 6 вечера. Этот метод тем точнее, чем ближе день, в который пытаются определить время, к дате весеннего или осеннего равноденствия.
Метод №3. По северу и югу. Солнечный диск пересечет северное или южное направление (в зависимости от полушария, а в тропиках и на экваторе — от времени года) в 12 часов дня.
Отдельно нужно рассказать про Заполярье. В северном полушарии во время полярного дня Солнце будет пересекать южное направление в 12 часов дня, но также оно может пересекать и северное направление, не опускаясь за горизонт, что будет соответствовать 12 часам ночи. В южном полушарии все наоборот: через север Солнце пройдет в полдень, через юг — в полночь.
Метод №4. По теневому углу. В этом методе определяется угол между самой короткой тенью воткнутого в землю шеста, которая соответствует солнечному полдню, и тенью в данный момент времени. Этот угол делится на скорость движения Солнца по небосводу — получается время. Если тень находится западнее, то есть полдень еще не настал, то полученное время отнимают от 12 часов дня, если же восточнее, то прибавляют к 12 часам дня.
Например, в средних широтах северного полушария тень в данный момент времени указывает на северо-запад, а угол с направлением на север (направление самой короткой тени) составляет 30 градусов. Мы знаем, что тень от Солнца движется с запада на восток со средней скоростью 15 градусов в час, а также, что в 12 часов дня тень должна указать на север. Из этого всего рассчитываем, через какое время тень укажет на север: 30/15=2 часа. Это значит, что до 12 часов дня осталось еще 2 часа, а значит на часах в данный момент времени 12–2=10 часов утра.
Последний метод хорошо работает в высоких широтах (лучше всего во время полярного дня вблизи полюсов), в то время, как вблизи экватора дает очень большие ошибки, и пользоваться им не рекомендуется. Тем не менее, из всех описанных ранее методов этот позволяет определить время не только в 6 часов утра, 6 вечера и в полдень, но и в любой момент в середине дня.
Конечно можно потратить один солнечный день, сделав примитивные «одноразовые» солнечные часы, воткнув палку в землю и делая пометки на конце тени через каждый час. Такие часы еще несколько недель после будут показывать достаточно точное время, пока солнечный зенит не сместится по вертикали на значительное расстояние. Но для этого метода понадобится дополнительный день и обычные часы, что немного теряет смысл. Какой смысл делать солнечные часы, когда есть обычные?
На самом деле способов ориентирования и определения времени по тени значительно больше, но нет смысла описывать их все. Сегодня я попытался лишь осветить суть этих методов, механизмы, заложенные в их основе, и продемонстрировать все это на популярных методах. Понимая эти механизмы, каждый сможет не только пользоваться описанными и проверять на работоспособность найденные в различных источниках методы, но и придумывать свои собственные, удобные в той или иной ситуации.
Если же говорить об упомянутых методах, то не получится выбрать самый лучший: каждый из методов имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому так важно пользоваться ими всеми, подбирая оптимальный под сложившиеся условия.
