Зимний солнцеворот
Солнцеворот - древнерусское название солнцестояния. Зимний солнцеворот происходит в тот момент, когда наклон оси вращения Земли в направлении от Солнца принимает наибольшее значение. Зимнее солнцестояние приходится на самый короткий день и самую длинную ночь в году, когда высота подъёма солнца на небосклоне является самой низкой. В северном полушарии зимнее солнцестояние происходит 21 или 22 декабря, даты в разные годы могут отличаться на 1-2 дня. Для города Омска, что расположен на 55° северной широты, максимальная высота солнца в эти дни над горизонтом - 11,5°, продолжительность дня 7 часов 10 минут.
[Солнцеворот]Рассветное солнце поднялось над Птичьей гаванью в день солнце ворота.
О фотосъёмке зимнего солнцеворота автор задумался ещё во времена проекта Город-пень.
Современная многоэтажная застройка есть аналог каменистых каньонов, огромные затененные территории, и лишь стены зданий и кое-где крыши зданий инсолируются. В последние годы в Омске образовался свой микроклимат, разительно отличающийся от климата соседних территорий. Об этом хорошо знают экологи, слышали архитекторы и данных проблем в упор не видят строители. Заснять в полдень громадные тени в дни зимнего солнцеворота и подсчитать их реальный размер - такая встала задача.
Однако, отснять зимний солнцеворот оказалось весьма непросто. Оказалось, что в Омске отсутствуют большие площади или др. открытые пространства, где бы выглянуло солнце. В 2013 в один из ясных морозных (-33ºC) дней автор вышел на Мартыновский бульвар заснять восход, полдень, закат. Но тени от домов на Масленникова оказались так длинны, что фотоснимки не понравились автору и были отправлены в корзину ФБ.
Место съёмки было решено перенести в Птичью гавань. Короткие дни декабрь 2014 (2-я половина) были в основном облачными. И, наконец, вторник 23 декабря оказался солнечным днём. Восход 9:30. Заход 16:40. Истинный полдень 13:05. Световой день 7ч 10м. Сумерки Гражданские (заря): Начало 8:44. Конец 17:26
Погода в день съёмки 23 декабря 2014 года. Утро -10ºC, Ясно Ветер 2 м/с Ю, Влажность 92%. День -7ºC, Ясно, Ветер 4 м/с Ю, Давление 755 мм рт. ст. Влажность 93%, Ощущается как -12ºC. Вечер -9ºC, Дымка, Ветер 3 м/с Ю, Влажность 92%.
В течение нескольких дней до и после момента солнцестояния Солнце почти не меняет склонения, его полуденные высоты в небе почти неизменны; отсюда и происходит само название солнцестояния. Сезонное значение зимнего солнцестояния состоит в повороте от постепенного удлинения ночи и сокращения дня к обратному направлению. Традиционно момент зимнего солнцестояния принимается за начало астрономической зимы.
Широта - угол между местным направлением зенита и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0° до 90° в обе стороны от экватора. Географическую широту точек, лежащих в северном полушарии, (северную широту) принято считать положительной. От широты места, как и от времени года, зависит продолжительность дня.
Полуденная высота Солнца ежедневно изменяется; во время весеннего и осеннего равноденствий она равна дополнению географической широты места до 90 градусов, а во время зимнего солнцестояния она меньше равноденственной на угол, равный наклонности эклиптики к экватору.
Максимальный угол наклона земной оси относительно Солнца во время солнцестояния составляет 23° 27', примерно 23,5 градуса. В дни равноденствий высота полуденного Солнца (φ0) над горизонтом для разных широт (φ1) определяется по формуле: φ0 = 90° - φ1.
Координаты Омска: 55°00′ с. ш. В Омске 21 марта и 23 сентября в полдень Солнце находится на высоте: φ0 = 90° - 55°= 35°. К дням равноденствия автор планирует обратится позже.
Зимой, когда Солнце перемещается в противоположное полушарие, высота его соответственно уменьшается и достигает минимума в дни солнцестояния, когда ее следует уменьшить на 23,5°, т.е. φ0 = 90° - φ1- 23, 5° = 90°- 55° - 23, 5° = 11,5°
Если в дни солнцеворота 23 декабря Солнце находилось в Омске на высоте 11,5°, а tg 11,5° = 0,2. Значит длина тени (L) в 5 раз больше высоты шеста (b). Высота b, в нашем случае, башни, равна 16 метров, а значит L = 1/0,2 * b = 5 * 16 = 80 метров.
Что принять за Гномон? Указатель расстояний или смотровую башенку? Высота башни с куполом приблизительно 16 метров, а столб указателя - 5 метров, и частью закопан в землю.
Что такое гномон? Это - самый древний астрономический инструмент, служивший для определения высоты Солнца и направления истинного меридиана. Простейший состоит из вертикального шеста, укрепленного на горизонтальной плоскости.
В ясный солнечный день шест отбрасывает тень, длина которой от восхода солнца до полудня непрерывно уменьшается, а от полудня до заката - увеличивается.
Направление кратчайшей тени, около истинного полдня, представляет направление истинного меридиана, а длина тени (L), при известной высоте шеста (b), дает возможность вычислить угловую высоту Солнца (h) по формуле tg h = b/L.
Самая короткая тень в дни зимнего солнцестояния отбрасываемая от домов высотой в 10 м - 50 метров; в 20 м - 100 метров; в 30 м - 150 метров.
Если дома высотой 40 м - то тень 200 метров и больше. И тогда весь город утопает в тени. Полгода в окна и на пешеходные тротуары не заглядывает солнце, и это ненормально.
Разве можно строить на широте 55°00′N высотные дома? Нет конечно, потому что застройка превращается в городские ущелья, где солнце освещает и греет лишь вертикальные поверхности зданий.
Использованы открытые сетевые источники и Википедия. Автор планирует чуть позже определить азимуты восхода и заката Солнца в городе Омск на 23 декабря 2014 года. А пока см. закат в Птичей гавани на фото.
