Dĺžka dňa a výška slnka nad obzorom závisia od dvoch faktorov: zemepisnej šírky miesta a ročného obdobia. Príčinou oboch je sklon zemskej osi. Na tejto stránke nájdete prehľadné schémy, štyri hlavné dátumy roka, vzorec na výpočet výšky slnka, rozbory úloh a interaktívny kvíz, v ktorom si môžete ihneď overiť svoje vedomosti.
Od čoho závisí dĺžka dňa
Dĺžka dňa je čas od východu do západu slnka. Zem vykonáva dva pohyby: rotuje okolo svojej osi (striedanie dňa a noci) a obieha okolo Slnka počas roka (striedanie ročných období). Kľúčom k celej téme je sklon zemskej osi: je odklonená od kolmice k rovine obežnej dráhy o 23,5° a celý rok „mieri“ do toho istého bodu na oblohe, na Polárku.
Kvôli tomuto sklonu sa pologule striedavo vystavujú slnečným lúčom. Keď je vaša pologuľa naklonená k Slnku, máte leto: slnko vystupuje vysoko, deň je dlhý. Keď je pologuľa odklonená, je zima: slnko je nízko, deň je krátky. Keby sklon osi neexistoval, deň by sa všade a vždy rovnal noci a ročné obdobia by zmizli.
Slnovraty a rovnodennosti: štyri hlavné dátumy
Počas roka Zem prechádza štyrmi kľúčovými bodmi obežnej dráhy. V dni rovnodenností je slnko na poludnie v zenite nad rovníkom a deň na celej planéte sa rovná noci. V dni slnovratov je slnko v zenite nad jedným z obratníkov (šírka 23,5°), a rozdiel medzi dňom a nocou je maximálny. Tieto štyri dátumy sú opornými bodmi každej úlohy na túto tému, je užitočné ich poznať naspamäť.
Výška slnka nad obzorom v zime a v lete
Výška slnka \(h\) je uhol medzi rovinou obzoru a smerom k slnku. Maximálna je v pravý poludnie, keď slnko pretína nebeský poludník (na severnej pologuli je v tom momente presne na juhu).
V lete oblúk slnka prechádza vysoko nad obzorom: východ sa posúva k severovýchodu, západ k severozápadu, dráha slnka po oblohe je dlhá. V zime je oblúk nízky a krátky: východ je na juhovýchode, západ na juhozápade. Odtiaľ vyplýva priama súvislosť na tej istej zemepisnej šírke: čím vyššie je poludňajšie slnko, tým dlhší je deň.
Výška slnka nad obzorom: vzorec
Poludňajšiu výšku slnka vypočítame pomocou zemepisnej šírky miesta \(\varphi\):
- v dni rovnodenností (21. marec a 23. september): \(h = 90° - \varphi\);
- v deň letného slnovratu (22. jún): \(h = 90° - \varphi + 23,5°\);
- v deň zimného slnovratu (22. december): \(h = 90° - \varphi - 23,5°\).
Všeobecný tvar vzorca: \(h = 90° - \varphi + \delta\), kde \(\delta\) je deklinácia slnka, jeho uhlová vzdialenosť od nebeského rovníka. Počas roka sa deklinácia plynule mení od \(-23,5°\) (22. december) do \(+23,5°\) (22. jún), a v čase rovnodenností sa rovná \(0°\).
Dva užitočné dôsledky. Ak výpočet dáva \(h \le 0°\) — slnko na poludnie nevystupuje nad obzor: na tejto šírke je polárna noc. A vzorec rieši aj opačnú úlohu: zmeraním poludňajšej výšky slnka možno určiť zemepisnú šírku miesta — \(\varphi = 90° - h + \delta\). Práve takto sa po stáročia orientovali moreplavci.
Ako sa menia deň a výška slnka pri pohybe zo severu na juh
Klasická otázka úloh: čo sa stane s dĺžkou dňa a výškou slnka, ak sa budeme pohybovať k rovníku?
S výškou slnka je to jednoduché: pri pohybe na juh (na severnej pologuli) sa zemepisná šírka zmenšuje a podľa vzorca \(h = 90° - \varphi + \delta\) poludňajšia výška rastie v každom ročnom období — slnko je vždy vyššie tam, kde je bližšie k rovníku.
A dĺžka dňa sa správa rôzne. V zime je na juhu deň dlhší. V lete — naopak, kratší: vo vysokých zemepisných šírkach letné slnko opisuje veľmi dlhý oblúk a takmer (alebo vôbec) nezapadá — až po polárny deň. Preto odpoveď na otázku „kde je dĺžka dňa väčšia“ závisí od ročného obdobia: v zime — bližšie k rovníku, v lete — bližšie k pólu.
| Pohyb na juh, k rovníku | V zime | V lete |
|---|---|---|
| Poludňajšia výška slnka | rastie ↑ | rastie ↑ |
| Dĺžka dňa | rastie ↑ | klesá ↓ |
Príklady riešenia úloh
Príklad 1. Výpočet výšky slnka podľa vzorca (Moskva)
Úloha: určte poludňajšiu výšku slnka v Moskve (zemepisná šírka 56° s.š.) v dni rovnodenností a slnovratov.
Krok 1. Rovnodennosti (21. marec, 23. september): \(h = 90° - \varphi = 90° - 56° = 34°\).
Krok 2. Letný slnovrat (22. jún): \(h = 90° - 56° + 23,5° = 57,5°\).
Krok 3. Zimný slnovrat (22. december): \(h = 90° - 56° - 23,5° = 10,5°\).
Odpoveď: 34°, 57,5° a 10,5°. Všimnite si rozsah: za pol roka poludňajšie slnko v Moskve „klesne“ takmer o 47° — presne o dvojnásobok sklonu zemskej osi.
Príklad 2. Murmansk a Soči v máji: kde je deň dlhší?
Úloha: 12. mája v Murmansku (69° s.š.) je výška slnka 39°, dĺžka dňa 20 h 40 min; v Soči (43° s.š.) — 64° a 14 h 37 min. Vysvetlite rozdiely.
Krok 1. Porovnávame šírky: Murmansk je oveľa severnejšie ako Soči.
Krok 2. Výška slnka: v Soči je šírka menšia, čo znamená, že slnko je vyššie (64° oproti 39°) — to platí v každom ročnom období.
Krok 3. Dĺžka dňa: máj — je takmer leto, a v lete je deň dlhší vo vysokých šírkach. Murmansk je pri polárnom kruhu, blíži sa tam polárny deň — 20 h 40 min oproti 14 h 37 min v Soči.
Záver: v lete „vyššie slnko“ a „dlhší deň“ — nie je to isté: slnko je vyššie na juhu, ale deň je dlhší na severe.
Príklad 3. Usporiadanie miest podľa dĺžky dňa 22. decembra
Úloha: usporiadajte Archangeľsk (64° s.š.), Moskvu (56° s.š.) a Soči (43° s.š.) v poradí rastúcej dĺžky dňa 22. decembra.
Krok 1. 22. december — zimný slnovrat: v zime je deň tým dlhší, čím bližšie k rovníku.
Krok 2. Usporiadame šírky zostupne: Archangeľsk (64°) → Moskva (56°) → Soči (43°).
Krok 3. Znamená to, že deň rastie v rovnakom poradí: najkratší je v Archangeľsku, najdlhší v Soči.
Odpoveď: Archangeľsk, Moskva, Soči. Overenie zdravým rozumom: čím severnejšie v zime, tým bližšie k polárnej noci.
Časté chyby
-
Myslia si, že v lete je deň vždy dlhší na juhu — „veď tam je teplejšie“.
V rámci jednej pologule je v lete deň dlhší vo VYSOKÝCH šírkach, až po polárny deň. V Murmansku 22. júna slnko vôbec nezapadá, zatiaľ čo v Soči trvá deň okolo 15 hodín. Teplo na juhu nie je spôsobené dĺžkou dňa, ale výškou slnka: jeho lúče dopadajú pod uhlom bližším ku kolmému.
-
Vysvetľujú striedanie ročných období zmenou vzdialenosti Zeme od Slnka.
Obežná dráha Zeme je takmer kruhová a k Slnku je Zem najbližšie začiatkom januára — v čase vrcholiacej zimy na severnej pologuli. Príčinou sezón je sklon zemskej osi o 23,5°, nie vzdialenosť.
-
Pletú si smer: „severnejšie“ a „väčšia šírka“ majú v hlave oddelene.
Na severnej pologuli „severnejšie“ = „väčšia šírka“, „bližšie k rovníku“ = „menšia šírka“. Skôr než začnete porovnávať mestá, vypíšte si ich šírky — polovica chýb zmizne sama.
-
Zabúdajú na znamienko deklinácie vo vzorci: v zime pripočítavajú 23,5° namiesto odčítania.
Zapamätajte si krajné body: 22. jún deklinácia +23,5° (slnko vyššie), 22. december −23,5° (nižšie), pri rovnodennostiach 0°. Overujte odpoveď zdravým rozumom: zimná výška musí byť menšia ako jarná.
-
Myslia si, že polárny deň — je slnko v zenite nad pólom.
Počas polárneho dňa slnko jednoducho nezapadá za obzor, ale pohybuje sa NÍZKO nad ním. Nad 23,5° šírky je zenit v princípe nedosiahnuteľný: slnko je v zenite len medzi obratníkmi.
Otázky a odpovede
Od čoho závisí dĺžka dňa?
Od zemepisnej šírky miesta a ročného obdobia. Príčinou je sklon zemskej osi o 23,5°: vďaka nemu sa pologule striedavo nakláňajú k Slnku, čím sa počas roka mení dĺžka dňa a výška slnka. Na rovníku trvá deň vždy okolo 12 hodín, a čím ďalej k pólom, tým sú ročné výkyvy silnejšie.
Kde je dĺžka dňa väčšia?
Závisí od ročného obdobia. V zime je deň dlhší bližšie k rovníku, v lete — bližšie k pólu (až po polárny deň za polárnym kruhom). V dni rovnodenností, 21. marca a 23. septembra, je deň všade približne 12 hodín.
Ako sa mení výška slnka v zime?
Poludňajšia výška slnka klesá od jesennej rovnodennosti do 22. decembra a opäť rastie k jari. V zime je slnko nižšie ako v lete o dvojnásobok sklonu osi — o 47°. Pri pohybe na juh zimné slnko vystupuje vyššie: vo februári je v Murmansku poludňajšia výška okolo 8°, a v Soči — okolo 34°.
Ako súvisí zemepisná šírka a výška slnka?
Čím väčšia je šírka (čím ďalej od rovníka), tým nižšie je poludňajšie slnko. Presný vzťah dáva vzorec h = 90° − φ + δ, kde φ je šírka, δ je deklinácia slnka. Preto možno z nameranej výšky slnka vypočítať šírku — tento spôsob oddávna používali moreplavci.
Podľa akého vzorca sa určuje výška slnka nad obzorom?
V dni rovnodenností h = 90° − φ. V dni slnovratov sa k výsledku pripočíta (leto) alebo od neho odpočíta (zima) sklon osi 23,5°. Univerzálny zápis: h = 90° − φ + δ, kde deklinácia δ sa počas roka mení od −23,5° do +23,5°.
Čo je polárny deň a polárna noc?
Sú to obdobia, keď slnko viac ako 24 hodín nezapadá za obzor (polárny deň) alebo nevychádza (polárna noc). Pozorujú sa za polárnymi kruhmi — na šírkach nad 66,5°. Na samotnom póle trvajú deň aj noc takmer pol roka.
