Aby obliczyć szerokość geograficzną miejsca, w którym znajduje się obserwator, należy mieć na uwadze dwie kwestie. Pierwszą z nich jest wysokość górowania Słońcagórowanie Słońcagórowania Słońca (h), a drugą – strona świata, po której ono góruje. W dniach równonocy wiosennej i jesiennej obliczenie (h) nie powinno stwarzać większych trudności. Należy przekształcić wzór na wysokość górowania Słońca:

h = 90° - wiec

$\phi$ = 90° - h

gdzie:

h – wysokość górowania Słońca nad horyzontem/kąt padania promieni słonecznych (w °)

$\phi$ – szerokość geograficzna miejsca, w którym znajduje się obserwator (w °).

Wzór ten w wymienionych dwóch dniach w roku obowiązuje w każdym miejscu naszej planety. Natomiast mając na uwadze, że w dniach równonocy promienie słoneczne padają pod kątem prostym na równik, to właśnie na północ od niego Słońce jest widziane po południowej stronie nieba, a na południe od niego – po północnej.

Sprawa komplikuje się bardziej w dniu przesilenia letniego. Pamiętając, że w czasie górowania promienie słoneczne padają pod kątem prostym na zwrotnik Raka, wyróżnia się na naszej planecie trzy obszary, na których obowiązują trzy różne wzory na wysokość górowania Słońca. Przekształcając je, można obliczyć szerokość geograficzną.

Analizując rozpatrywane zjawiska w dniu przesilenia zimowego, należy postąpić analogicznie, pamiętając, że wówczas promienie słoneczne padają pod kątem prostym na zwrotnik Koziorożca.

Będąc w terenie, można w przybliżeniu (z dokładnością do kilku stopni) określić szerokość geograficzną miejsca, w którym się znajdujesz, w każdym z czterech charakterystycznych dni rozpoczynających pory roku (21 marca, 22 czerwca, 23 września i 22 grudnia). W pierwszej kolejności należy stwierdzić, po której stronie góruje Słońce. Jeżeli tego nie wiesz, warto skorzystać z kompasu lub sprawdzić to za pomocą innych sposobów (np. na podstawie mchu drzew, stopnia rozbudowania konarów itp.). Następnie ważna jest wysokość górowania Słońca (kąta padania promieni słonecznych). Jednym ze sposobów zdobycia tej informacji jest wbicie w ziemię patyka (pionowo). Kiedy patyk rzuci cień, należy zmierzyć długość zarówno samego patyka, jak i cienia. W ten sposób poznasz długość dwóch boków wyznaczonego trójkąta prostokątnego. Żeby wyznaczyć szukany kąt (oznaczony na poniższym rysunku jako kąt αalfa), należy skorzystać z funkcji tangensa. Załóżmy, że długość patyka (tej części, która wystaje ponad ziemię) wynosi 30 cm, a długość cienia - 40 cm. Z łatwością można policzyć (dzieląc 30 przez 40), że tgαalfa = 0,75. Następnie, korzystając z tablic trygonometrycznych, które znajdziesz na przykład w internecie, lub kalkulatora naukowego, powinieneś sprawdzić wartość kąta αalfa. Jest to około 37°. Żeby obliczyć szerokość geograficzną, wystarczy teraz skorzystać ze wzorów, które przedstawiono na powyższych grafikach.

R1QTfkAg7A2QN

Ilustracja przedstawia patyk wbity w trawnik. Nad trawnikiem znajduje się słońce na niebieskim niebie. Patyk rzuca na trawnik cień. Od szczytu patyka do końca cienia poprowadzona jest prosta linia, która wraz z cieniem i patykiem tworzy trójkąt. Kąt pomiędzy cieniem a linią został zaznaczony literą alfa.

ROiOH9n580pGU1

Na zdjęciu znajduje się kompas magnetyczny w metalowej obudowie. Kompas leży na mapie.

Z zagadnieniem wysokości górowania Słońca w południe związany jest także temat wysokości jego położenia na tle sfery niebieskiej podczas zmierzchuzmierzchzmierzchu. Zmierzch to czas po zachodzie Słońca, kiedy Ziemię oświetla jeszcze jego światło rozproszone w atmosferze. Wyróżnia się trzy rodzaje (fazy) zmierzchu w zależności od położenia naszej gwiazdy poniżej linii horyzontu:

• cywilny (kalendarzowy) – faza zachodu Słońca, w której środek tarczy słonecznej znajduje się nie więcej niż 6° poniżej linii horyzontu. Wówczas pojawiają się na niebie najjaśniejsze gwiazdy i planety. Na otwartej przestrzeni (podczas bezchmurnego nieba) bez problemu można jeszcze pracować i czytać bez sztucznego oświetlenia. Koniec tej fazy jest ostatecznym momentem do przełączenia świateł dziennych na światła mijania podczas prowadzenia samochodu;

• żeglarski (nawigacyjny) – faza, w której środek tarczy słonecznej znajduje się między 6° a 12° poniżej linii horyzontu. O tej porze możliwe jest dość dokładne obserwowanie linii horyzontu, w tym zmierzenie kąta między horyzontem a daną gwiazdą. W czasie przesilenia letniego na północy Polski utrzymuje się on przez całą noc. Zjawisko to nazywane jest białymi nocamibiałe nocebiałymi nocami żeglarskimi;

• astronomiczny – faza, w której środek tarczy słonecznej znajduje się od 12° do 18° poniżej horyzontu. Jej koniec wyznacza początek nocy astronomicznej, która 22 czerwca w Polsce nie występuje.

RKOceoQeGoKXC

Zdjęcie przedstawia Park Narodowy Yellowstone w Stanach Zjednoczonych. Przez środek fotografii przepływa rzeka, jej koniec niknie w górach znajdujących się na horyzoncie. Po obu stronach rzeki rosną drzewa iglaste. Na niebie i wodzie rzeki widać kolory zachodzącego słońca - pomarańczowy, żółty i ciemnoniebieski.

Słownik