Сумерки и заря

сайт - "Наблюдатель"
08-08-2007

Гражданские сумерки. Солнце лишь недавно зашло за горизонт.

Любой человек прекрасно знает, что небо после захода Солнца полностью темнеет не сразу, а лишь спустя какое-то время. Сначала на небе загораются лишь самые яркие звезды и планеты, после чего звезд становится все больше и больше и, наконец, небо совсем темнеет, на нем высыпают самые слабые звезды. Ближе к утру в восточной части над самым горизонтом занимается небо первыми лучами рассвета. И сначала исчезает полоса Млечного Пути, а также самые слабые звезды. И почти незаметно в лучах рассвета начинают исчезать звезды. Не успеешь оглянуться, как остаются лишь самые яркие светила, которые также постепенно «растворяются» в яркой утренней заре. И вот над горизонтом появляется Солнце, возвещая о начале нового светового дня.

Период времени, в течение которого Солнце находится под горизонтом, но видны признаки заката (рассвета), обусловленные рассеянием солнечного света в верхних слоях атмосферы Земли, называется сумерками. Сумерки бывают гражданскими, навигационными и астрономическими. Гражданские сумерки – наиболее светлая часть периода плавного перехода от ночи ко дню утром и обратно вечером, когда центр солнечного диска погружен под плоскость горизонта не более чем на 6°. Навигационные сумерки продолжаются, пока Солнце не опустится под горизонт на 12°, после чего следуют астрономические сумерки, которые продлятся до того, пока Солнце не погрузится под горизонт на 18°. Лишь после этого наступает ночь. Утром сумерки следуют в обратном порядке: астрономические, навигационные, гражданские, после чего Солнце появляется над горизонтом.

В течение гражданских сумерек можно наблюдать лишь самые яркие планеты и звезды. С наступлением навигационных сумерек проявляются очертания созвездий, но самые слабые звезды, доступные невооруженному глазу, появляются лишь к концу сумерек астрономических. С мая по август в северных и средних широтах нашей страны продолжается период белых ночей. Вблизи летнего солнцестояния даже на широте Москвы на протяжении всей ночи длятся навигационные сумерки, а по-настоящему темные ночи возвращаются на широту Москвы (56°) лишь 9 августа и длятся до 3 мая. Сначала продолжительность темной ночи составляет менее часа, но с каждым днем ее продолжительность растет и ко дню зимнего солнцестояния составляет 12 часов! Но это расчет для широты Москвы, а для своей широты каждый из вас может провести аналогичный расчет. Для этого вам необходимо воспользоваться следующими формулами:
- Для расчета астрономических сумерек: склонение Солнца = 90° - широта местности – 18°;

Для навигационных сумерек: склонение Солнца = 90° - широта местности – 12°;

Для гражданских сумерек: склонение Солнца = 90° - широта местности – 6°.

А день, которому соответствует то или иное склонение Солнца вы можете узнать из астрономических справочников, программ-планетариев или звездной карты с нанесенной на нее эклиптикой.

А вот что про сумерки и зарю написано в книге С.П.Хромова и М.А.Петросянца «Метеорология и климатология»: «После захода Солнца вечером темнота наступает не сразу. Небо, особенно в той части горизонта, где зашло Солнце, остается светлым и посылает к земной поверхности постепенно убывающую рассеянную радиацию. Аналогично утром еще до восхода Солнца небо светлеет больше всего в стороне восхода и посылает к земле рассеянный свет. Это явление неполной темноты носит название сумерек вечерних и утренних. Причиной его является освещение Солнцем, находящимся под горизонтом, высоких слоев атмосферы и рассеяние ими солнечного света.

Так называемые астрономические сумерки продолжаются вечером до тех пор, пока Солнце не зайдет под горизонт на 18°; к этому моменту становится настолько темно, что различимы самые слабые звезды. Астрономические утренние сумерки начинаются с момента, когда солнце имеет такое же положение под горизонтом. Первая часть вечерних астрономических сумерек или последняя часть утренних, когда солнце находится под горизонтом не ниже 8°, носит название гражданских сумерек.

Продолжительность астрономических сумерек изменяется в зависимости от широты и времени года. В средних широтах она от 1,5 до 2ч., в тропиках меньше, на экваторе немногим дольше одного часа.

В высоких широтах летом солнце может не опускаться под горизонт менее чем на 18°, то полной темноты вообще не наступает и вечерние сумерки сливаются с утренними. Это явление называют белыми ночами.

Сумерки сопровождаются красивыми, иногда очень эффектными изменениями окраски небесного свода в стороне Солнца. Эти изменения начинаются еще до захода и продолжаются после восхода Солнца. Они имеют довольно закономерный характер и носят название зари. Характерные цвета зари- пурпурный и желтый. Но интенсивность и разнообразие цветовых оттенков зари изменяются в широких пределах в зависимости от содержания аэрозольных примесей в воздухе. Разнообразны и тона освещения облаков в сумерках.

В части небосвода, противоположной солнцу, наблюдается противозаря, также со сменой цветовых тонов, с преобладанием пурпурных и пурпурно-фиолетовых. После захода Солнца в этой части небосвода появляется тень Земли: все более растущий в высоту и в стороны серовато-голубой сегмент. Явление зари объясняется рассеянием света мельчайшими частицами атмосферных аэрозолей и дифракцией света на более крупных частицах.

Следует упомянуть о явлении зодиакального света. Так называют нежное сияние в виде наклонного конуса, направленного по эклиптике. Оно наблюдается над Солнцем, находящимся под горизонтом, но уже на темном небе, т. е. после конца или до начала астрономических сумерек. Сквозь это сияние просвечивают звезды. В тропических широтах зодиакальный свет наблюдается лучше, чем в умеренных. Считают, что зодиакальный свет вызван рассеянием солнечного света космической (метеорной) пылью».

Для большинства людей сумерки - это переходный период между днем и ночью, когда уже солнца не видно, но еще не темно, либо, когда солнце еще не показалось над горизонтом, но ночь уже отступила. Солнце в этот момент находится за горизонтом, но атмосфера Земли отражает и рассеивает солнечный свет. Поэтому на границе дня и ночи наблюдаем этот эффект.

Чтобы определить границу сумерек, принято считать углы между линией горизонта и центром солнца. Для чего это необходимо? Чтобы можно было применить знания навигационной астрономии, наблюдать за небесным светилами в наиболее подходящий для этого момент.

Различают сумерки трех видов: гражданские, навигационные и астрономические. Их названия уже четко подсказывают для каких целей можно использовать это время суток.

Гражданские сумерки. Это наиболее светлая часть сумерек от захода солнца за линию горизонта, до погружения центра Солнца под линию горизонта на 6°. В это время светового дня можно без искусственного освещения выполнять любые работы вне помещений. Наземные предметы четко видимы, а линия горизонта различима. При ясном небе хорошо видны только самые яркие звезды и планеты, к примеру, Венера.

На широтах выше 60° 33′ 43″ гражданские сумерки продолжаются от заката до восхода Солнца. И это явление называется «белые ночи». В зимний период за полярным кругом на широте выше 72° 33′ 43″ гражданские сумерки могут не наблюдаться.

Навигационные сумерки наступают, когда солнце опускается за горизонт от 6°,01” до 12°. В этот период уже хорошо видны все навигационные звезды и различима линия горизонта, что важно для работы с секстантом.
На земле при отсутствии источников света очертания объектов различимы, но без детализации. Естественного освещения уже недостаточно для нормальной жизнедеятельности человека.

На широтах выше 54° 33′ 43″ навигационные сумерки могут наблюдаться от заката до восхода Солнца. К примеру, в городах Санкт-Петербург, Таллинн, Стокгольм, Ушуая. Во время полярной ночи эти сумерки могут не наблюдаться на широте выше 78° 33′ 43″.

Из-за обилия света в больших городах даже вблизи от них сложно наблюдать даже звезды 4й величины. Для справки, Полярная звезда относится к звездам 2-й величины. И свечение городов не будет помехой.

Астрономические сумерки - когда Солнце находится от 12,01 до 18° ниже горизонта. Это время наиболее подходит для наблюдения за небесными светилами, туманностями и галактиками. Но для обывателя оно неотличимо от ночи. Горизонт не виден и наблюдения с использованием навигационных приборов проводить невозможно.

На широтах выше 48° 33′ 43″ астрономические сумерки наблюдаются от заката Солнца и до восхода. Это такие города как Люксембург, Лондон, Амстердам, Дублин, Пунта-Аренас За полярным кругом в полярную ночь на широтах свыше 84° 33′ 43″ эти сумерки могут не наблюдаться.

Продолжительность сумерек зависит от широты точки наблюдения. На полюсах сумерки могут длиться 2-3 недели, на экваторе 20-25 минут, а в приполярных районах несколько часов. Все это зависит от угла солнца, относительно горизонта. Чем меньше угол, тем длиннее сумерки.

В некоторых регионах сумерки длятся всю ночь в определенные временные периоды: Анадырь, Тронхейм, Рейкъявик, Анкоридж, Архангельск, Мурманск.

Как определить время наступления навигационных сумерек

Разберем это на примере, и посмотрим, как использовать его для дальнейших расчетов.

Представим, что находимся в точке 45° 35’ N 122° 45’ W. 6 июня 2012 года. Нужно определить время, когда стоит выйти на палубу с секстантом. В Морском ежегоднике находим столбцы Сумерки - гражданские, навигационные и рассвет. Смотрим местное время начала навигационных сумерек для данной широты 45° N. Оно составляет 2:49. И помним, что это местное время, если наблюдатель находится в меридиане данной временной зоны, то есть 0°, 15°, 30° … 120°. Изменение на 15 градусов дуги меридиана на каждый час от Гринвичского меридиана.

Мы находимся на координате 122° 45’ W. То есть на 2° 45’ западнее чем указано время в зоне 120° W. Поэтому следующий шаг посмотреть в таблицу интерполяции времени. (обычно это желтая или серая страницы ежегодника в самом его конце). Там видно, что солнцу требуется 8 часов и 8 минут, чтобы оказаться на долготе в 122° и еще 3 минуты для дуги меридиана в 45’. Ко времени в 2 часа 49 минут, указанному в ежегоднике прибавляем время поправки и получаем ровно 11 часов GMT . Далее вычитаем 7 часов (Согласно формуле 120º ÷ 15 (градусы дуги меридиана) = 8, но событие происходит летом, поэтому учитываем летнее время). В итоге получаем 3 часа. 00 минут по местному времени. В это время мы должны оказаться на палубе с секстантом.

60° 15.6’ + 360° = 420° 15.6’- 122° 45’ = 297° 30.6’ Местный часовой угол (LHA )

И уже далее смотрим в астрономическом ежегоднике какие звезды доступны в этот час, их азимуты и высоты. Расчет времени навигационных сумерек необходим не только, чтобы знать в какое время выйти на палубу для наблюдений, но и чтобы быстро найти необходимые звезды.

Стоит помнить, что для наблюдения за звездами нужно использовать момент утром от навигационных сумерек до гражданских, а вечером от гражданских до навигационных.
Поэтому, рассчитывая время сумерек вечером, следует брать за исходные данные время наступления гражданских сумерек.

Продолжительность сумерек на расчетный день составляет 48 минут. Чем время ближе к зиме, тем короче сумерки. На 21 декабря 2012 года продолжительность сумерек на широте 45° составила 37 минут.

Для расчета времени навигационных сумерек можно воспользоваться различными калькуляторами. К примеру

И астрономические и следуют в этом порядке при заходе Солнца и, в обратном - при восходе. Гражданские сумерки – наиболее светлая часть периода плавного перехода от ночи ко дню утром и обратно вечером, когда центр солнечного диска погружен под плоскость горизонта не более чем на 6°. Началом(концом) навигационных сумерек принято считать момент, когда высота Солнца равна 12°. В ААЕ приводится продолжительность утренних и вечерних гражданских и навигационных сумерек для наблюдателя, находящегося на уровне моря.

В авиации используют термин светлое время суток , оно равно сумме продолжительности дня (времени от восхода до заката) и продолжительности гражданских сумерек. В некоторых документах вместо гражданских сумерек добавляют 30 минут до восхода и столько же после заката. Для определения времени моментов естественного освещения, пользуются Календарным справочником , специальными графиками или ААЕ , в которых они даны для наблюдателя, находящегося на уровне моря.

Нажать для увеличения

Нажать для увеличения

Приведённые графики составлены для северных широт от 0 до 90 градусов. На верхней и нижней рамках нанесены шкалы календарных дат, а на боковых рамках - шкалы времени. Широта места обозначена рядом кривых линий. Графики рассчитаны для меридиана 30 градусов восточной долготы по московскому времени.

Пример определения моментов восхода и захода Солнца для точки N55˚0.0΄ E082˚56.0΄.

По графику определяем для заданной даты и широты точки моменты восхода и захода Солнца на меридиане 30 градусов восточной долготы. Для этого, на верхней шкале находим заданную дату и опускаемся вертикально до линии заданной широты. Из полученной точки проводим горизонтальную линию и, на боковой шкале, отсчитываем искомый момент восхода Солнца на меридиане 30 градусов восточной долготы. Для определения момента захода Солнца заданную дату берут на нижней рамке графика. Получаем:

Т на λ=30˚ Всх=5:40; Зх=20:25

Определяем моменты восхода и захода Солнца в заданной точке по московскому времени:

∆λ= E082˚56.0΄-E030˚0.0΄=E052˚56΄;

Переводим градусы долготы в часы и минуты (1˚=4мин) ∆λt= 3:32

Восход Tмск=5:40-3:32=6:08

Закат Tмск=20:25-3:32=16:53

Для определения областей полярных дня и ночи, можно воспользоваться другим графиком:

Нажать для увеличения

Постепенный переход от дня к ночи и от ночи к дню наблюдается на Земле, благодаря наличию у нее атмосферы, которая рассеивает свет. Из-за рефракции — света в атмосфере — светила кажутся приподнятыми над горизонтом. Если бы у нашей планеты не было воздушной оболочки, то мгновенно с заходом Солнца за горизонт наступала бы на Земле тьма, и не было бы вечера, а после ночи внезапно наступал бы день и не было утра. Переход от тьмы к свету и наоборот занимает некоторый промежуток времени, который и называется сумерками. В утренние и вечерние сумерки все явления протекают в обратном порядке. Момент восхода или захода Солнца может быть точно определен. А вот другой границы сумерек — наступления дня или полной ночной темноты — нет, ее не определишь.

Продолжительность сумерек зависит от времени года и географической широты места. В дни летнего и зимнего солнцестояния (22 июня и 22 декабря) сумерки самые короткие — быстро темнеет и светлеет, а в дни осеннего и весеннего равноденствий (23 сентября и 21 марта) сумерки самые длинные. С увеличением широты места наблюдения (при перемещении от экватора к полюсу) длительность сумеречного времени увеличивается. На широте Санкт-Петербурга (более 60° с.ш.) ночная глубина погружения Солнца не достигает большой величины. Солнце поздно садится и рано встает в летнее время, вечерние сумерки переходят в утренние, наступает удивительное время белых ночей. А.С. Пушкин, вдохновленный красотой летнего неба над Невой, писал: “…и не пуская тьму ночную на голубые небеса, одна заря сменить другую спешит, дав ночи полчаса”.

В полярных областях Земного шара на широтах более 66°, когда наступает полярный день, сумерек не бывает вообще, так как Солнце не опускается за горизонт.

Люди, побывавшие в космосе, описывали необычайно яркий цветной ореол Земли во время сумерек. Световые явления из космоса наблюдаются необыкновенно яркими и разнообразными. Вид цветовой гаммы сумеречного ореола Земли зависит от высот корабля и от глубины погружения Солнца. Красно-оранжевый цвет у поверхности плавно переходит в оранжево-темный, затем в желтый. Выше идет узкая неяркая полоска темно-синего цвета, над ней голубой цвет сменяется светло-голубым, белесым и постепенно переходит в фиолетово-черный цвет космического пространства. При наличии облаков слои, прилегающие к земной поверхности, становятся пурпурно-красными. Красива наша Земля в любое время суток, если смотреть на нее с любой точки земной поверхности и с околоземной орбиты.

Далее в списке удачливых «кометоловов» идет житель Чехословакии А. Мркос. Вместе с пятью другими астрономами, уединившись в расположенной высоко в горах обсерватории, он устроил настоящий «отстрел» комет, открыв с 1946 по 1955 год двадцать новых комет. Одиннадцать из них на счету самого Мркоса. Вровень с ним идут американец Л. Пелтье и австралиец В. Бредфилд. Специалист…

В голубовато-сером небе висит неестественно белый диск солнца. Дрожит раскаленный воздух, песок струйками стекает из-под ног, когда поднимаешься на очередной бархан, — и кажется, нет им конца. Только взберешься на вершину, как впереди вырастает следующий, а за ним целое море барханов, гряда за грядой уходящих за горизонт. Редкие кустарники от неимоверной жары стали бурыми, засохшими…

Растворение и разрушение водой осадочных пород носит название карст — карстовый процесс. Карстовый процесс двулик: вода растворяет горную породу в одном месте, переносит ее в другое и там из этой же породы создает прекрасные натечные образования. Как же это происходит? Растворяя известняк, вода забирает из него минерал кальцит. Капля насыщенного кальцитом раствора по мельчайшим трещинкам…

Наша планета имеет четыре основные оболочки — атмосферу, или воздушную оболочку; литосферу, или толщу плотных и рыхлых пород на поверхности Земли; гидросферу, или водную толщу; биосферу, или сферу живых организмов. Живые организмы могут жить среди льдов, но льда в биосфере, то есть в живых организмах не бывает, так как кристаллы разрушают ткани. Некоторые ученые выделяют…

В Древней Греции и Древнем Риме видимый небесный купол считали твердым сводом, закрывающим Землю сверху, представляли небосвод, состоящим из семи кристаллических сфер, по которым вращаются светила: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Позднее, в средние века, ученые спорили, из чего сделан небесный свод: из стекла, хрусталя или драгоценных камней синего цвета, например, сапфира?…

О Большой и Малой Медведицах существует много легенд. Вот одна из них. Когда-то в незапамятные времена, у царя Ликаона, правившего страной Аркадией, была дочь по имени Каллисто. Красота ее была столь необыкновенной, что она рискнула соперничать с Герой — богиней и супругой всемогущего верховного бога Зевса. Ревнивая Гера в конце концов отомстила Каллисто: пользуясь своим…

По древнегреческой мифологии мудрейший из кентавров Хирон, сын бога Хроноса и богини Фемиды, создал и первую модель небесной сферы. При этом одно место в Зодиаке он отвел для себя. Но его опередил коварный кентавр Кротос, занявший обманом его место и ставший созвездием Стрельца. А самого Хирона бог Зевс превратил после смерти в созвездие Кентавра. Вот…

Звезды можно наблюдать с помощью оптических телескопов, которые собирают и усиливают изображение, даваемое световыми волнами. Но кроме света, звезды посылают нам излучения другой формы — радиоволны, которые могут быть уловлены специальными радиоприемниками. Этими радиоприемниками являются радиотелескопы. Их задача: собирать и усиливать радиоволны. Радиотелескопы состоят из антенны и чувствительного радиоприемника с усилителем. Радиоизлучение, приходящее из космоса,…

Солнечной теплоты и света хватает всем живым существам на Земле, несмотря на то, что Солнце от нас на расстоянии почти 150 000 000 км, и если бы вдруг наше Солнце погасло, перестало светить и греть, то стало бы так холодно, что замерзла бы вся вода на Земле, замерз бы даже воздух. Погибли бы люди, животные,…

Долгое время люди думали, что мир создан сразу, целиком, по воле сверхъестественных сил, богов и с тех пор не изменяется, а существует таким, каким мы его видим. Можно просто сказать: “Мир создан Богом именно так, а не иначе”, и больше не ставить никаких вопросов. Но всегда были и есть люди, которые страстно желали узнать причины…

Каждый день мы наблюдаем различные атмосферные явления. Чаще всего мы не задумываемся об их особенностях и природе. Но стоит внимательнее оглянуться по сторонам - и мы заметим, что многие из этих явлений гораздо интереснее, чем кажутся на первый взгляд. Одним из ярких примеров являются сумерки.

Что такое сумерки? Этим определением называют два временных периода:

1. промежуток времени между видимым заходом солнца и наступлением ночи;
2. период между ночью и видимым восходом солнца.

Итак, мы ответили на вопрос о том, что такое сумерки. Но, оказывается, они подразделяются на три типа:

• гражданские;
• навигационные;
• астрономические.

В этой статье мы подробно расскажем об особенностях каждой из разновидностей сумерек.

Гражданские сумерки

На изображении выше вы можете узнать о «синем часе» и «золотом часе».

Гражданские сумерки наступают в тот момент, когда Солнце заходит, и заканчиваются после того, как его центр опускается ниже горизонта на 6 градусов. Эта разновидность сумерек является самой светлой. По этой причине на небе нельзя различить мелкие звезды. Но при благоприятных атмосферных условиях можно наблюдать наиболее яркие небесные тела. Так, в безоблачную погоду в период гражданских сумерек можно без использования оптических приборов разглядеть на небе Венеру.

В этот период времени можно видеть все наземные объекты почти так же хорошо, как в дневное время. Поэтому в утренние гражданские сумерки можно начинать, а в вечерние - завершать работы, проводимые на открытом воздухе. Кстати, поэтому они и называются гражданскими – в это время вы можете хорошо видеть без дополнительного освещения.

В некоторых широтах гражданские сумерки могут продолжаться на протяжении всей ночи. Иными словами, вечерние сумерки вместо ночи постепенно переходят в утренние. Такое явление принято называть белыми ночами. На территории России их можно наблюдать в Санкт-Петербурге, Перми, Якутске, Воркуте и ряде других городов.

Навигационные сумерки

После завершения вечерних гражданских сумерек приходит время сумерек навигационных. Наблюдать их можно также перед наступлением утренних гражданских сумерек.

В этот период центр Солнца располагается на 6-12 градусов ниже линии горизонта. Во время навигационных сумерек можно различать смутные очертания наземных объектов. Однако без искусственного освещения увидеть их детали не представляется возможным. Нельзя в этот период различить и цвета предметов. По этим причинам полевые работы без использования осветительных приборов в таких условиях не проводят.

Зато в этот период времени можно видеть все навигационные звезды. В то же время, различима линия горизонта. Это позволяет судоводителям ориентироваться в пространстве с помощью секстанта, измеряя углы между горизонтом и звездами – поэтому сумерки «навигационные».

Военные нередко начинают атаки во время навигационных сумерек. Это связано с тем, что в этот период противнику сложнее всего их обнаружить.

Астрономические сумерки

Астрономическими сумерками называют период времени, когда центр Солнца находится на 12-18 градусов ниже горизонта. С их наступлением астрономы могут приступать к наблюдению за большинством небесных объектов. В этот период хорошо видны не только крупные планеты и звезды, но и мелкие светила. Однако объекты с особо слабым и рассеянным свечением можно видеть только астрономической ночью.

Впрочем, разница между ночью и астрономическими сумерками понятна только тем, кто специализируется на изучении небесных светил. Для обычного же наблюдателя совершенно незаметен переход астрономических сумерек в ночь. Иными словами, они воспринимаются, как часть ночи.

Надеемся, что в этой статье вы нашли подробный ответ на вопрос о том, что такое сумерки. Осталось только отметить, что продолжительность сумерек в целом и каждого их периода в частности сильно варьируется, в зависимости от того, на какой широте их наблюдают.