الأرض والسماء – ارتفاع الشمس حسب خط العرض والفصل

ماذا تعرض

يميل محور الأرض نحو 23.4° عن مدارها، فيتأرجح ميل الشمس δ بين +23.4° و−23.4° خلال السنة. عند خط العرض φ يكون ارتفاع الشمس وقت الظهر المحلي h = 90° − |φ − δ|، ويُحسب طول النهار من الزاوية الساعية للشروق cos H₀ = −tan φ·tan δ. وإذا لم يكن للشروق حل، فالشمس لا تغرب أبدًا أو لا تشرق أبدًا: شمس منتصف الليل أو الليل القطبي. تنشأ الفصول من هذا الميل الذي يغيّر زاوية أشعة الشمس وعدد ساعات النهار معًا، لا من بُعد الأرض عن الشمس.

طريقة الاستخدام

اضغط «الانقلاب الصيفي»، ثم حرّك منزلق «خط العرض» من خط الاستواء نحو القطب، وسجّل ارتفاع الظهر وطول النهار المعروضين بجانب قبة السماء. كرر ذلك مع «الانقلاب الشتوي». بعد ذلك اختر خط عرض واحدًا، مثلًا بزر «هونولولو» أو «كاراكاس»، واسحب «اليوم» عبر السنة لتجد التواريخ التي تمر فيها الشمس بالسمت. اضغط «3D» لترى الأرض المائلة ومستوى الأفق وأشعة الظهر التي تكوّن الزاوية h.

المعاملات القابلة للتغيير

• خط عرض الراصد -66–80 °
• يوم السنة 1–365
• إظهار مسار الشمس

أسئلة للاستكشاف

1. قرب اعتدال مارس، ما ارتفاع الظهر وطول النهار اللذان تعطيهما المحاكاة عند خط العرض 21° شمالًا؟
2. لماذا يتغير طول النهار قليلًا جدًا خلال السنة قرب خط الاستواء، وكثيرًا عند خطوط العرض العليا؟
3. عند أي خط عرض تكون الشمس عمودية فوق الرأس ظهرًا يوم انقلاب يونيو، ولماذا؟