Күндізгі жарық уақытының ұзақтығы мен күннің көкжиек үстіндегі биіктігі екі факторға: жергілікті географиялық ендікке және жыл мезгіліне байланысты. Ал мұның басты себебі — жер осінің еңкеюі. Бұл бетте көрнекі сызбалар, жылдың төрт маңызды күні, күн биіктігін есептеу формуласы, ОЖБ (ОГЭ) стиліндегі есептер және біліміңізді бірден тексеруге болатын интерактивті тест бар.
Күндізгі жарық уақытының ұзақтығы неге байланысты
Күндізгі жарық уақыты — күннің шығуынан батуына дейінгі уақыт. Жер екі түрлі қозғалыс жасайды: өз осінен айналады (күн мен түннің ауысуы) және жыл бойы Күнді айналып шығады (жыл мезгілдерінің ауысуы). Тақырыптың кілті — жер осінің еңкеюі: ол орбита жазықтығына перпендикулярдан 23,5°-қа еңкейген және жыл бойы аспанның бір нүктесіне, Темірқазыққа «қарап» тұрады.
Осы еңкеюдің салдарынан жартышарлар кезектесіп күн сәулесінің астында қалады. Сіздің жартышарыңыз Күнге қарай еңкейгенде — сізде жаз: күн жоғары көтеріледі, күн ұзақ болады. Жартышар кері бұрылғанда — қыс: күн төмен болады, күн қысқа болады. Егер осьтің еңкеюі болмаса, күн мен түн барлық жерде бірдей болар еді, ал жыл мезгілдері мүлдем болмас еді.
Күн тоқырауы және күн мен түннің теңелуі: төрт маңызды күн
Жыл ішінде Жер орбитаның төрт негізгі нүктесінен өтеді. Күн мен түннің теңелу күндерінде күн тал түсте экватордың дәл үстінде (зенитте) болады, және бүкіл планетада күн мен түн теңеседі. Күн тоқырауы күндерінде күн тропиктердің бірінің үстінде (23,5° ендік) зенитте болады, ал күн мен түннің айырмашылығы ең жоғары деңгейге жетеді. Бұл төрт күн — кез келген есептің тірегі, оларды жатқа білген жөн.
Қысқы және жазғы уақыттағы күннің көкжиек үстіндегі биіктігі
Күннің биіктігі \(h\) — көкжиек жазықтығы мен күнге бағытталған сәуле арасындағы бұрыш. Ол нағыз тал түсте, күн аспан меридианын кесіп өткенде ең жоғары болады (Солтүстік жартышарда бұл сәтте ол дәл оңтүстікте болады).
Жазда күн доғасы көкжиектен жоғары өтеді: күн шығуы солтүстік-шығысқа, батуы солтүстік-батысқа ауысады, күннің аспандағы жолы ұзақ болады. Қыста доға төмен және қысқа: күн шығуы — оңтүстік-шығыста, батуы — оңтүстік-батыста. Осыдан бір ендіктегі тікелей байланыс туындайды: тал түстегі күн неғұрлым биік болса, күндізгі жарық уақыты соғұрлым ұзақ болады.
Күннің көкжиек үстіндегі биіктігі: формула
Күннің тал түстегі биіктігін жергілікті географиялық ендік \(\varphi\) арқылы есептейді:
- күн мен түннің теңелу күндерінде (21 наурыз және 23 қыркүйек): \(h = 90° - \varphi\);
- жазғы күн тоқырауы күнінде (22 маусым): \(h = 90° - \varphi + 23,5°\);
- қысқы күн тоқырауы күнінде (22 желтоқсан): \(h = 90° - \varphi - 23,5°\).
Формуланың жалпы түрі: \(h = 90° - \varphi + \delta\), мұндағы \(\delta\) — күннің еңкеюі, оның аспан экваторынан бұрыштық қашықтығы. Жыл ішінде еңкею \(-23,5°\)-тан (22 желтоқсан) \(+23,5°\)-қа (22 маусым) дейін біртіндеп өзгереді, ал теңелу күндерінде \(0°\)-қа тең.
Екі пайдалы салдары бар. Егер есептеу \(h \le 0°\) берсе — күн тал түсте көкжиектен көтерілмейді: бұл ендікте полярлық түн болады. Сондай-ақ, формула кері есепті де шешеді: күннің тал түстегі биіктігін өлшеп, жергілікті ендікті анықтауға болады — \(\varphi = 90° - h + \delta\). Теңізшілер ғасырлар бойы осылай бағдар алған.
Солтүстіктен оңтүстікке қарай қозғалғанда күн мен түннің ұзақтығы қалай өзгереді
Есептердегі классикалық сұрақ: экваторға қарай қозғалғанда күннің ұзақтығы мен күннің биіктігіне не болады?
Күннің биіктігімен бәрі түсінікті: оңтүстікке қарай қозғалғанда (Солтүстік жартышарда) ендік азаяды, ал \(h = 90° - \varphi + \delta\) формуласы бойынша тал түстегі биіктік кез келген маусымда артады — күн экваторға жақын жерде әрқашан биік болады.
Ал күндізгі жарық уақытының ұзақтығы әрқалай өзгереді. Қыста оңтүстікте күн ұзағырақ. Жазда — керісінше, қысқарақ: биік ендіктерде жазғы күн өте ұзақ доға сызады және батпайды (немесе мүлдем батпайды) — полярлық күнге дейін. Сондықтан «күндізгі жарық уақыты қай жерде ұзағырақ» деген сұрақтың жауабы маусымға байланысты: қыста — экваторға жақын, жазда — полюске жақын.
| Оңтүстікке, экваторға қарай қозғаламыз | Қыста | Жазда |
|---|---|---|
| Күннің тал түстегі биіктігі | артады ↑ | артады ↑ |
| Күннің ұзақтығы | артады ↑ | азаяды ↓ |
Есептерді шығару мысалдары
1-мысал. Формула бойынша күн биіктігін есептеу (Мәскеу)
Есеп: Мәскеуде (56° с.е.) күн мен түннің теңелу және күн тоқырауы күндеріндегі күннің тал түстегі биіктігін анықтаңыз.
1-қадам. Теңелу күндері (21 наурыз, 23 қыркүйек): \(h = 90° - \varphi = 90° - 56° = 34°\).
2-қадам. Жазғы күн тоқырауы (22 маусым): \(h = 90° - 56° + 23,5° = 57,5°\).
3-қадам. Қысқы күн тоқырауы (22 желтоқсан): \(h = 90° - 56° - 23,5° = 10,5°\).
Жауабы: 34°, 57,5° және 10,5°. Айырмашылыққа назар аударыңыз: жарты жыл ішінде Мәскеудегі тал түстегі күн 47°-қа «төмендейді» — бұл жер осінің екі еселенген еңкеюіне тең.
2-мысал. Мамырдағы Мурманск пен Сочи: қай жерде күн ұзағырақ?
Есеп: 12 мамырда Мурманскіде (69° с.е.) күн биіктігі 39°, күннің ұзақтығы 20 сағ 40 мин; Сочиде (43° с.е.) — 64° және 14 сағ 37 мин. Айырмашылықты түсіндіріңіз.
1-қадам. Ендіктерді салыстырамыз: Мурманск Сочиден әлдеқайда солтүстікте.
2-қадам. Күн биіктігі: Сочиде ендік аз, демек күн биік (64° қарсы 39°) — бұл кез келген маусымда орындалады.
3-қадам. Күннің ұзақтығы: мамыр — жазға жақын, ал жазда күн биік ендіктерде ұзағырақ болады. Мурманск полярлық шеңберге жақын, онда полярлық күн жақындап келеді — Сочидегі 14 сағ 37 мин-ға қарсы 20 сағ 40 мин.
Қорытынды: жазда «күн биік» және «күн ұзақ» — бір нәрсе емес: күн оңтүстікте биік, ал күн солтүстікте ұзағырақ.
3-мысал. Қалаларды 22 желтоқсандағы күн ұзақтығы бойынша реттеу
Есеп: Архангельскіні (64° с.е.), Мәскеуді (56° с.е.) және Сочиді (43° с.е.) 22 желтоқсандағы күн ұзақтығының арту ретімен орналастырыңыз.
1-қадам. 22 желтоқсан — қысқы күн тоқырауы: қыста күн экваторға неғұрлым жақын болса, соғұрлым ұзақ болады.
2-қадам. Ендіктерді кему ретімен реттейміз: Архангельск (64°) → Мәскеу (56°) → Сочи (43°).
3-қадам. Демек, күн сол ретпен артады: Архангельскіде ең қысқа, Сочиде ең ұзақ.
Жауабы: Архангельск, Мәскеу, Сочи. Логикалық тексеру: қыста солтүстікке қарай полярлық түнге жақындай түсесің.
Жиі кездесетін қателіктер
-
Жазда күн оңтүстікте әрқашан ұзағырақ деп ойлау — «онда жылырақ қой».
Бір жартышар шегінде жазда күн БИІК ендіктерде ұзағырақ болады, полярлық күнге дейін. Мурманскіде 22 маусымда күн мүлдем батпайды, ал Сочиде күн шамамен 15 сағат. Оңтүстіктегі жылу күннің ұзақтығынан емес, күннің биіктігінен: оның сәулелері тік бұрышқа жақын түседі.
-
Жыл мезгілдерінің ауысуын Жердің Күннен қашықтығының өзгеруімен түсіндіру.
Жер орбитасы дерлік дөңгелек, ал Жер Күнге қаңтардың басында ең жақын болады — бұл Солтүстік жартышардың қыс мезгілі. Маусымдардың себебі — қашықтық емес, жер осінің 23,5°-қа еңкеюі.
-
Бағытты шатастыру: «солтүстігірек» және «үлкен ендік» ұғымдарын бөлек қарастыру.
Солтүстік жартышарда «солтүстігірек» = «ендік үлкен», «экваторға жақын» = «ендік аз». Қалаларды салыстырмас бұрын, олардың ендіктерін жазып алыңыз — қателіктердің жартысы жоғалады.
-
Формуладағы еңкею таңбасын жоғалту: қыста азайтудың орнына 23,5°-ты қосу.
Шеткі нүктелерді есте сақтаңыз: 22 маусымда еңкею +23,5° (күн биік), 22 желтоқсанда −23,5° (төмен), теңелу күндерінде 0°. Жауапты логикалық тұрғыдан тексеріңіз: қысқы биіктік көктемгіден төмен болуы керек.
-
Полярлық күн — бұл полюс үстіндегі зениттегі күн деп ойлау.
Полярлық күнде күн жай ғана көкжиектен төмен түспейді, бірақ оның үстінде ТӨМЕН жүреді. 23,5° ендіктен жоғары зенитке жету мүмкін емес: күн тек тропиктер арасында ғана зенитте болады.
Сұрақтар мен жауаптар
Күндізгі жарық уақытының ұзақтығы неге байланысты?
Жергілікті географиялық ендік пен жыл мезгіліне байланысты. Басты себебі — жер осінің 23,5°-қа еңкеюі: соның салдарынан жартышарлар кезектесіп Күнге қарай еңкейіп, жыл бойы күннің ұзақтығы мен биіктігін өзгертеді. Экваторда күн әрқашан 12 сағатқа жуық, ал полюстерге қарай жылдық ауытқулар күшейе түседі.
Күндізгі жарық уақыты қай жерде ұзағырақ?
Маусымға байланысты. Қыста күн экваторға жақын жерде ұзағырақ, жазда — полюске жақын (полярлық шеңберден тыс полярлық күнге дейін). Күн мен түннің теңелу күндерінде, 21 наурыз бен 23 қыркүйекте, күн барлық жерде 12 сағатқа жуық болады.
Қыста күннің биіктігі қалай өзгереді?
Тал түстегі күн биіктігі күзгі теңелуден 22 желтоқсанға дейін кемиді және көктемге қарай қайта артады. Қыста күн жазға қарағанда осьтің екі еселенген еңкеюіне — 47°-қа төмен болады. Оңтүстікке қарай қозғалғанда қысқы күн биіктейді: ақпанда Мурман Мурманскіде тал түстегі биіктік 8°-қа жуық, ал Сочиде — 34°-қа жуық.
Жергілікті ендік пен күн биіктігі қалай байланысты?
Ендік неғұрлым үлкен болса (экватордан неғұрлым алыс болса), тал түстегі күн соғұрлым төмен болады. Нақты байланыс h = 90° − φ + δ формуласымен беріледі, мұндағы φ — ендік, δ — күннің еңкеюі. Сондықтан өлшенген күн биіктігі бойынша ендікті есептеуге болады — бұл әдісті теңізшілер ертеден қолданған.
Күннің көкжиек үстіндегі биіктігін қандай формуламен табады?
Теңелу күндерінде h = 90° − φ. Күн тоқырауы күндерінде нәтижеге осьтің 23,5° еңкеюін қосады (жаз) немесе азайтады (қыс). Әмбебап жазба: h = 90° − φ + δ, мұндағы еңкею δ жыл ішінде −23,5°-тан +23,5°-қа дейін өзгереді.
Полярлық күн және полярлық түн деген не?
Бұл күннің бір тәуліктен артық көкжиектен батпайтын (полярлық күн) немесе шықпайтын (полярлық түн) кезеңдері. Полярлық шеңберлерден тыс — 66,5°-тан жоғары ендіктерде байқалады. Дәл полюсте күн де, түн де жарты жылға жуық созылады.
