الفلك

حركة الشمس الظاهرة فوق الدائرة القطبية الشمالية أثناء الانقلاب الصيفي

حركة الشمس الظاهرة فوق الدائرة القطبية الشمالية أثناء الانقلاب الصيفي


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أواجه صعوبة في التناقض الواضح حول حركة الشمس أثناء الانقلاب الصيفي فوق الدائرة القطبية الشمالية.

فيديو YouTube The North Pole Entire Summer من الشمس التي لا تنتهي أبدًا Summer Solstice تُظهر الكاميرا عالية السرعة ونماذج الحركة الشمسية الشمس تتحرك في اتجاه عقارب الساعة حول الأفق بزاوية 360 درجة أثناء الانقلاب الصيفي.
ومع ذلك ، عندما أسير في دائرة عكس اتجاه عقارب الساعة ، لتمثيل دوران الأرض ، والتركيز على جسم ثابت خارج الدائرة لتمثيل الشمس ، أحصل على حركة 180 درجة ، من "الشرق إلى الغرب" ، ثم حركة الشمس الظاهرة يعود مرة أخرى من الغرب إلى الشرق ، وليس 360 درجة الكاملة التي يبلغ الجميع عن الظاهرة الفعلية.

هل يمكن لأي شخص أن يساعدني في فهم معضلتي؟


بدلًا من المشي في دائرة ، قم بالدوران. خذ خطوة صغيرة للأمام بقدمك اليمنى ، للخلف بقدمك اليسرى. ثم كرر. أنت تدور في عكس اتجاه عقارب الساعة عند رؤيتك من أعلى.

بعد ذلك ، تخيل أنك تحمل صورة منظر طبيعي بطول ذراعيك ، وأنت تواجه مصباح أرضي في البداية. الآن خذ هذه الخطوة الصغيرة إلى الأمام بقدمك اليمنى ، للخلف بقدمك اليسرى. من منظور جسدك الثابت ، لا تتحرك صورة المناظر الطبيعية. إنه المصباح الذي يبدو أنه يتحرك ويتحرك إلى اليمين.

بعد ذلك ، تخيل كاميرا خوذة على رأسك تدور لإبقاء المصباح الأرضي في منتصف صورة الكاميرا. من هذا المنظور ، تبدو صورة المناظر الطبيعية وكأنها تتحرك ، وتتحرك إلى اليسار.

هذا ما تراه في فيديو اليوتيوب هذا.


ما تعرفه عن الانقلاب الصيفي

لا ينبغي أن يكون الانقلاب الصيفي مفاجأة. يصل إلى حد كبير في نفس الوقت من كل عام. لكن بعض الحقائق غير المعروفة وراء الانقلاب الشمسي ومحيطه رائعة. أولاً ، الأساسيات:

سيصل الصيف في نصف الكرة الشمالي رسميًا يوم الثلاثاء الساعة 1:16 مساءً. بتوقيت شرق الولايات المتحدة: الانقلاب الشمسي لشهر يونيو. في الوقت نفسه ، يبدأ الشتاء رسميًا في نصف الكرة الجنوبي.

في تلك اللحظة ، ستصل الشمس إلى النقطة التي تكون فيها أقصى شمال خط الاستواء السماوي. لنكون أكثر دقة ، عندما يحدث الانقلاب الصيفي ، ستظهر الشمس وكأنها تتلألأ بشكل مباشر عند نقطة على مدار السرطان (خط عرض 23.5 درجة شمالًا) في بنك باهاما العظيم ، في منتصف الطريق تقريبًا بين جزيرة أندروس ووسط كوبا.

ضوء النهار الشديد
لا يمكن للشمس أن تظهر في السماء من أي نقطة في الولايات المتحدة الـ 48 المتجاورة. من نيويورك ، على سبيل المثال ، الساعة 12:57 مساءً. التوقيت الشرقي ، ستبلغ الشمس أعلى نقطة لها في السماء لهذا العام بأكمله ، حيث ستقف 73 درجة فوق الأفق الجنوبي أو حوالي أربعة أخماس الطريق صعودًا من الأفق إلى النقطة التي فوقها مباشرة.

وبما أن الشمس ستبدو وكأنها تصف مثل هذا القوس العالي عبر السماء ، فإن فترة ضوء النهار هي الآن في أقصى درجاتها. في الواقع ، شمال الدائرة القطبية الشمالية ، والتي تشمل شمال ألاسكا وأقصى شمال كندا وجزء كبير من جرينلاند وكذلك الأجزاء الشمالية من النرويج والسويد وفنلندا ، تظل الشمس الآن فوق الأفق لمدة 24 ساعة في اليوم ، مما أدى إلى التأثير المعروف باسم "شمس منتصف الليل".

ومع ذلك ، خلافًا للاعتقاد السائد ، لا يتزامن الشروق المبكر وآخر غروب للشمس مع الانقلاب الصيفي. بالنسبة لخطوط العرض الشمالية الوسطى ، فإن أول شروق للشمس حدث بالفعل في 14 يونيو ، في حين أن آخر غروب للشمس لن يكون حتى 27 يونيو.

طقس أكثر سخونة
إذا كان التشمس - إجمالي الطاقة المتلقاة من الشمس - هو وحده الذي يتحكم في درجة الحرارة ، فمن المفترض أن نشهد الطقس الأكثر سخونة لهذا العام في الوقت الحالي.

لكن الغلاف الجوي في المناطق المعتدلة لا يزال يتلقى حرارة أكثر مما يعطيه للفضاء ، وهو وضع يستمر لمدة شهر أو أكثر ، اعتمادًا على خط العرض. على الرغم من أن ذلك يعتمد على المناخ المحلي ، إلا أن معظم المواقع تشهد الجزء الأكثر سخونة من العام يحدث في أواخر يوليو. تحدث عملية عكسية بعد الانقلاب الشتوي في ديسمبر ، حيث ترى معظم الأماكن أبرد طقس لها في أواخر يناير.

يعتمد التسخين الشمسي بشكل مباشر على ارتفاع الشمس في السماء ، والذي يتحكم أيضًا في مسارها اليومي وعدد الساعات التي تكون فيها الشمس فوق الأفق. على سبيل المثال ، على الرغم من أن التشمس في 12 أبريل هو نفسه كما في 31 أغسطس ، بفضل تأخر درجة الحرارة الموسمي ، لا يزال بإمكان شمال ووسط الولايات المتحدة تجربة التجميد في التاريخ السابق ، أو تحمل موجة حرارة 90 درجة في الأخير.

الهدنة
مثلما تُعرَّف كلمة "هدنة" على أنها بقاء حركة الذراعين ، فإن "الانقلاب الشمسي" هو استمرار لحركة الشمس الظاهرة على خطوط عرض الأرض. في الانقلاب الصيفي ، تتوقف الشمس عن حركتها باتجاه الشمال وتبدأ في الاتجاه. جنوب. عند الانقلاب الشتوي ، يتجه الشمال.

لذلك من الناحية الفنية يوم الثلاثاء ، حتى الساعة 17:17 بالتوقيت العالمي ، ستكون الشمس قد استدارت وبدأت في رحلتها التي تستغرق ستة أشهر جنوبًا. وسيعبر خط الاستواء عند الاعتدال الخريفي ، ويمر إلى نصف الكرة الجنوبي في 23 سبتمبر ، الساعة 9:05 بالتوقيت العالمي.


حركة الشمس الظاهرة فوق الدائرة القطبية الشمالية أثناء الانقلاب الصيفي - علم الفلك

بقلم جون تي لوسون

يمثل المستوى الدائري للأرض والمحيط قرصًا شمسيًا هائلاً ، ويشهد على مستواه وثباته.

يشير موقع الشمس في السماء بالنسبة لمساره النهاري إلى الوقت من اليوم. خطوط الطول هي خطوط مستقيمة من مركز الشمال وتتباعد أكثر فأكثر جنوبًا ، وهي 24 في العدد ، تقابل 24 ساعة في اليوم. السطح الأرضي هو لوحة الاتصال الهاتفي. يتقدم الوقت من اليوم حسب تقدم الشمس في السماء. تتحرك الشمس من الشرق إلى الغرب وتدور إلى نفس النقطة في غضون 24 ساعة ، وبذلك تكمل مسارًا دائريًا فوق أرض مستوية ثابتة. ينظر الرجل ، نعم في الواقع يرى الشمس تتحرك في قوس من دائرة ، وبالتالي فإن مشاهدة تقدم الشمس يكون خط عينه يشبه الإصبع على القرص الأرضي. خلال الانقلاب الصيفي ، يرى الشمس تشرق قليلاً شمال الشرق ، ثم تمر إلى الشرق ، والجنوب الشرقي ، ثم إلى خط الزوال ، ثم جنوبًا غربًا ، ثم جنوبًا غربيًا ، ثم غربًا ، ثم تشرق قليلاً شمال الغرب. يقيس الرجل الذي يراقب الشمس في مسارها اليومي ما يقرب من ثلثي الدائرة ، سواء مستوى الأرض أو المسار الثابت للشمس.

حركة الظل على قرص الشمس في جزء ما من دائرة أو منحنى حول العمود ناتجة عن حركة الشمس في قوس دائرة ، بنفس الطريقة مثل ظل زجاجة ضيقة في نوع من المنحنى على الطاولة ناتج عن تحريك ضوء في دائرة حول الزجاجة. تتوافق حركة الظل على جانب واحد من الزجاجة مع حركة الضوء على الجانب الآخر. يتحرك الضوء في كلتا الحالتين ويكون السطح الذي يُلقى عليه الظل ثابتًا في كلتا الحالتين. قد يكون جسدنا بمثابة عمود لإلقاء الظل. اعتقد القدماء أن الأرض هي طائرة. نعم ، صدقه الرجال لمدة 5500 عام. يقول نارين في تاريخه في علم الفلك: "إن الحسابات التي تم جمعها من أقدم المؤلفين فيما يتعلق بطبيعة الكون تتطابق تقريبًا مع بعضها البعض في تمثيل الأرض كمستوى ، يحدها محيطها بالكامل محيط واسع النطاق.

نقول أن موقع الشمس في السماء يدل على الوقت من اليوم. تكمل الشمس مسارًا دائريًا في الجلد خلال 24 ساعة. الصعود في الشرق ، ثم التقدم إلى وضعية الظهيرة فوق الأفق الجنوبي عند الساعة 12 ظهراً ، ووضعها في الغرب. ثم خلال ليلتنا يمر من الغرب على طول الجانب الآخر من الشمال الأوسط إلى الشرق حيث نراه يرتفع في الصباح. إذا كانت الشمس ثابتة والأرض تدور يومنا ، فإن طول النهار سيكون ست ساعات فقط ، وطول الليل 18 ساعة ، و sxm بدلاً من التحرك في قوس من دائرة ، أو إكمال مسار سيرولا ، سيرتفع ، يمر فوق الرأس وتوضع في مستوى موقفنا. في الساعة 12 ، لن تكون الشمس فوق أفقنا الجنوبي ، لكنها ستغرب. تثبت حقيقة أن الشمس فوق أفقنا الجنوبي عند الساعة 12 ظهراً على طول خط الزوال بأكمله أن الأرض مستوية وثابتة وأن الشمس هي التي تتحرك. لوضع موضوع تحرك الشمس فوق الأرض دون أدنى شك ، يمكن الاستشهاد بملاحظات المسافرين في القطب الشمالي. رأى الكابتن باري والعديد من ضباطه على ارتفاع مرتفع بالقرب من الدائرة القطبية الشمالية مرارًا وتكرارًا لمدة 24 ساعة وصفًا لقوس دائرة في الأفق الشمالي.

أثناء الانقلاب الشمسي الصيفي ، تكون الشمس فوق الأفق لمدة 16 ساعة و 26 دقيقة عندما يكون بالقرب منا بمقدار 1035 ميلاً من خط الاستواء. عندما يكون على خط الاستواء يكون فوق الأفق لمدة 12 ساعة. الشمس ، أثناء الانقلاب الصيفي ، تكون عمودية على مدار السرطان ، على بعد 1035 ميلًا شمال خط الاستواء ، هي السبب في أن اليوم أصبح أطول بثلاث ساعات و 26 دقيقة من اليوم في الاعتدال. يقول الكابتن بيتشي: "لقد رأى القليل منا الشمس في منتصف الليل ، وكانت هذه الليلة صافية بشكل خاص ، رأيناه يكتسح بشكل مهيب على طول الأفق الشمالي.

في يوليو 1865 ، عندما كانت الشمس عند الانقلاب الصيفي ، ذهب السيد كامبل ، وزير الولايات المتحدة في النرويج ، بصحبة مجموعة من السادة ، بعيدًا إلى الشمال بما يكفي لرؤية الشمس عند منتصف الليل. كانوا 69 درجة شمال خط العرض وصعدوا منحدر 1000 قدم فوق بحر القطب الشمالي. كان الوقت متأخرًا وكانت الشمس تتأرجح في الأفق الشمالي من الغرب إلى الشرق. وقفنا جميعًا ننظر بصمت إلى ساعاتنا. عندما وقفت كلتا اليدين معًا في الساعة 12 منتصف الليل ، كان الجرم السماوي الكامل المستدير معلقًا منتصرًا فوق الموجة ، كان جسر من الذهب يتلألأ في المياه بيننا وبينه. هناك أشرق في جلالة صامتة لا تعرف مكانًا. خلعنا قبعاتنا كرهاً ، ولم تقل أي كلمة. خلال الانقلاب الصيفي عند خط العرض لدينا ، هناك 8 ساعات و 24 دقيقة فقط من 24 لا نرى الشمس فيها. الذهاب إلى أقصى الشمال كما ذهب هؤلاء السادة سيكون مجرد تمديد لأفقنا 8 ساعات و 24 دقيقة ، حتى نتمكن من رؤية الشمس تصف ذلك الجزء من دائرته من الغرب إلى الشرق ، والذي لا نراه في خط العرض هذا.

II. يشير موقع snn في السماء بالنسبة لدوراته الشهرية إلى الموسم. ثورات الشمس من الانقلاب الشمسي إلى الانقلاب الشمسي هي ثورات غريبة الأطوار أو لولبية. إنه فصل الصيف خلال 90 ثورات غريبة الأطوار من يونيو إلى سبتمبر. إنه الخريف خلال ثوراته التسعين من سبتمبر وحتى الانقلاب الشتوي. الشتاء خلال فترات الانقلاب الشتوي إلى الاعتدال في مارس ، والربيع خلال الثورات اللولبية التسعين من مارس إلى الانقلاب الصيفي. تبلغ سرعة الشمس في الساعة على خط الاستواء من الشرق إلى الغرب 1035 ميلًا ، وسرعته شمالًا أو جنوبًا في 90 يومًا 1035 ميلًا وهذه المسافة تشمل خط عرض 15 درجة. عندما تتحرك الشمس من مدار السرطان نحو خط الاستواء يكون الصيف في الشمال والأيام 14 و 15 ساعة ، ثم الشتاء في الجنوب حيث تمتد الأيام 11 و 12 ساعة. عندما تتحرك الشمس من مدار الجدي شمالًا باتجاه خط الاستواء ، يكون الصيف في الجنوب والأيام هناك 13 و 12 ساعة ،

ثالثا. يشهد المستوى الدائري للأرض والمحيط باعتباره قرص الشمس الهائل على مستواه وعدم حركته. إن الظل الموجود على قرص الشمس في جزء ما من دائرة أو قطع ناقص ناتج عن حركة الشمس في قوس دائري ، وإذا تحركت الشمس ، فإن الأرض تكون ثابتة. إذا تحركت الأرض فلن تصف نهاية الظل دائرة ، لكنها تصف خطًا مستقيمًا. عندما تكون الشمس على خط الزوال ، تكون الساعة 12 على طول خط الزوال بالكامل. لن يكون هذا إذا كان خط الزوال نصف دائرة كما هو الحال في الكرة الأرضية. تشير بوصلة الملاح إلى الشمال والجنوب في نفس الوقت ، لكنها لا تستطيع فعل ذلك إذا كان الشمال والجنوب في مركز نصفي الكرة الأرضية المعاكسين. يتزامن هذا مع خط الزوال وهو خط مستقيم شمال وجنوب. الشمال هو النقطة الثابتة ، والوسط والجنوب هو محيط واسع ، وحد دائري لجميع أجزاء هذه الحدود الدائرية ، النقطة الجنوبية من البوصلة تتحرك حولها حيث يتم نقلها حول الشمال الأوسط. لذلك لا توجد نقطة جنوبي أو قطب ، ولكن هناك عدد لا نهائي من النقاط التي تشكل محيطًا شاسعًا.

خطوط الطول هي خطوط مستقيمة في الشمال والجنوب ، وخط العرض هو المسافة على طول خط الزوال. درجات رأ. خطوط الطول هي 57.5 وليس 90 كما في النظرية الكروية حيث خطوط الطول هي أنصاف دوائر. 57.5 هي نسبة نصف القطر إلى المحيط ، ودرجة خط العرض هي كمية محددة وغير متغيرة كما تم قياسها في جميع أنحاء ، على طول خط الزوال الكلي. يبلغ ارتفاعه 69 1/4 ميلاً على سطح طائرة وهذا يتفق مع أكثر القياسات دقة على وجه الأرض بواسطة رجال يتمتعون بمهارة عالية وبأفضل الأدوات.

الحكومة السويدية في خط العرض 66 درجة 20 ′ 10 "تجعل درجة خط العرض 265،782 قدمًا ، أي أكثر من 69 ميلاً.

الحكومة الروسية ، 58 ° 17 ′ 37 ”= 265،368 قدمًا أكثر من 69 ميلًا مرة أخرى.

The English Goernment ، 52 ° 35 ′ 45 ”= 364،971 قدمًا ، 69 ميلاً

الحكومة الفرنسية 46 ° 52 ′ 2 ”= 364،872 قدمًا ، 69 ميلًا

الحكومة الرومانية 39 ° 12 ′ 0 ”= 363،786 قدمًا ، 69 ميلاً

الحاكم الأمريكي ، 1 ° 31 ′ 0 ”= 362،808 قدمًا ، 68 ميلًا

الحكومة الهندية ، 16 ° 8 ′ 22 بوصة = 363013 قدمًا.

الرجاء الصالح 35 ° 43 20 ”= 364،059 قدمًا ، 69 ميلاً

إذا تم تسطيح الأرض حقًا عند العمود ، فإن الدرجات ستقصر في الانتقال من خط الاستواء نحو الشمال ، ومع ذلك ، فإن الرجال ذوي المهارة الأعظم ، باستخدام أفضل الأدوات ، مما يجعلهم يقومون بأدق القياسات التي تم إجراؤها على وجه الأرض وجدت النتائج عكس نظرية نيوتن. حسنًا ، إذن ، 57 درجة من خط العرض من مركز الشمال إلى خط الاستواء تمثل نسبة نصف القطر إلى المحيط (على سطح مستوٍ بالطبع) تعطينا 69 ميلًا إلى درجة ، وهذا يتفق تقريبًا مع القياسات الدقيقة المذكورة سابقًا ، القياسات الأكثر دقة التي تم إجراؤها على دانتيل الأرض ، من قبل الرجال هي أعظم مهارة ، باستخدام أفضل الأدوات.

المتوازيات في خطوط العرض عبارة عن دوائر متحدة المركز مع المركز الشمالي. درجة خط العرض هي كمية محددة وغير متغيرة كما تم قياسها في جميع أنحاء على طول خط الزوال الكلي. لكن درجة خط الطول هي كمية متفاوتة وفقًا للمسافة الشعاعية. على خط الاستواء ، ستساوي درجة خط العرض درجة خط الطول. شمال خط الاستواء ، خط العرض يتجاوز خط الطول جنوب ذلك ، خط الطول يتجاوز خط العرض. خطوط الطول هي خطوط مستقيمة من المركز إلى المحيط 24 في العدد لتتوافق مع 24 ساعة في اليوم. هناك ستة موازيات لخط العرض - ثلاثة شمال وثلاثة جنوب خط الاستواء. المسافة بين هذه المتوازيات تقطع بعضها البعض وعن خط الاستواء ، هي بالضبط نفس المسافة بين أي خطي زوال على الدائرة الاستوائية. هذه المسافة على خط الاستواء هي 1035 ميلاً ، الجزء من 24 إلى 25 إلى 25000 ميل. تُظهر الخطوط المتوازية لخط العرض أقسامًا يبلغ طول كل منها 15 * أو 1،035 ميلًا. تبلغ سرعة الشمس في الساعة على خط الاستواء 1،035 ميلًا ، والمسافة شمالًا من خط الاستواء إلى الانقلاب الصيفي ، الذي تحدثه الشمس في 90 يومًا أو في 90 دورة شاذة أو حلزونية هي أيضًا 1،035 ميلًا. هذه هي رحلة الشمس باتجاه الشمال ، وتقلل من مدارها وسرعتها بما يتناسب مع هذه المسافة. المسافة جنوبًا من خط الاستواء إلى الانقلاب الشتوي ، والتي تحدثها الشمس أيضًا في 90 يومًا ، 90 دورة غريبة أو حلزونية ، من سبتمبر إلى ديسمبر هي مرة أخرى 1044 ميلًا. هذه هي رحلة الشمس باتجاه الجنوب ، وتزيد من مدارها وسرعتها بنفس النسبة بالضبط. تمامًا كما تعطينا الثورة في مسار 24 ساعة ، تروم الشرق إلى الشرق مرة أخرى يعطينا نهارًا وليلاً متناوبًا ، كما أن الزيادة باتجاه الجنوب أو النقصان شمالًا في مدارها توفر تغيير الفصول.

تبقى الشمس عند كل انقلاب شمسي 64 ساعة = - يومين ونصف يوم = (و 8 ساعات) ، قبل تجديد دوراتها الحلزونية شمالًا أو جنوبًا ، بحيث يكون مدارها حول تلك الأيام الخمسة الإضافية (وثماني ساعات) متحدة المركز في 360 دورة أخرى تكون غريبة أو حلزونية ، مما يمنح الشهرين الانقلابيين يونيو وديسمبر 32J يومًا لكل منهما عشرة أيام فقط 30 يومًا لكل منهما. تقدم عقيدة مستوى الأرض مزايا تعليمية - من شأنها أن تسهل بشكل كبير تقدم الباحث أو الفتى أو الفتاة في جغرافيته أو جغرافيتها الطبيعية. من خلال إضافة المتعة إلى الدراسة ، سيجعل تقدمهم سهلًا وسريعًا.

إن أعمال الله في الطبيعة هي نظير لكلمته ، وعندما تدرس بتمعن عندما يتم توضيحها بعناية ، قم بالتشديد على كلمته بشكل مذهل. هناك العديد من الجمل ذات العمق والعرض والارتفاع في المعنى. "طَوَّرَتُ الْمِيَاهُ حَتَّى تَفْتِي نَهَارٌ وَلَيلٌ" أَو "حَتَّى نَارٍ بِظلامٍ"

"وجه العمق متجمد" ، في إشارة بلا شك إلى أقصى الجنوب - المنطقة المتجمدة تمامًا. حواجز الجليد - منحدرات الجليد - أسوار صلبة من الجليد.


جامعة نبراسكا لينكولن مستكشف ساعات النهار

أنشأت جامعة نبراسكا ، لينكولن ، برنامج فلاش يوفر لك فرصة لمقارنة كمية ضوء النهار التي يمر بها سكان خطوط العرض المختلفة على مدار العام. يمكنك ضبط خط العرض ويوم السنة باستخدام أشرطة التمرير. بالنسبة لبعض الأمثلة في ألاسكا ، تقع أنكوراج ، أكبر مدينة في ألاسكا ، على خط عرض يبلغ حوالي 61 درجة شمالًا ، وتقع مدينة بارو الواقعة في أقصى شمال ألاسكا على خط عرض حوالي 71 درجة شمالًا. مدينة مثل ميامي ، فلوريدا التي تقع على خط عرض 26 درجة شمالًا فقط. قم بزيارة جامعة ألاسكا مستكشف ساعات النهار

تعرف على ظاهرة الشمس الباردة الأخرى ، كلب الشمس.

صورة من جامعة ألاسكا فيربانكس. 2 ديسمبر 2012

يحدث عكس شمس منتصف الليل خلال الانقلاب الشتوي. في فيربانكس ، خلال أحلك يوم في السنة ، تشرق الشمس لمدة ثلاث ساعات تقريبًا كما تشرق في الصيف لمدة ثلاث ساعات فقط.

توجد شمس منتصف الليل فوق الدائرة القطبية الشمالية فقط ، عندما تغيب الشمس ولكنها لا تغرب تمامًا. الدائرة القطبية الشمالية خط عرض 66 درجة و 33 دقيقة و 44 ثانية.


الانقلاب الصيفي لعيد الأب يمثل أطول يوم في السنة

يحتفل الآباء في كل مكان بعيد الأب اليوم (21 يونيو) ، وتنضم الأرض إلى المرح هذا العام مع الانقلاب الصيفي ، الذي يبدأ اليوم الأول من الصيف الشمالي.

الساعة 12:38 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة اليوم (1638 بتوقيت جرينتش) ، ستصل الشمس إلى تلك النقطة حيث ستظهر وكأنها تتألق في أقصى شمال خط الاستواء ، فوق مدار السرطان ، مما يشير إلى الانقلاب الصيفي. ارتفع ارتفاع شمس منتصف النهار بشكل تدريجي منذ 21 ديسمبر (الانقلاب الشتوي) ، حيث كانت أشعة الشمس المباشرة تهاجر تدريجياً إلى الشمال.

ارتفاع الشمس فوق الأفق وقت الظهيرة هو الآن أعلى بمقدار 47 درجة مقارنة بما كان عليه قبل ستة أشهر. (كما هو الحال دائمًا ، فإن قبضة يدك المثبتة على مسافة ذراع تغطي حوالي 10 درجات من السماء. في منتصف النهار ، ستظهر الشمس الآن تقريبًا "خمس قبضات" أعلى في السماء الجنوبية مقارنة بـ 21 ديسمبر.) [اختبار الطاقة الشمسية: هل هل تعرف شمسنا؟]

"الانقلاب الشمسي" هو بقاء حركة الشمس الظاهرة على خطوط عرض الأرض. في الانقلاب الصيفي ، تتوقف الشمس عن حركتها باتجاه الشمال وتبدأ في التوجه جنوبا. أثناء الانقلاب الشتوي ، تقوم الشمس بالعكس ، وتتجه شمالًا. يصادف اليوم بداية فصل الشتاء في نصف الكرة الجنوبي.

بعد دقيقة واحدة من الانقلاب الصيفي (بحلول الساعة 12:39 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة) ، ستكون الشمس قد بدأت بالفعل في هجرتها جنوبًا عبر السماء. ستعبر الشمس خط الاستواء عند الاعتدال الخريفي ، مرورا بنصف الكرة الجنوبي يوم 23 سبتمبر الساعة 4:21 صباحا بتوقيت شرق الولايات المتحدة (0821 بتوقيت جرينتش).

من خطوط العرض المعتدلة ، لا تظهر الشمس أبدًا في السماء.

اليوم في لويستون بولاية مين ، على سبيل المثال ، حيث تعبر الشمس خط الزوال في الساعة 12:42 مساءً. بتوقيت شرق الولايات المتحدة ، سيصل إلى أعلى نقطة في السماء لهذا العام بأكمله ، حيث يقف 70 درجة فوق الأفق الجنوبي. نظرًا لأن الشمس ستبدو وكأنها تصف مثل هذا القوس العالي عبر السماء ، فإن مدة ضوء النهار هي الآن في أقصى درجاتها ، وتستمر 15 ساعة و 29 دقيقة في Lewiston.

يستمر ضوء النهار لفترة أطول في المناطق الواقعة على خطوط العرض الشمالية بدرجة أقل عند خطوط العرض الجنوبية. شمال الدائرة القطبية الشمالية ، على سبيل المثال ، تظل الشمس الآن فوق الأفق على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع (مما يوفر ما يسمى بتأثير "شمس منتصف الليل"). من ناحية أخرى ، تكون الأيام والليالي عند خط الاستواء متساوية ، وتستمر 12 ساعة (ظرف هناك يستمر طوال العام).

من المثير للدهشة أن الشروق المبكر وآخر غروب للشمس لا يتزامن مع الانقلاب الصيفي. في الواقع ، عند خطوط العرض الوسطى الشمالية ، حدث أول شروق للشمس في الواقع في 14 يونيو ، بينما لن يحدث غروب الشمس الأخير حتى 27 يونيو.

لذا ، إذا كنت تحتفل بعيد الأب مع والدك اليوم ، فتأكد من أن تتمنى له أيضًا انقلاب صيفي سعيد للغاية!


عرض الشرائح و [مدش] دوائر الشمس

تصور رسومي لكيفية عبور الشمس للسماء في خطوط عرض مختلفة من العالم.

عندما علمت طلابي عن الشمس في أجزاء مختلفة من العالم ، بما في ذلك "أرض شمس منتصف الليل" ، ونصف الكرة الجنوبي حيث تكون الفصول متخلفة ، كنت أرغب في مساعدة بصرية لتوضيح الاختلافات في مسار الشمس عبر السماء في مواسم مختلفة في خطوط عرض مختلفة. لقد بحثت في الويب ووجدت بعض الصور والأفلام الجيدة ذات الفاصل الزمني للشمس في أجزاء مختلفة من العالم ، ولكن ليس الكثير. هذه زوج من مفضلاتي:

صورة متتابعة للشمس عند الانقلاب الشتوي في فيربانكس ، ألاسكا

فيديو لمدة خمسة أيام لشمس الصيف في القطب الجنوبي

بالإضافة إلى هذا الدليل الفوتوغرافي ، أردت مع ذلك مساعدة بصرية أكثر شمولاً ومنهجية ، توضح حركة الشمس في جميع خطوط العرض ، من القطب إلى القطب. في النهاية ، قمت بإنشاء عرض الشرائح هذا.

الشمس في كل خط عرض

ملف التنزيل هذا عبارة عن عرض شرائح بتنسيق PDF يصور بيانياً مسار الشمس عبر السماء ، عند الانقلابات والاعتدالات ، وفي خطوط العرض المختلفة في العالم. هناك 23 شريحة في المجموع ، تمثل 23 خطوط عرض مختلفة ، من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي ، بما في ذلك الدائرة القطبية الشمالية والقطب الجنوبي ، وخط الاستواء ، ومدار السرطان والجدي. تحتوي كل شريحة على خريطة للعالم بخط أسود يشير إلى خط العرض المعني ، بجانب رسم يصور "عجلة الشمس" للمراقب المحلي ، أي المسار الظاهر للشمس في السماء المحلية ، في الفصول المختلفة. تحتوي كل "عجلة" على ثلاث دوائر ، حيث تشير الدائرة المركزية إلى المسار الظاهري للشمس في السماء عند الاعتدالات ، بينما تحدد الدائرة الموجودة على كلا الجانبين مسار الشمس عند الانقلابات. متساوية المسافات حول كل "عجلة" هي 24 علامة ساعة ، تصور 1/24 من دائرة كاملة ، أو إلى أي مدى تنتقل الشمس في ساعة. لاحظ أن "محور" العجلة يشير إلى القطبين السماويين الشمالي والجنوبي ، مع تحديد نجم الشمال بشكل فعال للقطب السماوي الشمالي في سماء الليل.

في خطوط العرض الوسطى الشمالية ، على عكس خطوط العرض الأخرى ، تشرق الشمس وتغرب كل يوم ، لكنها لا تلمس ذروة (أي أنها ليست مستقيمة أبدًا). تشرق شمس الاعتدال شرقاً وتغرب غرباً ، وتنقسم دائرة الشمس إلى نصفين متساويين ، أحدهما لأعلى والآخر لأسفل ، مما يجعل النهار والليل متساويين في الاعتدالات. (كلمة الاعتدال مشتقة من اللغة اللاتينية وتعني حرفيًا "ليلة متساوية"). في انقلاب الشمس في شهر يونيو ، تشرق الشمس على الجانب الشمالي من الشرق ، وتغرب على الجانب الشمالي من الغرب ، وتتسلق أعلى في السماء. ساعات النهار الأطول والشمس الأقوى بالقرب من الذروة تخلق الصيف. في انقلاب الشمس في شهر ديسمبر ، تشرق الشمس جنوب الشرق ، وتغرب جنوب الغرب ، وتبقى منخفضة في السماء ، حيث يكون ضوءها ودفئها أضعف ، مما يؤدي إلى فصل الشتاء.

الشمس في خطوط العرض الوسطى الشمالية

أثناء سفرك شمالًا أو جنوبًا ، يتغير "ميل" العجلة ، مع وقوف "المحور" بشكل أكثر استقامة وأنت تتجه شمالًا. عندما تصل إلى الدائرة القطبية الشمالية ، تميل العجلة جانبًا حتى أن دوائر الانقلاب الشمسي تلمس الأفق ، مما يعني أن الشمس لا تغرب أبدًا في الانقلاب الصيفي ، وأن الشمس لا تشرق أبدًا في الانقلاب الشتوي. داخل الدائرة القطبية الشمالية ، هناك فترات طويلة في الصيف عندما لا تغرب الشمس أبدًا ، وفي الشتاء عندما لا تشرق الشمس أبدًا. في القطب الشمالي ، تقع "العجلة" أفقيًا ، ذات محور عمودي ، ونجم الشمال يقع في الأعلى مباشرة (عند القمة). تتحول الشمس في دوائر دائمة في اتجاه عقارب الساعة فوق الأفق في الصيف ، وتحت الأفق في الشتاء.

الشمس في الدائرة القطبية الشمالية

إذا عدنا إلى خطوط العرض الوسطى الشمالية وسافرنا جنوبًا ، فسنصل في النهاية إلى مدار السرطان ، حيث تميل العجلة لأعلى بدرجة كافية حتى تتمكن الشمس أخيرًا من لمس القمة (مرة واحدة ظهر يوم انقلاب الشمس في يونيو). في المنطقة الواقعة بين المنطقتين المداريتين ، يمكن للشمس أن تلمس ذروة ، وخارج المناطق الاستوائية ، لا تفعل ذلك أبدًا. عند خط الاستواء ، دوائر الشمس منتصبة. كل يوم به 12 ساعة من أشعة الشمس و 12 ساعة ليلا ، والشمس تمر بالقرب من أوجها كل يوم من أيام السنة ، مما يعني أنه لا فرق بين الصيف والشتاء. دائما حار. لا يوجد فرق في الطقس بين شهري يونيو وديسمبر ، باستثناء أن الشمس تكون في اتجاه الشمال قليلاً أو إلى الجنوب قليلاً.

في خطوط العرض الوسطى الجنوبية ، تتصرف الشمس تمامًا كما تفعل في خطوط العرض الوسطى الشمالية ، باستثناء أن كل شيء معكوس. بدلاً من السفر عبر الجانب الجنوبي من السماء ، تنتقل الشمس عبر السماء الشمالية. فبدلاً من أن تكون عالية ومرتفعة لعدة ساعات في شهر يونيو ، تكون الشمس مرتفعة ومرتفعة لعدة ساعات في شهر ديسمبر ، والعكس صحيح في فصل الشتاء. تنعكس الفصول في نصف الكرة الجنوبي ، لأن سلوك الشمس معكوس. (ومع ذلك ، لا يحصل الكثير من الأشخاص على تجربة هذا ، لأنه كما ترون من الخريطة ، تتكون خطوط العرض الوسطى الجنوبية في الغالب من المحيط.) في القطب الجنوبي ، تتصرف الشمس كما تفعل في القطب الشمالي ، باستثناء عكس اتجاهها. . إنه يسافر في دوائر عكس اتجاه عقارب الساعة ، دائمًا فوق الأفق في ديسمبر ، ودائمًا في الأسفل في يونيو.


خمسة طقوس جميلة للاحتفال بالانقلاب الصيفي

الانقلاب الصيفي هو وقت للتفكير في نموك الشخصي ومعنى موسم الضوء والنمو. هذه هي اللحظة من عامنا حيث يتوفر لنا أكبر قدر من الضوء. من حيث الوعي ، يكون ذلك عندما نكون أكثر حضوراً لأنفسنا ونعرف أنفسنا - تمثل الشمس نور كل أشكال الحياة والوعي. زرعت البذور في الأرض وكذلك بذور أرواحنا. إنه وقت التجديد والوفرة ، وقت الحب والتوسع ، حيث تنفتح شمس الصيف الأوراق على الأشجار ، كذلك تتفتح أرواحنا لتلقي نور المنبع لإلقاء الضوء على ما في داخل كل واحد منا.

سيكون الانقلاب الصيفي 2021 في نصف الكرة الشمالي يوم الأحد ، 20 يونيو ، الساعة 11:32 مساءً بالتوقيت الشرقي القياسي ، أو الاثنين 21 يونيو ، 5:31 صباحًا بتوقيت وسط أوروبا.

إن إنشاء احتفال أو احتفال هو وسيلة للبشر للتعرف على طاقة قوة الحياة بداخلنا وإعادة بعض الطاقة والبركات التي نحصل عليها للخلق. توفر الأرض لنا جميعًا فضلها المذهل باستمرار ، كما يوفر دفء الشمس الضوء اللازم لجميع الكائنات الحية لتزدهر وتزدهر.

يشير الانقلاب الشمسي إلى الوقت الذي تكون فيه الأرض ممتلئة بقوتها وخصوبتها ووفرة ، لذلك يمكننا أيضًا الاحتفال بقوتنا في الانضمام معًا ، وتلقيح وعينا الروحي من خلال المشاركة ، وتقديم الامتنان للوفرة التي نعيشها يوميًا .

كلمة "Solstice" مشتقة من الكلمات اللاتينية Sol + systere ، والتي تعني "الشمس" + "واقفة ثابتة". الانقلاب الصيفي هو أطول يوم وأقصر ليلة في السنة. بعد هذا الانقلاب الشمسي ، تصبح الأيام أقصر ، والليالي أطول.

يتم استخدام النار بشكل رمزي طوال احتفالات الانقلاب الصيفي في مدح الشمس ، لجلب الحظ ودرء الظلام. واللولب هو أيضًا رمز مرتبط بالانقلاب الشمسي. كانت الرقصات القديمة تتبع حركة الشمس مثل دوامة ، والناس تتشابك أيديهم تنسج في الشوارع ، وتلتف في دوامة متناقصة في المنتصف ثم الاسترخاء مرة أخرى. تتحرك الشمس من الانكماش في مركز اللولب عند الانقلاب الشتوي إلى التوسع في الانقلاب الصيفي والعودة مرة أخرى. لا تزال المهرجانات في الشمال مستمرة في الرقص واللعب ، متشابكة الأيدي لتشكيل دوامة.

احتفلت العديد من التقاليد على مر العصور بالانقلاب الشتوي - مصر القديمة وأزتيك المكسيك والصينيون وهنود تشوماش في كاليفورنيا والأوروبيون الأصليون. احتفلت الحضارات الغربية لقرون بهذا اليوم الأول من الصيف الذي يُطلق عليه غالبًا منتصف الصيف (انظر شكسبير) ، أو عيد القديس جون. يحتفل الصينيون بهذا اليوم بتكريم لي ، إلهة النور الصينية. على مر التاريخ ، مع تسليط الكثير من الضوء على الأرض في هذا اليوم ، يُعرف بأنه أحد أقوى أيام السنة للنمو الروحي والشفاء.

حتى يومنا هذا ، لا يزال المحتفلون يتجمعون في ستونهنج لرؤية شروق الشمس. يتماشى حجر الكعب وحجر الذبح ، خارج الدائرة الرئيسية ، مع شروق الشمس. تستمر العديد من التقاليد القديمة - لا تزال النيران مضاءة للاحتفال بالشمس في أوج قوتها ولمطالبة الشمس بعدم الانسحاب في ظلام الشتاء.

في أمريكا الشمالية ، أقامت العديد من القبائل الأمريكية الأصلية رقصات طقسية لتكريم الشمس. عُرفت قبيلة سيوكس باحتوائها على واحدة من أكثر الطقوس إثارة - رقصة الشمس. عادة ما يتم إجراؤها خلال الانقلاب الشتوي لشهر يونيو ، وتضمنت الاستعدادات لرقصة الشمس قطع ورفع شجرة يمكن اعتبارها بمثابة صلة مرئية بين السماء والأرض ، وإنشاء خيمة في دائرة لتمثيل الكون. امتنع المشاركون عن الطعام والشراب أثناء الرقصة نفسها. وزينت أجسادهم بألوان رمزية من الأحمر (غروب الشمس) ، والأزرق (السماء) ، والأصفر (البرق) ، والأبيض (الفاتح) ، والأسود (الليل).

الصيف هو الوقت المناسب لإشراك اتصالنا الأرضي وتنمية وتعميق ارتباطنا بالطاقات الإلهية في كل مكان من حولنا. في العيش بامتنان وتفهم أن المعاملة بالمثل والاحترام لكل ما يُمنح لنا ، هو السبيل للعيش كما لو أن كل الحياة هي احتفال. من خلال أخذ ما نحتاجه فقط ، وفعل ما في وسعنا للعيش في توازن وانسجام مع دورات الكوكب ، فإننا نعزز ونغذي الرابطة التي ولدنا بها مع الوالد العظيم الذي يدعمنا جميعًا.

عندما نلاحظ ازدهار الحياة في كل مكان من حولنا ، يمكننا أن نحصل على طاقة الحيوية ونختبر الرهبة لكرم الأرض ، الذي يوفر لنا كل ما نحتاجه.


الانقلاب الصيفي: كل ما تريد معرفته

الانقلاب الصيفي: يصل الصيف إلى نصف الكرة الشمالي الساعة 1:16 مساءً بالتوقيت الشرقي يوم الثلاثاء.

لا ينبغي أن يكون الانقلاب الصيفي مفاجأة. يصل إلى حد كبير في نفس الوقت من كل عام. لكن بعض الحقائق غير المعروفة وراء الانقلاب الشمسي ومحيطه رائعة. أولاً ، الأساسيات:

Summer in the Northern Hemisphere will officially arrive on Tuesday (June 21) at 1:16 p.m. EDT (17:16 Universal Time ): the June solstice. At the same time, winter officially begins for the Southern Hemisphere.

At that moment, the sun will reach the point where it is farthest north of the celestial equator. To be more precise, when the summer solstice occurs, the sun will appear to be shining directly overhead at a point on the Tropic of Cancer (latitude 23.5 degrees north) in the Great Bahama Bank, roughly halfway between Andros Island and central Cuba. [Gallery: Stunning Summer Solstice Photos]

From no point in the contiguous 48 United States can the sun appear directly overhead. From New York, for instance, at 12:57 p.m. Eastern Time, the sun will attain its highest point in the sky for this entire year, standing 73 degrees above the southern horizon or about four-fifths of the way up from the horizon to the point directly overhead.

And since the sun will appear to describe such a high arc across the sky, the duration of daylight is now at its most extreme. In fact, north of the Arctic Circle, which encompasses northern Alaska, far-northern Canada, much of Greenland as well as the northernmost parts of Norway, Sweden and Finland, the sun now remains above the horizon for an entire 24-hour day, leading to the effect known as the "midnight sun."

However, contrary to popular belief, the earliest sunrise and latest sunset do not coincide with the summer solstice. For mid-northern latitudes, the earliest sunrise actually occurred on June 14, while the latest sunset is not due until June 27. [Where to Be for Summer's Solstice Kickoff]

If the insolation — the total energy received from the sun — alone governed the temperature, we should be experiencing the year’s hottest weather right now.

But the atmosphere in temperate regions continues to receive more heat than it gives up to space, a situation that lasts a month or more, depending on the latitude. Though it depends on the local climate, most locations see the hottest part of the year occurring in late July. A reverse process occurs after the winter solstice in December most places see their coldest weather in late January.

The solar heating depends directly on the sun's altitude in the sky, which also controls its daily path and the number of hours the sun is above the horizon. As an example, although on April 12 the insolation is the same as on Aug. 31, thanks to the seasonal temperature lag, the northern and central United States can still experience a freeze at the former date, or endure a 90 degree heat wave at the latter.

Just as the word "armistice" is defined as a staying of the action of arms, "solstice" is a staying of the sun's apparent motion over the latitudes of the Earth.

At the summer solstice, the sun stops its northward motion and begins heading south. At the winter solstice, it turns north.

So technically on Tuesday, even at 17:17 UT, the sun will have turned around and started on its six-month journey south. It will cross the equator at the vernal equinox, passing into the Southern Hemisphere on Sept. 23, at 9:05 UT.

يعمل جو راو كمدرس ومحاضر ضيف في Hayden Planetarium في نيويورك. يكتب عن علم الفلك لصحيفة The New York Times ومنشورات أخرى ، وهو أيضًا خبير أرصاد جوية على الكاميرا في News 12 Westchester ، نيويورك.


Ten Solstice Facts That Everyone Should Know

Today is June 21st, 2019: the day of the solstice. Although there are many factors at play that determine the behavior of each planet — its spin and orbital angular momenta, the eccentricity of its orbit, the effects of General Relativity and the other planets — there’s only one that determines when the solstices are: axial tilt. As every planet revolves around the Sun, it rotates on its axis, and only the orientation of that axis matters.

Dependent on which side of the equator you’re on, you’ll experience the summer solstice when your hemisphere (north or south) is maximally tipped towards the Sun, and the winter solstice when your hemisphere is maximally tipped away from the Sun. The solstices are colloquially known as the longest or shortest day of the year. While this is true, they represent so much more than that. Here are the facts that everyone should know.

1.) Solstice literally means “Sun stands still” in Latin. If you were to trace out the path of the Sun in the sky throughout the year, such as with a pinhole camera (as shown above), you’d find that the Sun follows a set of paths that all correspond to it rising somewhere in the east/northeast/southeast, reaching a maximum height overhead, and setting somewhere in the west/northwest/southwest.

But over the course of a year, one path will be the longest and reach the highest point, while another path will be the shortest and reach the lowest maximum height above the horizon. These correspond to the solstices: winter and summer solstice, to be precise. The reason it’s called the solstice is because — for approximately a week on either side of the solstices — the apparent change in motion of the Sun is largely imperceptible. The Sun appears to “stand still,” and the word solstice comes from the Latin “sol” (for Sun) and the verb “stare” (to be fixed/rigid/unmoving).

2.) The tips of any analemma you can construct occur on the solstices. If you were to photograph the Sun at the same exact time, every day, for 365 days, you’d find that it traces out a particular shape known as the analemma, which looks like a figure 8 on our world. Defined by both our planet rotating on its tipped axis and our elliptical motion around the Sun, the analemma will rotate throughout the day.

But the uppermost tip of the analemma, if you were to draw an imaginary line down the long axis of it, always occurs at the summer solstice, while the lowest tip occurs at the winter solstice. This is highly related to the pinhole camera picture you saw earlier, but it’s a fun fact that this remains true regardless of the time at which you look at the Sun. So long as you’re consistent from day to day throughout the year, the analemma’s extreme tips will indicate the solstices.

3.) The solstices, despite being the longest and shortest days of the year, do not correspond to the earliest or latest sunrises and sunsets. Since the winter solstice corresponds to the shortest day of the year, with the least amount of sunlight, then you might expect you’d see the latest sunrise and the earliest sunset of the year on that day. Similarly, since the summer solstice is the longest day of the year, you’d be reasonable to expect the earliest sunrise and the latest sunset of the year.

But this isn’t the case for any of these expectations. While the Earth’s axial tilt determines solstice and equinox, the ellipticity of our orbit helps determine the time of earliest sunrise and latest sunset. The naive expectation would only be true if our orbit was a perfect circle. As it stands, the earliest sunrise occurs before the June solstice and the latest sunset occurs after the June solstice. The farther away from the equator you are, the closer these dates will be to the solstice, while the closer to the tropics, it might be as far as two weeks away.

4.) The solstices are unrelated to the planet’s closest approach to or farthest distance from the Sun. You might notice that the December solstice is very close in time to Earth’s perihelion, where it makes its closest approach to the Sun, occurring in early January. Similarly, the June solstice is very close in time to Earth’s aphelion, or its farthest distance from the Sun, occurring on July 4th of this year.

But this is only a coincidence. Earth’s orbit is an ellipse, and this ellipse precesses over time. With a period of about 21,000 years, the winter solstice will line up with perihelion and then move farther away, lining up with aphelion 10,500 years later, and then another 10,500 years on, with perihelion once again. The alignment was perfect 800 years ago, and we won’t have another solstice/perihelion/aphelion alignment for approximately 10,000 years to come.

5.) If you live at a higher latitude than the 43rd parallel, the Sun is lower during your winter solstice than it is at the opposite hemisphere’s pole. Are you a fan of Santa Claus, and his apocryphal home at the North Pole? As Santa experiences the summer solstice, the Sun will continuously appear, today, at a height of 23.5° above the horizon. This is higher than the highest angular height above the horizon of any observer south of 43° latitude in the southern hemisphere.

This includes cities like: Christchurch and Dunedin in New Zealand Port Arthur, Bruny Island and Cape Raoul in Tasmania Comodoro Rivadavia, the Falkland Islands, and Santa Cruz province in Argentina about the southernmost third of Chile, and the entire continent of Antarctica.

6.) Observers within the Arctic/Antarctic circle on the solstice will either see 0 or 24 hours of sunlight. Because our Earth is tilted on its axis at 23.5°, anyone living at a latitude higher than 66.5° (because 90° — 23.5° = 66.5°) will either never have the Sun rise above the horizon (during the winter solstice) or set below the horizon (during the summer solstice).

This is at its least extreme at the border of the Arctic/Antarctic circles themselves, were the Sun almost appears to rise/set and then dips a full 23.5° above or below the horizon 12 hours later. But at the north or south poles, you’ll receive 6 consecutive months of night followed by 6 consecutive months of sunlight. Things switch only on the equinoxes: the mid-way point between the two solstices.

7.) The solstices mark the most favorable time for taking the first-ever 360° star trail photo. The Earth rotates on its axis once every 24 hours, and the Sun has to be about 12° to 18° below the horizon in order for the sky to darken enough to reveal a substantial number of stars. If you’re close enough to the appropriate pole (north or south) during the winter solstice, and your skies are clear, you just might get a continuous 24 hour view of the stars.

This would enable a lucky observer to complete what’s known as Lewin’s Challenge, which is the endeavor to photograph (with no tricks) a set of complete, 360° star trails. Technically, an observer at the South Pole has about 5 weeks on either side of the solstice to try and accomplish this. Clear skies at the poles during winter are rare, but if you’re already at the poles, you owe it to yourself to try!

8.) The full Moon closest to the solstice will trace the maximally opposite path of the Sun. When the Earth’s axis is maximally tilted towards the Sun and the Moon is full — as in, on the other side of the Earth from the Sun — that means the Earth’s axis will be maximally tilted away from the Moon. To within a variance of just 5 degrees, Earth-Moon orbital plane’s inclination, the time when the Sun appears to carve its highest path through the sky, the full Moon is carving its lowest path through the sky.

The exact opposite is true during the winter solstice: the Earth’s axis is maximally tilted towards the full Moon and away from the Sun. If you caught Monday’s full Moon, it marked the highest full Moon of the year for observers south of the equator, while it marked the lowest full Moon of the year for northern hemisphere observers. If you come back for the full Moon of December 12, 2019, you’ll catch the same phenomenon, except for opposite hemispheres.

9.) The solstices are neither the hottest nor coldest days of the year. This one is actually very specific to Earth: the hottest times of the year typically correspond to approximately 6 weeks after the summer solstice, and the coldest are approximately 6 weeks after the winter solstice. Other planets don’t have this same phenomenon for one very important reason: they don’t have the majority of their surfaces covered in liquid water.

The oceans themselves, being composed of large quantities of water and containing approximately 1,000 times the mass of Earth’s atmospheres, contain a tremendous amount of heat, and are slow to change their temperatures. We might receive more (or less) energy from the Sun on the summer (or winter) solstices, but the oceans require time to heat up or cool down. Global average temperature extremes, therefore, usually occur in early August and February, rather than at the June and December solstices.

10.) The June and December solstices mark two incredible milestones in space exploration. In 2004, SpaceShipOne completed its maiden suborbital space flight on the summer solstice: June 21. Today, therefore, is the 15th anniversary of the unofficial start of the era of commercial spaceflight. It’s a stark contrast to the space exploration milestone that occurred much longer ago on the other solstice.

On the December solstice, the Apollo 8 mission, the first crewed mission to reach and orbit the Moon, was launched in 1968. Frank Borman, Jim Lovell and Bill Anders became the first humans to view Earth from such a great distance, beginning their journey away from our planet on the darkest evening of the year. Three days later, they plunged behind the Moon, rendering both the Sun and the Earth invisible for a few hours. When the Sun and then the Earth re-emerged over the limb of the Moon, they saw this breathtaking sight.

As Bill Anders said almost immediately,

لقد جئنا بهذه الطريقة لاستكشاف القمر ، والأهم من ذلك أننا اكتشفنا الأرض.

Enjoy the solstice however you see fit, and as you do, try and remember this: whether you’re bathed in the longest day or the longest night of the year, there are some things that we all have in common and can bring us all together. The story of where we are and how we came to be here — on Earth, in the Solar System and in the Universe — just might be the most omnipresent of them all.


Sun's apparent motion above the arctic circle during summer solstice - Astronomy

1. Size of Stuff in the Sky
* Angular size
* Moon & Sun: angular diameter = 0.5 deg
* Angular size & distance:

2. Solar Motions
* Daily motion
> east to west rising/setting
* Eastward relative to stars
> Apparent path: Ecliptic
> Zodiac
3. Equinoxes & Solstices
* Vernal/Autumnal Equninoxes (Mar 21/Sep 23): Sun on equator
* Winter/Summer Solstsices (Dec 21/Jun 21): Sun maximum south/north of equator
4. Daily Solar Motion Changes With Seasons
* Rising/setting points vary
* Noon altitude varies
> State College

Equinoxes: altitude = 49 deg ( = 90 deg - latitude)

Summer solstice: altitude = 72.5 deg ( = 90 - latitude + 23.5 deg)

Winter solstice: altitude = 25.5 deg ( = 90 - latitude - 23.5 deg)
* Duration of daylight varies
> Mar 21 - Sep 23: Sun above horizon > 12 hrs
> Sep 23 - Mar 21: Sun above horizon < 12 hrs
> Mar 21 & Sep 23: Sun above horizon exactly 12 hrs
* Changes result from change in orientation of Earth relative to Sun
* Zones of constant darkness/daylight near poles
5. Reasons for the Seasons
* Temperature varies over seasons
> change in directness of sunlight
> change in hours of daylight
* No significant temp change due to change in Earth-Sun distance

1. Earth's Moon is slowly moving farther from Earth. Thus, in the past, it would have been closer. Would the Moon's angular diameter have been larger or smaller in the past than at present? Explain your answer.

2. A penny held 1 foot in front of your eye subtends an angle of 3.6 o . At what distance from your eye should we place the penny so that it subtends the same angle as the Moon or Sun (0.5 o )? If you now move the penny twice this distance from your eye, what angle will it subtend? What angle is subtended by the penny at 10 times the distance?

3. As viewed from Earth, Sun and Moon have the same angular diameter, yet we know the Sun's linear diameter exceeds the Moon's linear diameter by a factor of 400. Does this not present a paradox? Explain.

5. Why is it warmer in summer than in winter?

6. (a) Prob. #3, pg. 26.
(b) Suppose Earth's axial tilt were 45 o instead of 23.5 o . Do you think seasonal temperature differences would be more or less extreme than at present in State College? يشرح

7. What is the difference between the daily ('diurnal') and annual motion of the Sun?

8. What is the ecliptic, and why is it tilted with respect to the celestial equator?

9. By how many degrees does the Sun move along the ecliptic each day? Explain your answer.

10. Describe how the daily path of the Sun across the sky changes with the seasons.

11. At latitude 29 o North on Earth, where should I look in the sky to view the (astronomical) noon Sun on the dates of the Equinoxes? Summer Solstice? Winter Solstice?

12. Where do you have to be on Earth (i.e., at what latitude(s)) to see the Sun appear in the zenith (i.e., straight overhead) at least once per year?

13. What is the Zodiac?

1. Viewed from Earth, the Moon's angular diameter would have have been larger in the past.

2. The distance would be 7.2 ft (3.6/0.5 = 7.2, so the penny must be 7.2 times farther away when it subtends an angle of 0.5 degrees.) At a distance of 14.2 ft, the penny will subtend an angle of 0.25 o . (0.5/2 = 0.25 - twice the distance means one-half the angle). At 10 times the distance (72 ft), the angle subtended is 0.05 o .
(0.5/10 = 0.05)

3. There is no paradox. The Sun is simply 400 times farther from Earth than the Moon, so it appears just the same size (in degrees) as does the Moon.

4. The cause of Earth's seasons is very nicely described on pgs. 19 - 20, beginning with the last paragraph on pg. 19.

5. Summer is warmer than winter for two reasons: 1) Sun is higher in the sky in summer, thus sunlight is more direct. 2) Sun spends more time above the horizon in summer, thus exposing Earth's surface to warming sunshine for longer period of time.

6. a) There would be no seaons. For all locations on Earth (except at the poles), the sun would rise and set each day and follow exactly the same path across the sky the year-around. At the poles the sun would perpetually circle the horizon, neither rising nor setting.
b) Seasonal differences in temperature would be more extreme as the sun would rise higher in the sky in summer, and dip lower in winter. (94 deg, measured from due south, in summer 4 deg, measured from due south in winter.)

7. Daily motion carries the sun from east to west relative to the horizon, each day. Annual motion carries the sun eastward, relative to the stars the sun completes a circle on the sky once per year.

8. The ecliptic is the Sun's annual path among the stars, as viewed from Earth. That is, the ecliptic is the projection of Earth's orbit on the sky, as viewed from Earth. The celestial equator is the projection of Earth's equator on the sky. As Earth's equator (plane) is tilted by 23.5 o to Earth's orbit plane, so too must the celestial equator be tilted by 23.5 o to the ecliptic.

9. The Sun moves about 1 o /day eastward along the ecliptic.

10. Seasonal changes in the Sun's motion across the sky are well-summarized by FIG 3 above.

11. In all cases, you're looking south to view the noon sun elevated above the horizon. Equnioxes: elevation = 61 o . Winter Solstice: elevation = 37.5 o . Summer solstice: elevation = 84.5 o .

12. You must be located within 23.5 o latitude of the equator to see the Sun in the zenith at least once per year.

13. The Zodiac consists of the 13 constellations that form the background of the ecliptic.


Planet Orbit and Declination Circles

Earth’s obliquity changes in a cyclical pattern, and the planets in our solar system and the exoplanets display a wide range of obliquities. You don’t need to use a computer program to estimate the planet’s seasonal temperature patterns – hand draw and interpret declination circles. Use the north-south trending template since all you need is a straight edge to draw lines. Download a pdf هنا.

Recommended Prerequisite Activities

For information about drawing declination circles for use on Earth, see Drawing Declination Circles.

To explore how to interpret declination circles, see Declination, Latitude, and Earth Illumination.

Example of the north/south-oriented declination circle template.

Drawing a Declination Circle for a Planet

To draw a declination circle, we need to know the latitude and solar declination. The solar declination requires knowing the planet’s obliquity, eccentricity, and precession, as well as the location in its orbit. However, the range of declination is always twice the obliquity. We can now draw three declination circles that show the patterns of the Sun’s movement during the year.

First, the equinox declination circle only depends on the latitude. To draw the solstice declination circles, use the planet’s obliquity and the equinox declination circle. For Earth, we used ± 23.5º from the equinox declination circle.

I f the planet’s obliquity were 0º and you were living at 30ºS, the star would appear to move in the same path every day of the year where:

    • the sun would be 60º above the horizon at local noon each day,
    • each day would have 12 hours of daylight and darkness, and
    • the Sun would rise exactly east and set exactly west each day.

    A declination circle for 30ºS when the planet’s obliquity is 0º.

    If the obliquity were 90º and living at 30ºS? The equinox declination circle is the same as above, but now go +90º (toward the north) from local noon and midnight to draw the declination circle for the southern hemisphere’s winter solstice, and -90º (toward the south) for the southern hemisphere’s summer solstice. This creates a point for each solstice – the star will appear at 30º above the horizon and due south for 24 hours during the summer solstice. During the southern hemisphere’s winter solstice, the star will be 30º below the horizon and due north for 24 hours. Imagine how the seasons would change throughout the year given this amount of change in declination circles!

    Three declination circles for 30ºS when the planet’s obliquity is 90º: equinoxes, summer solstice (June 21), and winter solstice (December 21).

    Tropic Circles

    Earth has two tropic circles, the Tropic of Cancer (23.5ºN) and the Tropic of Capricorn (23.5ºS). These are the most poleward latitudes where the Sun will be overhead at local noon at some time during the year. Between the two latitudes, the Sun will be overhead twice a year, and poleward, the Sun will never be overhead. But what happens when the planet’s obliquity is different than Earth’s 23.5º? The latitudes change!

    When the obliquity is 0º, the Sun is only overhead at the equator (0º). As the obliquity increases, more of the Earth experiences the Sun directly overhead at local noon at some time during the year. The extreme is an obliquity of 90º in which the entire planet experiences a 90º local noon sun angle at least once during the year.

    Notice that when the obliquity is 45º or more, the Sun won’t set during the summer solstice.

    Animation of how the tropic circle latitudes change as a planet’s obliquity increases. A tropic circle experiences the Sun overhead at local noon during the summer solstice.

    Polar Circles

    Earth has two polar circles, the Arctic Circle (66.5ºN) and the Antarctic Circle (66.5ºS). These are the most equatorward latitudes where the Sun will not set during the summer solstice. Poleward, the Sun will have daylight for a period longer than 24 hours. Equatorward of the latitudes, there will always be some amount of darkness every 24 hours. As with the tropic circles, the polar circles depend on the obliquity.

    When the obliquity is 0º, only the Poles experience extended periods of the Sun, although this is a bit fuzzy since the Sun remains on the horizon throughout the year. As the obliquity increases, more of the Earth experiences prolonged daylight during the summer and darkness in the winter. The extreme is an obliquity of 90º in which the entire planet experiences at least one day of full sunlight.

    Animation of how the polar circle latitudes change as a planet’s obliquity increases. A polar circle is the lowest latitude that experiences 24 hours of daylight during the summer solstice.

    A Tropic Circle and a Polar Circle?

    When the obliquity is 45º, notice that 45ºN and 45ºS will be both tropic circles and polar circles. Poleward that sun will never be overhead, and equatorward, there won’t be days of 24 hours of sunlight.

    When the obliquity is higher than 45º, the tropic circles are at a higher latitude than the polar circles!

    Declination circle for 45ºN during the summer solstice showing that the latitude is both the Tropic of Cancer and the Arctic Circle when the obliquity is 45º.