Закат

Закат (или закат ) — исчезновение Солнца за горизонтом Земли ( или любого другого астрономического объекта Солнечной системы ) вследствие его вращения . Если смотреть со всей Земли, это явление происходит примерно раз в 24 часа, за исключением районов, близких к полюсам . Солнце равноденствия садится строго на запад в момент весеннего и осеннего равноденствий. Если смотреть из Северного полушария , Солнце весной и летом заходит на северо-запад (или не заходит вовсе), а осенью и зимой — на юго-запад; эти времена года обратные в Южном полушарии .

Время фактического заката определяется в астрономии как две минуты до того, как верхний край Солнца скроется за горизонтом. ^[1] Вблизи горизонта атмосферная рефракция приводит к искажению солнечных лучей до такой степени, что геометрически солнечный диск уже находится примерно на один диаметр ниже горизонта, когда наблюдается закат.

Закат отличается от сумерек , которые делятся на три этапа. Первый — гражданские сумерки , которые начинаются после того, как Солнце скрылось за горизонтом, и продолжаются до тех пор, пока оно не опустится до 6 градусов за горизонт. Ранняя и промежуточная стадии сумерек совпадают с предсумерками . Вторая фаза — морские сумерки , между 6 и 12 градусами ниже горизонта. Третья фаза — астрономические сумерки , то есть период, когда Солнце находится на расстоянии от 12 до 18 градусов ниже горизонта. ^[2] Сумерки находятся в самом конце астрономических сумерек и являются самым темным моментом сумерек перед наступлением ночи . ^[3] Наконец, ночь наступает, когда Солнце достигает 18 градусов ниже горизонта и больше не освещает небо. ^[4]

В местах севернее Полярного круга и южнее Полярного круга не бывает полного заката или восхода солнца по крайней мере в один день в году, когда полярный день или полярная ночь продолжаются непрерывно в течение 24 часов. На широтах, превышающих полградуса от любого полюса, солнце не может восходить или заходить в один и тот же день в любой день года, поскольку угловое возвышение Солнца между солнечным полуднем и полночью составляет менее одного градуса.

возникновение

Время заката меняется в течение года и определяется положением зрителя на Земле, определяемым широтой и долготой , высотой и часовым поясом . Небольшие суточные изменения и заметные полугодовые изменения времени закатов обусловлены наклоном оси Земли , суточным вращением Земли, движением планеты по годовой эллиптической орбите вокруг Солнца, а также парными вращениями Земли и Луны вокруг Солнца. друг друга. Зимой и весной дни становятся длиннее, а закаты происходят каждый день позже, вплоть до дня последнего заката, который происходит после летнего солнцестояния. В Северном полушарии последний закат происходит в конце июня или в начале июля, но не в день летнего солнцестояния 21 июня. Эта дата зависит от широты наблюдателя (связана с более медленным движением Земли вокруг афелия около 4 июля). Точно так же самый ранний закат происходит не в день зимнего солнцестояния, а примерно на две недели раньше, опять же в зависимости от широты зрителя. В Северном полушарии это происходит в начале декабря или конце ноября (под влиянием более быстрого движения Земли вблизи своей точки). перигелий , который происходит примерно 3 января). ^{[ нужна ссылка ]}

Аналогично, то же явление существует и в Южном полушарии , но с обратными датами: самые ранние закаты происходят где-то до 21 июня зимой, а самые поздние закаты происходят где-то после 21 декабря летом, опять же в зависимости от южной широты. . В течение нескольких недель, предшествующих обоим солнцестояниям, восход и закат каждый день становятся немного позже. Даже на экваторе восход и закат смещаются на несколько минут вперед и назад в течение года, как и солнечный полдень. Эти эффекты изображены аналеммой . ^[5]^[6]

Если пренебречь атмосферной рефракцией и ненулевым размером Солнца, когда бы и где бы ни происходил закат, оно всегда находится в северо-западном квадранте от мартовского равноденствия до сентябрьского равноденствия и в юго-западном квадранте от сентябрьского равноденствия до мартовского равноденствия. Для всех зрителей на Земле закаты происходят почти точно на западе в дни равноденствия. Точные расчеты азимутов захода солнца в другие даты сложны, но их можно оценить с достаточной точностью, используя аналемму. ^{[ нужна ссылка ]}

Поскольку восход и закат рассчитываются по переднему и заднему краям Солнца соответственно, а не по центру, продолжительность дня немного больше, чем ночь (примерно на 10 минут, если смотреть из умеренных широт). Кроме того, поскольку свет Солнца преломляется при прохождении через атмосферу Земли, Солнце все еще видно после того, как оно геометрически находится ниже горизонта. Рефракция также влияет на видимую форму Солнца, когда оно находится очень близко к горизонту. Из-за этого вещи кажутся в небе выше, чем они есть на самом деле. Свет от нижнего края солнечного диска преломляется сильнее, чем свет от верхнего, поскольку преломление увеличивается с уменьшением угла возвышения. Это увеличивает видимое положение нижнего края больше, чем верхнего, уменьшая видимую высоту солнечного диска. Его ширина не изменилась, поэтому диск кажется шире, чем высотой. (На самом деле Солнце имеет почти точно сферическую форму.) Солнце также кажется больше на горизонте – это оптическая иллюзия, подобная лунная иллюзия . ^{[ нужна ссылка ]}

В местах к северу от Полярного круга и к югу от Полярного круга не бывает заката или восхода солнца по крайней мере один день в году, когда полярный день или полярная ночь продолжаются непрерывно в течение 24 часов. ^{[ нужна ссылка ]}

Расположение на горизонте

Таймлапс видео заката в Токио.

Приблизительные местоположения заката на горизонте ( азимут ), как описано выше, можно найти в ссылках. ^[7]^[8]Рисунок справа рассчитан с использованием программы солнечной геометрии следующим образом: ^[9]

Для данной широты и данной даты вычислите склонение Солнца, используя $0^{\circ }$ долгота и время солнечного полудня в качестве входных данных для распорядка дня;
Рассчитайте угол заката, используя уравнение заката ;
Рассчитайте время заката, которое представляет собой время солнечного полудня плюс часовой угол заката в градусах, разделенный на 15;
Используйте время заката в качестве входных данных для процедуры солнечной геометрии, чтобы получить угол азимута Солнца на закате.

Интересной особенностью рисунка справа является явная симметрия полушарий в регионах, где действительно происходят ежедневные восходы и заходы солнца. соотношение полусферы в уравнении восхода солнца к x- и y-компонентам солнечного вектора, представленным в [4]. Эта симметрия становится ясной, если применить ^[9]

Цвета

Когда луч белого солнечного света проходит через атмосферу к наблюдателю, некоторые цвета рассеиваются молекулами воздуха и частицами в воздухе , изменяя окончательный цвет луча, который видит зритель.Поскольку более коротковолновые компоненты, такие как синий и зеленый, рассеиваются сильнее, эти цвета предпочтительно удаляются из луча. ^[10] На восходе и закате, когда путь через атмосферу длиннее, синий и зеленый компоненты почти полностью удаляются, оставляя более длинноволновые оранжевые и красные оттенки , которые мы видим в это время. Оставшийся покрасневший солнечный свет затем может быть рассеян капельками облаков и другими относительно крупными частицами, озаряя горизонт красным и оранжевым светом. ^[11] Удаление более коротких волн света происходит за счет рэлеевского рассеяния на молекулах воздуха и частицах, размер которых намного меньше длины волны видимого света (диаметр менее 50 нм). ^[12]^[13] Рассеяние облачными каплями и другими частицами с диаметрами, сравнимыми или превышающими длину волны солнечного света (> 600 нм), обусловлено рассеянием Ми и не сильно зависит от длины волны. Рассеяние Ми отвечает за свет, рассеиваемый облаками, а также за дневное гало белого света вокруг Солнца (рассеяние белого света вперед). ^[14]^[15]^[16]

Цвета заката обычно более яркие, чем цвета восхода, потому что вечерний воздух содержит больше частиц, чем утренний. ^[10]^[11]^[13]^[16] Иногда незадолго до восхода или после захода солнца зеленую вспышку . можно увидеть ^[17]

Пепел от извержений вулканов, попавший в тропосферу , имеет тенденцию приглушать цвета заката и восхода солнца, в то время как вулканические выбросы, которые вместо этого поднимаются в стратосферу (в виде тонких облаков крошечных капель серной кислоты), могут давать красивые цвета после заката, называемые послесвечениями и предзакатными свечениями. -Сияет восход солнца. Ряд извержений, в том числе вулкана Пинатубо в 1991 году и Кракатау в 1883 году , образовали достаточно высокие слоистые облака, содержащие серную кислоту , что привело к появлению замечательных послесвечений заката (и предрассветного свечения) по всему миру. Высотные облака служат для отражения сильно покрасневшего солнечного света, все еще падающего в стратосферу после захода солнца, вниз к поверхности.

Некоторые из самых разнообразных цветов на закате можно найти на противоположном или восточном небе после того, как Солнце зашло в сумерках. В зависимости от погодных условий и типов облаков эти цвета имеют широкий спектр и могут давать необычные результаты. ^{[ нужна ссылка ]}

Названия точек компаса

В некоторых языках стороны компаса носят названия, этимологически происходящие от слов, обозначающих восход и закат. Английские слова « orient » и « occident », означающие «восток» и «запад» соответственно, произошли от латинских слов, означающих «восход» и «закат». Слово «левант», родственное, например, французскому « (se) рычаг », означающему «поднимать» или «подъем» (а также английскому «поднимать»), также используется для описания востока. В польском языке слово « восточный wschód » ( vskhud ) происходит от морфемы «ws» – означающего «вверх», и «chód» – означающего «движение» (от глагола chodzić – означающего «идти, двигаться»), из-за к выходу Солнца из-за горизонта. Польское слово, обозначающее запад , zachód ( захуд ), похоже, но со словом «за» в начале, что означает «позади», из-за того, что Солнце уходит за горизонт. В русском языке слово запад, запад ( запад ) происходит от слов за – означающее «сзади» и пад – означающее «падение» (от глагола падать – падать ), из-за падения Солнца. за горизонтом. На иврите слово «восток» — «מזרח», которое происходит от слова «восхождение», а слово «запад» — «מערב», которое происходит от слова «заход».

Исторический взгляд

XVI века Астроном Николай Коперник был первым, кто представил миру подробную и в конечном итоге получившую широкое признание математическую модель, подтверждающую предположение о том, что Земля движется, а Солнце на самом деле остается неподвижным, несмотря на впечатление, с нашей точки зрения, о движущемся Солнце. . ^[18]

Планеты

Закаты на других планетах кажутся разными из-за различий в расстоянии планеты от Солнца и отсутствия или разного состава атмосферы.

Марс

На Марсе заходящее Солнце выглядит примерно на две трети меньше, чем на Земле . ^[19] из-за большего расстояния между Марсом и Солнцем. Цвета обычно имеют оттенки синего, но некоторые марсианские закаты длятся значительно дольше и кажутся гораздо краснее, чем обычно на Земле. ^[20]Цвета марсианского заката отличаются от земных. У Марса тонкая атмосфера , в которой не хватает кислорода и азота , поэтому в рассеянии света не преобладает процесс Рэлея . Вместо этого воздух полон красной пыли , унесенной сильным ветром. ^[20] поэтому цвет неба в основном определяется процессом рассеяния Ми , в результате чего синих оттенков становится больше, чем на земном закате. В одном исследовании также сообщается, что марсианская пыль высоко в атмосфере может отражать солнечный свет в течение двух часов после захода Солнца, создавая рассеянное свечение на поверхности Марса. ^[20]

См. также

Ссылки

^ Ридпат, Ян (01 января 2012 г.), «закат» , Астрономический словарь , Oxford University Press, doi : 10.1093/acref/9780199609055.001.0001 , ISBN 978-0-19-960905-5 , получено 5 октября 2021 г.
^ «Определения Департамента астрономических приложений США (USNO)» . Архивировано из оригинала 14 августа 2015 г. Проверено 17 июня 2016 г.
^ «Полное определение сумерек» .
^ «Закат против сумерек [В чем разница между ними?]» . Астрономическая сфера . 03.12.2020 . Проверено 3 октября 2021 г.
^ Starry Night Times - январь 2007 г. (объясняет, почему до начала января Солнце кажется медленным)
↑ Аналемма . Архивировано 18 октября 2006 г. в Wayback Machine , эффект эллиптической орбиты. «С 3 июля по 2 октября солнце продолжает дрейфовать на запад, пока не достигнет максимального «смещения» на западе. Затем со 2 октября по 21 января солнце возвращается на восток».
^ Карен Мастерс (октябрь 2004 г.). «Любопытно, что касается астрономии: как меняется положение восхода и захода луны?» . Интересуетесь астрономией? Спросите астронома . Астрономический факультет Корнеллского университета . Проверено 11 августа 2016 г.
^ «Где восходят солнце и звезды?» . Стэнфордский солнечный центр . Проверено 20 марта 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б Чжан Т., Стэкхаус П.В., Макферсон Б. и Миковиц Дж.К., 2021. Формула солнечного азимута, которая делает ненужным косвенное рассмотрение без ущерба для математической строгости: математическая установка, применение и расширение формулы, основанной на подсолнечной точке и функция atan2. Возобновляемая энергия , 172, 1333–1340. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.03.047.
^ Jump up to: ^а ^б К. Саха (2008). Атмосфера Земли – ее физика и динамика . Спрингер. п. 107 . ISBN 978-3-540-78426-5 .
^ Jump up to: ^а ^б Б. Гюнтер, изд. (2005). Энциклопедия современной оптики . Том. 1. Эльзевир . п. 186.
^ «Гиперфизика, Университет штата Джорджия» . Hyperphysical.phy-astr.gsu.edu . Проверено 7 апреля 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б Крейг Борен (редактор), Избранные статьи по рассеянию в атмосфере , SPIE Optical Engineering Press, Беллингем, Вашингтон, 1989.
^ Корфиди, Стивен Ф. (февраль 2009 г.). «Цвета сумерек и заката» . Норман, ОК: Центр прогнозирования штормов NOAA/NWS.
^ «Атмосферные аэрозоли: что это такое и почему они так важны?» . НАСА.gov. Август 1996 года.
^ Jump up to: ^а ^б Э. Хехт (2002). Оптика (4-е изд.). Эддисон Уэсли. п. 88 . ISBN 0-321-18878-0 .
^ «Красный закат, зеленая вспышка» .
^ «Земля — центр Вселенной: 10 главных научных ошибок» . Science.discovery.com. 2012-01-23. Архивировано из оригинала 18 ноября 2012 г. Проверено 7 апреля 2012 г.
^ «Мгновение, застывшее во времени» . Лаборатория реактивного движения . 10 июня 2005 года . Проверено 7 сентября 2011 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Немиров Р.; Боннелл, Дж., ред. (20 июня 2005 г.). «Закат над кратером Гусева» . Астрономическая картина дня . НАСА . Проверено 6 сентября 2011 г.

Внешние ссылки

[1] Ридпат, Ян (01 января 2012 г.), «закат» , Астрономический словарь , Oxford University Press, doi : 10.1093/acref/9780199609055.001.0001 , ISBN 978-0-19-960905-5 , получено 5 октября 2021 г.

[USNO-2] «Определения Департамента астрономических приложений США (USNO)» . Архивировано из оригинала 14 августа 2015 г. Проверено 17 июня 2016 г.

[3] «Полное определение сумерек» .

[4] «Закат против сумерек [В чем разница между ними?]» . Астрономическая сфера . 03.12.2020 . Проверено 3 октября 2021 г.

[5] Starry Night Times - январь 2007 г. (объясняет, почему до начала января Солнце кажется медленным)

[6] Аналемма . Архивировано 18 октября 2006 г. в Wayback Machine , эффект эллиптической орбиты. «С 3 июля по 2 октября солнце продолжает дрейфовать на запад, пока не достигнет максимального «смещения» на западе. Затем со 2 октября по 21 января солнце возвращается на восток».

[7] Карен Мастерс (октябрь 2004 г.). «Любопытно, что касается астрономии: как меняется положение восхода и захода луны?» . Интересуетесь астрономией? Спросите астронома . Астрономический факультет Корнеллского университета . Проверено 11 августа 2016 г.

[8] «Где восходят солнце и звезды?» . Стэнфордский солнечный центр . Проверено 20 марта 2012 г.

[Zhangetal-9] Jump up to: ^а ^б Чжан Т., Стэкхаус П.В., Макферсон Б. и Миковиц Дж.К., 2021. Формула солнечного азимута, которая делает ненужным косвенное рассмотрение без ущерба для математической строгости: математическая установка, применение и расширение формулы, основанной на подсолнечной точке и функция atan2. Возобновляемая энергия , 172, 1333–1340. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.03.047.

[saha-10] Jump up to: ^а ^б К. Саха (2008). Атмосфера Земли – ее физика и динамика . Спрингер. п. 107 . ISBN 978-3-540-78426-5 .

[guenther-11] Jump up to: ^а ^б Б. Гюнтер, изд. (2005). Энциклопедия современной оптики . Том. 1. Эльзевир . п. 186.

[12] «Гиперфизика, Университет штата Джорджия» . Hyperphysical.phy-astr.gsu.edu . Проверено 7 апреля 2012 г.

[Bohren-13] Jump up to: ^а ^б Крейг Борен (редактор), Избранные статьи по рассеянию в атмосфере , SPIE Optical Engineering Press, Беллингем, Вашингтон, 1989.

[14] Корфиди, Стивен Ф. (февраль 2009 г.). «Цвета сумерек и заката» . Норман, ОК: Центр прогнозирования штормов NOAA/NWS.

[15] «Атмосферные аэрозоли: что это такое и почему они так важны?» . НАСА.gov. Август 1996 года.

[hecht-16] Jump up to: ^а ^б Э. Хехт (2002). Оптика (4-е изд.). Эддисон Уэсли. п. 88 . ISBN 0-321-18878-0 .

[17] «Красный закат, зеленая вспышка» .

[18] «Земля — центр Вселенной: 10 главных научных ошибок» . Science.discovery.com. 2012-01-23. Архивировано из оригинала 18 ноября 2012 г. Проверено 7 апреля 2012 г.

[19] «Мгновение, застывшее во времени» . Лаборатория реактивного движения . 10 июня 2005 года . Проверено 7 сентября 2011 г.

[apod-20] Jump up to: ^а ^б ^с Немиров Р.; Боннелл, Дж., ред. (20 июня 2005 г.). «Закат над кратером Гусева» . Астрономическая картина дня . НАСА . Проверено 6 сентября 2011 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

v т и Части дня
Дневное время	Утро Полдень Полдень Вечер
Сумерки	Рассвет Восход Закат Сумерки Синий час
Ночь	Полночь Ведьмин час Брахмамухурта
Связанный	Пояс Венеры Золотой час Терминатор Дневной свет Лунный свет Полуночное солнце Полярная ночь Зодиакальный свет