Yaz aylarında alacakaranlık neden kıştan daha uzun ve ekinoksta en kısa

Geçenlerde çalar saatimi "karanlık" olduğunda beni uyandırmaya karar verdim. Sonunda, saatimi deniz gün doğumu benim eyaletimde (Illinois) olan en erken zamana ayarlamaya karar verdim ve bütün yıl buna bağlı kaldım.

Bunun için biraz araştırma yaparken, beni şaşırtan bir şey fark ettim. Gündönümü ve ekinoks için astronomik gündoğumu ile sivil gündoğumu arasındaki bu eşitsizliğe göz atın (son ikisi yaz saati için ayarlanmıştır):

Tarih / Astronomik / İnşaat / Aykırılık

• 20 Ara: 0533-0640 (67 dakika)
• 20 Mar: 0526-0630 (64 dakika)
• 20 Haz: 0320-0451 (91 dakika)

Dürüst olmak gerekirse, bu aralık grupları beni birçok nedenden dolayı şaşırtıyor. Ne bilmediğimi açıkça bilmiyorum, ama işte formüle edebileceğim bazı sorular:

1. Alacakaranlık neden yaz aylarında kıştan daha uzun olur? Bu verileri görmeden önce, güneşin yaz aylarında ufukta daha dik bir yol izlediğinden, alacakaranlığın kışın olduğundan daha kısa olacağını varsaymıştım. Sonuçta, kışın güneş ufukta "eğimli" bir yol izler. Yazın yolu daha doğrudan ve dolayısıyla daha hızlı olmaz mıydı?
2. Tamam: Bu ampirik kanıtları gördüğümde, ilk sorumu oluşturan öncülümle ilgili yanlış bir şey olduğu sonucuna varıyorum. Yaz alacakaranlığı yaz mevsiminde kış aylarından daha uzundur. Bununla birlikte, 20 Mart'ın iki gündönümü arasında bir alacakaranlık uzunluğuna sahip olacağını varsayıyordum. Ama değil! Ekinoks neden en kısa alacakaranlığa sahip?

Ek 5/13/2014:

Orijinal yanlış beyanımı işaretlemeden burada bırakmak istemedim. Cheekhu aşağıda işaret ettiği gibi, güneş yok değil ben yanlışlıkla kabul ve yukarıda söz ettiği üzere, kışın daha yaz aylarında daha dik yolu takip. Daha fazla ayrıntı için yayınına bakın.

Bu şemaya bakın,

Şimdi, eğim Haziran ve Aralık Gündönümü için aynı görünüyor, değil mi? İlk olarak, Güneş'in yaz aylarında ufka daha "dikey" gittiği yanlış bir kavramdır. Gördüğünüz gibi sadece daha yüksek bir noktaya ulaşır , eğim daha fazla değildir.

Eşitsizlik nereye giriyor?

Civil Sunrise, Güneş ufkun 6 ° altında olduğunda başlar, Nautical Sunrise ufkun 12 ° altında ve Astronomik Sunrise için 18 ° olduğunda başlar.

Dolayısıyla, Sivil / Astronomik Eşitsizlik, Güneş'in kaplaması gereken ekstra 12 ° rakımdan kaynaklanmaktadır. Şimdi, yayınladığım diyagram gün batımını açıklamak daha iyidir, bu yüzden öyle olsun. Bizim amacımız için de aynı şey geçerli.

Güneşin hareketi gördüğünüz daireler boyunca eşittir. Ancak gün doğumumuza karar veren bu açılar, zirveden ufka dik olarak ölçülür. Düz bir çizgi boyunca dairesel hareketi yansıtırken ne olacağını biliyor musunuz?

Doğru. Sinüzoidal bir eğri elde edersiniz. Bu eğri ile ilgili özel olan şey bazı noktalarda hızlı, diğerlerinde yavaş değişmesidir. Transit, Güneş'in gökyüzünde en yüksek olduğu konumdur. Gelen ekinoks eğri o noktaya ° 0 atamak halinde (Şekil 1 'de olduğu gibi), güneş sunset ° 90 ° ve -90 ° gündoğumu. Her iki pozisyon da size sinüs eğrisinin zirvesini verir ve değişim o noktada en düşüktür. Bu Equinox'ta neden en az farkı elde ettiğinizi açıklayabilir.

Şimdi, Haziran / Aralık gündönümü için eğrileri göz önünde bulundurursanız (Şekil 1'de olduğu gibi), gün batımı / güneşin doğuş konumu 90 ° 'nin biraz dışındadır, bu nedenle ekinoksa göre değişim oranı daha hızlıdır.

Bu, gündönümünde eşitliğin ekinoks ile karşılaştırıldığında neden daha büyük olduğunu açıklamalıdır. Peki Haziran ve Decemeber gündönümündeki fark ne olacak?

Şimdi canım, tehlikeli bölgelere giriyorsun. Derece ölçümlerimizi yaptığımız çizginin / düzlemin ufka dik olduğunu hatırlatalım. Ancak dairesel hareket düzlemi hala ona bir açıda. Yani, kesin şeyi elde etmeden önce sinüzoidal eğri başka bir projeksiyon setinden geçmelidir. Equator'da, yukarıda bahsedilen iki uçak hizalandıkça, gündönümü arasındaki eşitsizlik ortadan kalkar.

Her neyse, size kalitatif bir açıklama yapmayı umuyordum, böylece onu özlediniz. Matematiksel bir fikre ihtiyacınız varsa denklemler

$a$ sivil gündoğumu / set için (90 + 6) ° ve astronomik gündoğumu / set için (90 + 18) °,

$\delta$ o tarihte Güneş'in sapmasıdır. Google'a sor.

$\phi$ bu yerin

Eşitsizlik almak için, bulmalıyız iki değerleri için formülünden ve bunların farkını olsun. Dereceden saate dönüştürmek için 15'e bölmeyi unutmayın.$H$$a$

Eğim boyunca eşitsizliği gösteren bir grafik (-23.5 ° ila + 23.5 °)

Bu gerçekten bir cevap değil, Yükseliş, Transit ve Set zamanı için Need Simple denkleminin formüllerine dayanan bir görselleştirme (1024x768 boyutunun tamamı için tıklayın) - umarım yardımcı olur

Astronomi profesörü olan bir arkadaşım var. Onu bu yazıyı işaret ettim ve başkalarına yardımcı olması durumunda onun adına göndereceğim bir yanıtı paylaştı. Buradaki yorumu Cheeku tarafından yayınlanan ilk şemaya atıfta bulunuyor.

Bunu görmenin daha kolay bir yolu, Güneş'in farklı sapmalarda (ekvatorun kuzey veya güney açıları) yaptığı çevrelere bakmaktır. En büyük daire Güneş'in ekinokslara karşılık gelen göksel ekvatorda olduğu zamandır. Güneş, dairenin ne kadar büyük olduğuna bakılmaksızın çemberini 24 saat içinde tamamlaması gerektiğinden, Güneş'in günlük hareketi ekinoksların yakınında en hızlı olacak ve alacakaranlık o zaman en kısa olacak. İki gündönümü karşılaştırdığımızda, temel fark yaz aylarında Güneş'in dönmeden ve yükselmeye başlamadan önce ufkun çok altına düşmemesi. Geceleri dikey hareketi çok yavaştır. Bu alacakaranlığı yaz aylarında en uzun yapar.