Domanda:
Mezzogiorno solare: tempo di attraversamento del meridiano rispetto al tempo di massima elevazione
David H
2013-12-19 19:28:00 UTC
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Secondo il primo paragrafo della pagina di Wikipedia Mezzogiorno, il mezzogiorno solare è il momento in cui il Sole attraversa il meridiano e si trova alla sua massima elevazione nel cielo. La formulazione lì suggerisce che esiste un'identità esatta tra il tempo di attraversamento del meridiano solare e il tempo di elevazione massima solare in un dato giorno. Tuttavia, più avanti nello stesso articolo nella sezione mezzogiorno solare si afferma che,

mezzogiorno solare è il momento in cui il Sole transita sul meridiano celeste - all'incirca l'ora in cui è più alto sopra l'orizzonte in quel giorno.

(Enfasi mia)

L'uso della parola "approssimativamente" mi ha davvero sorpreso. Avevo l'impressione che questi tempi fossero necessariamente uguali per le regioni sub-polari. Mi sbaglio e mi manca qualcosa, o l'articolo wiki è scritto male?

Una bella domanda! Mentre aspettiamo le risposte, ecco alcune possibili ragioni: 1. La tendenza dello scrittore a usare la parola "approssimativamente" quando non è sicuro. (Improbabile) 2. Il mezzogiorno solare potrebbe essere definito nel tempo solare medio, mentre l'elevazione massima potrebbe essere misurata nel tempo delle effemeridi. (probabile) 3. A causa dell'abberazione e di altri effetti posizionali, i tempi apparenti di transito e l'elevazione massima variano. (Altamente improbabile)
Il mio https://astronomy.stackexchange.com/a/13053/21 può o non può aiutare: mostra che l'alba / il tramonto possono richiedere molto tempo perché la declinazione crescente / decrescente del sole vicino agli equinozi ai poli è abbastanza grande da cambiare la posizione del Sole in modo significativo vicino all'orizzonte.
Una risposta:
#1
+5
astromax
2013-12-19 23:51:52 UTC
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Ci sono un paio di cose a cui devi pensare per capire il problema in questione. Il primo è che ci sono tre sistemi di coordinate in gioco. Il primo è il sistema di coordinate celesti, che è un sistema di coordinate basato sulla latitudine e longitudine della Terra (l'equatore celeste è l'equatore della Terra proiettato nello spazio). Vedi questo post.

Il secondo sistema di coordinate è quello del sistema solare: il piano del sistema solare (che contiene il sole e i pianeti e traccia una linea nel cielo chiamata eclittica ). Ora, a causa dell'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al vettore normale del piano del sistema solare, l'equatore celeste non è lo stesso dell'eclittica. Inoltre, la posizione relativa dell'eclittica e dell'equatore celeste cambia nel corso dell'anno.

Infine, c'è il sistema di coordinate altitudine / azimut che si aggancia all'osservatore. Lo zenit (il punto in cui tutti gli orizzonti sono equidistanti dal punto che stai guardando) è $ + 90 ^ {\ circ} $ in altitudine ed è un punto degenere in azimut, e tutti gli orizzonti sono $ 0 ^ {\ circ} $ di altitudine ma si trovava su un arco azimutale unico proveniente dallo zenit e intersecante l'orizzonte.

Di seguito è riportato un diagramma che mostra la relazione tra i primi due sistemi di coordinate, il sistema di coordinate celesti e il sistema di coordinate del sistema solare .

eclipticdiagram

Perché tutto questo è importante per la domanda che hai posto? È perché mentre guardi verso est e verso ovest, stai guardando la declinazione di $ 0 ^ {\ circ} $ (l'equatore celeste interseca l'orizzonte esattamente a est e verso ovest) mentre l'eclittica interseca l'orizzonte in punti diversi. Questi punti cambiano durante l'anno al variare della posizione relativa dell'eclittica rispetto all'equatore celeste. Ora, la quantità di viaggio del sole sull'eclittica in un periodo di 24 ore è $ 0,9856 ^ {\ circ} $ ($ 360 ^ {\ circ} /365,25 \ text {giorni} $; in realtà potrei voler usare un siderale giorno qui ma comunque si tratta di una laurea).

Per questo motivo, c'è potenzialmente un po 'di altitudine in più che il sole può viaggiare nel corso della giornata (poiché il percorso dell'eclittica non è né allineato con il sistema di coordinate celesti, né allineato con il sistema di coordinate alt / az locale dell'osservatore; a meno che tu non sia al polo nord o sud, nel qual caso il tuo sistema di coordinate alt / az locale è lo stesso del sistema di coordinate celesti, tuttavia entrambi sono ancora disallineati con le coordinate sistema del sistema solare). Penso che la parola "approssimativo" debba essere lì.

Tutto sommato, non so personalmente come quantificare il bit extra di altitudine che il sole può guadagnare dal disallineamento dell'eclittica con linee di altitudine costante e dal moto del sole lungo l'eclittica, ma io gradirebbe riferimenti e calcoli da altre persone. Questo piccolo extra potrebbe non essere un numero davvero piccolo. In altre parole, potresti voler vedere come la velocità di variazione dell'altitudine del sole in quel punto cambia semplicemente a causa della rotazione della Terra e come può essere confrontata con la velocità di variazione dell'altitudine dovuta al movimento del sole lungo il eclittica.

MODIFICA: Ho anche solo guardato per vedere come appare l'eclittica nel cielo (visto da Filadelfia) e come si confronta con il sistema di coordinate alt / az locale. Di seguito è riportata un'immagine con tutti i sistemi di coordinate presenti per cercare di illustrare il punto che stavo cercando di chiarire.

coordinatesystems

La linea verde è il meridiano, l'arancione (ish) le linee sono coordinate alt / az, la linea blu è l'equatore celeste e la linea rossa è il percorso dell'eclittica. Si spera che tu riesca a capirlo abbastanza bene.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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