1. Принято считать, что в обычном, невисокосном году 21 марта и 23 сентября - дни весеннего и осеннего равноденствий, когда и день и ночь длятся на всем земном шаре по 12 часов. Посмотрите, однако, в отрывной календарь, например 1962 г., вы найдете там, что еще 19 марта длительность дня составляла 12ч. 03мин. 20 марта - 12ч. 07мин., а 21 марта - 12ч. 12мин. подобно этому 23 сентября день продолжался 12ч.14мин., 24 сентября 12ч. 09мин., 25сентября 12ч. 04мин. и только 26 сентября день продолжался 12 часов. Чем объясняется такое расхождение календаря с общепринятым мнением?

2. Часто приходится читать, что дни и ночи на земных полюсах продолжаются по полгода. Однако фактически светлое время на Северном полюсе начинается примерно 28 февраля и заканчивается 13 октября, т.е. продолжается почти 7,5 месяца. Чем это объясняется?

3. Почему почти в любом месте северного и южного заполярных поясов сплошные дни с заходящим Солнцем продолжается больше времени, чем непрерывные ночи с невосходящим Солнцем?

4. Теоретически на обоих полярных кругах один раз в году должен быть 24-часовой день и один раз в году 24-часовая ночь. Фактически же круглосуточный день на северном полушарии бывает на 65њ 59' с.ш., а круглосуточная ночь на 67њ 07' с.ш. (т.е. на полярном круге). То же самое наблюдается и на южном полушарии Земли. Чем это можно объяснить?

5. "А 23 марта, в день весеннего равноденствия, Солнце (на Северном полюсе) казалось бы перерезанным горизонтом как раз пополам", - разъясняет один из героев повести Жюля Верна "Путешествие капитана Гаттераса". Так ли это?

6. "Местом ссылки Меншикова была пустыня, где земля оттаивает летом только на четверть аршина и морозы зимой доходят до 40њ , весны нет, лето продолжается месяц, а ночь в течение семи месяцев тянется". Меншиков был сослан в город Березов, ныне село Березово Ханты-Мансийского национального округа (64њ с.ш.). Установите длительность полярной ночи в этом селе.

7. "Солнце освещает Хибинские тундры только летом. Во тьме полярной ночи, которая продолжается много месяцев, невозможно пробраться сквозь сугробы снега" Вычислите продолжительность полярной ночи в Мончегорске (68њ с.ш.), например, в 1955г.

8. "(18 января ст. ст.) первый свет показался над Новой Землей: в полдень заря зарумянилась... (24 января ст. ст.) солнышко - батюшко как бы с красным фонариком прошло по горам... (2 февраля ст. ст.) солнышка мы навидались. В полном лике оно над морем встало". Вычислите, на какой широте зимовали поморы. Время действия - конец ХIХ в. Днем восхода солнца считать 24 января ст. ст. Склонение Солнца взять из ШАК на 1955г.

9. Вот отрывок из песни зимовщиков на Шпицбергене (ХIХ в.):

Не морозы там страшат,
Страшит темна ночка.
Там с Михайлы, с ноября
Долга ночь настанет
И до Сретения дня
Зоря не проглянет.

(Михайлов день - 8/ХI ст.ст.; Сретение - 2/II ст.ст.) Широта Шпицбергена (мыс. Южный) - 76њ 29'. Разберитесь в достоверности сроков начала и конца полярной ночи, приведенных в песне.

10. "Экспедиция У.Э. Парри в 1819г. зимовала возле острова Мелвилл, в заливе Уинтер Харбор; зимняя ночь началась 6 ноября и закончилась 7 февраля". Определите по каждой из этих дат широту места зимовки и объясните разницу в полученных широтах.

11. "После 31 октября (1914 г.) Солнце скрылось за горизонтом. Наступила долгая полярная ночь..." и далее: "...полярная ночь длилась 103 суток". Здесь говорится о зимовке "Таймыра". Найдите широту места зимовки. Даты указаны по новому стилю.

12. Может ли быть так, чтобы в конце полярной ночи Солнце взошло над горизонтом, затем в течение нескольких суток не показывалось, а потом снова и уже окончательно взошло? Чем это объяснялось бы, если бы так случилось?

13. "...Выползает из-за гор огромная, многоугольная Луна, багровая, угрюмая. Корней Степанович смотрит на эту раздавленную Луну". Где можно видеть сильно деформированные диски Солнца и Луны и чем объясняется такая деформация?

14. Какие моменты принимаются за начало и конец восхода и захода Солнца и Луны?

15. "Я просыпался с первыми же лучами солнца. А летом оно у нас (в Финляндии) не ленилось и вставало рано: в самые длинные дни в половине десятого только садится Солнце и в 12 часов настолько светло, что можно читать". Вычислите длительность дня и приблизительную широту местности. Время указано местное солнечное. Рефракцию не учитывать.

16. Вот несколько отрывков из художественной литературы:

"Был поздний майский вечер. Белая петербургская ночь не мешала работать".
"Был конец апреля, рано светало - наступали белые ночи - и сидеть в сквере было приятно".
"Он приехал в Петроград в ночь на 4 апреля. Он покинул его после июльских событий (5/VII). Девяносто дней и девяносто ночей. Белых ночей. Кто, пережив их, не запомнил навек петербургские белые ночи семнадцатого года?"

Разберитесь,  в каких отрывках и о каких белых ночах идет речь. Месяцы и даты везде указаны по старому стилю. Широта Ленинграда 59њ 54'.

17. В какой из столиц северных государств белые ночи не отличаются от ленинградских?

18. Все путешественники отмечают, что в тропических странах, и особенно на экваторе, сумерки непродолжительны: после заходы Солнца очень быстро наступает ночь. Чем это объясняется?

19. (Вблизи от экватора) "примерно через полчаса после захода Солнца царит уже почти полная ночь". Проверьте это утверждение с помощью формулы cosz = sinj sind + cosj cosd * cos(t +t), где t - продолжительность сумерек, d и t - склонение и часовой угол Солнца, угол z для гражданских сумерек равен 97њ . Вычислите t на экваторе для эпох равноденствий.

20. Как известно, на средних северных широтах с эпохи зимнего солнцестояния длительность дней начинает возрастать, а длительность ночей - убывать. Правда, увеличение дня становится заметно только в январе. Почему, однако, дни в январе больше прибывают в своей вечерней части, чем в утренней? Для ответа на вопрос используйте отрывной календарь на любой год.

21. Известно, что на средних северных широтах дни зимой бывают длиннее, чем, например, в Москве, а летом продолжительность дней в Москве больше, чем на юге. С какого же времени дни в Москве становятся продолжительнее, чем дни в южных областях?

ОТВЕТЫ

1. Прежде всего тем, что никаких дней равноденствий нет, а есть так называемые эпохи равноденствий (и соответственно солнцестояний), т. е. моменты, в которые центр Солнца вступает на небесный экватор. Далее, вследствие атмосферной рефракции мы видим Солнце еще тогда, когда оно фактически находится под горизонтом (при восходе), а также и тогда, когда оно уже скрылось под горизонтом (при заходе), что удлиняет продолжительность дней примерно на 5 мин на экваторе и на 8-20 мин в средних широтах.

2. Атмосферной рефракцией и весьма продолжительными сумерками.

3. Вследствие атмосферной рефракции.

4. Атмосферной рефракцией.

5. Нет. Если так и бывает, то еще до весеннего равноденствия, а во время весеннего равноденствия, вследствие рефракции, солнечный диск виден полностью и даже может быть приподнят над горизонтом.

6. Березово расположено южнее Северного полярного круга, и там не бывает даже круглосуточных ночей.

7. В те сутки, когда начинается непрерывная ночь, в полдень высота Солнца над горизонтом равна H = 90њ - j + d + R +Ref  r  = 0њ. После преобразований получаем d = j - 90њ51' и в дальнейшем d убывает. По этой же формуле вычисляем и конец сплошной ночи, когда d начинает возрастать. В Мончегорске полярная ночь начнется 10 декабря и закончится 4 января следующего года, т. е. будет продолжаться всего 25 суток.

8. Поморы зимовали на 74њ47' с.ш. Ввиду неполной определенности даты восхода Солнца решение нельзя считать точным.

9. Судя по этой песне, от начала полярной ночи и до зимнего солнцестояния прошло 32 сут, а от зимнего солнцестояния до конца ночи - 54 сут. Такой несимметричности быть не может. Проверка по формуле дает начало ночи 2 ноября и конец 11 февраля следующего года (использован ШАК на 1955г.).

10. Для начала зимовки широта 74њ52', а для конца 75њ34'. Эта разница объясняется не дрейфом судна, а неодинаковостью рефракции в начале и в конце полярной ночи.

11. Начало ночи 1 ноября, а конец 13 февраля следующего года (показалось Солнце). Первая дата дает 76њ25', а вторая-77њ11'. Среднее значение 76њ48' (фактически 76њ41' с.ш.).

12. Это могло бы случиться, если бы в какой-то день рефракция стала очень велика, а затем вдруг резко уменьшилась.

13. Такие изуродованные диски Солнца и Луны можно наблюдать лишь в холодных местах на Земле, где рефракция может достигать больших величин.

14. Моментом восхода Солнца и Луны считается момент, когда верхний край их дисков окажется на математическом горизонте. Моментом захода Солнца и Луны считается момент такого же касания верхней части дисков Солнца и Луны линии математического горизонта. Заметим, что логичнее было бы считать началом восхода и захода Солнца и Луны момент вступления центров этих светил на линию математического горизонта, так как и высоты, и зенитные расстояния, и склонения находят именно для центров Солнца и Луны.

15. Длительность дня 19 ч. Такие дни бывают на 61њ20' с.ш » 61њс.ш.

16. Чтобы Солнце было незаходящим, его склонение должно равняться 90њ-j, а чтобы во время нижней кульминации оно опустилось на 7њ или 18њ ниже линии горизонта, надо: d = 90њ- j -7њ или d = 90њ - j - 18њ. Для Ленинграда 1-е равенство дает d = 23њ06', а 2-е d =12њ06'. Возьмем для расчетов, например, ШАК на 1953 г. и получим начало и конец гражданских сумерек: 12 июня - 2 июля. Начало и конец астрономических сумерек - 22 апреля и 22 августа. Значит, в первом отрывке вернее всего говорится о гражданской белой ночи, а во втором - об астрономических белых ночах и, наконец, в третьем - и о тех и о других.

17. В столице Норвегии Осло. Широта этого города 59њ55'.

18. Это объясняется большой крутизной тех дуг, по которым Солнце в этих местах движется по небесной сфере.

19. Продолжительность гражданских сумерек 28 мин.

20. Из рассмотрения длительности дней в январе находим, что Солнце с каждым следующим днем восходит на 1 мин. раньше, а заходит на 2 мин позже. Из этих лишних вечерних минут за несколько недель и образуются ощутимые промежутки времени. Такая разница в приросте первой и второй половин дня объясняется тем, что склонение Солнца ощутимо возрастает с каждым часом, поэтому Солнце после полудня описывает большую дугу на небосводе, чем до полудня.

21. Дни в Москве становятся длиннее с эпохи весеннего равноденствия.