طول روز در نقاط مختلف زمین
طول روز و شب را در عرضهای جغرافیایی گوناگون میسنجیم و ساعت طلوع و غروب را حساب میکنیم.
در پایان این درس میتوانید
- توضیح دهی که طول روز به عرض جغرافیایی و روز سال بستگی دارد.
- طول شب را از روی طول روز به دست بیاوری.
- ساعت طلوع و غروب را با فرض ظهر خورشیدی در ساعت ۱۲ حساب کنی.
- علت ثابت ماندن طول روز در نزدیکی استوا را بیان کنی.
- روز قطبی و شب قطبی را در عرضهای بالا بشناسی.
در شهرهای شمالی نروژ، مردم در تابستان نیمهشب هم میتوانند بدون چراغ کتاب بخوانند؛ اما در زمستان، خورشید نزدیک ظهر با زحمت کمی بالای افق میآید و خیلی زود پایین میرود. در همان روزها در جنوب ایران، اختلاف طول روز و شب به این شدت نیست. پس طول روز فقط به تاریخ بستگی ندارد؛ به این هم بستگی دارد که تو کجای کرهٔ زمین ایستادهای.
چه چیزی طول روز را تعیین میکند؟
خورشید در آسمان یک مسیر دایرهایشکل میپیماید. بخشی از این دایره بالای افق است که همان روز میشود و بخشی زیر افق که شب است. هرچه بخش بالای افق بزرگتر باشد، روز بلندتر است. دو عامل این تقسیم را تعیین میکنند: عرض جغرافیایی محل که با φ نشان میدهیم و زاویهٔ میل خورشیدی که با δ نشان میدهیم و در طول سال بین ۲۳٫۵− تا ۲۳٫۵+ درجه تغییر میکند.
ستارهشناسان زاویهای به نام زاویهٔ ساعتی طلوع تعریف میکنند و آن را H مینامند. رابطهٔ آن چنین است: cos(H) = −tan(φ) · tan(δ). سپس طول روز بر حسب ساعت برابر ۲H ÷ ۱۵ میشود، چون هر ۱۵ درجه یک ساعت است. لازم نیست این رابطه را حفظ کنی؛ شبیهساز همین حساب را برایت انجام میدهد و تو نتیجه را میخوانی.
در عرضهای بالاتر از ۶۶٫۵ درجه، پدیدهٔ «روز قطبی» و «شب قطبی» رخ میدهد؛ یعنی خورشید چند شبانهروز پیاپی غروب نمیکند یا اصلاً طلوع نمیکند. بازهٔ شبیهساز تا ۶۶ درجه است تا همیشه طلوع و غروبی وجود داشته باشد.
یک مثال عددی حلشده
روز شبیهساز را روی ۳۵۵ (نزدیک اول دی) و عرض جغرافیایی را روی ۶۰ درجهٔ شمالی بگذار. شبیهساز طول روز را حدود ۵ ساعت و ۳۰ دقیقه نشان میدهد. طول شب، ساعت طلوع و ساعت غروب را حساب کن و با شهری در عرض ۳۵ درجه مقایسه کن.
- طول شب: ۲۴ ساعت منهای ۵ ساعت و ۳۰ دقیقه برابر ۱۸ ساعت و ۳۰ دقیقه.
- نیمی از طول روز: ۵ ساعت و ۳۰ دقیقه تقسیم بر ۲ برابر ۲ ساعت و ۴۵ دقیقه.
- ظهر خورشیدی را ساعت ۱۲:۰۰ میگیریم؛ پس طلوع در ۱۲:۰۰ منهای ۲:۴۵ یعنی ساعت ۹:۱۵ رخ میدهد.
- غروب در ۱۲:۰۰ بهعلاوهٔ ۲:۴۵ یعنی ساعت ۱۴:۴۵ رخ میدهد.
- در همان روز و در عرض ۳۵ درجه، شبیهساز طول روز را حدود ۹ ساعت و ۴۰ دقیقه نشان میدهد.
- اختلاف دو شهر: ۹ ساعت و ۴۰ دقیقه منهای ۵ ساعت و ۳۰ دقیقه برابر ۴ ساعت و ۱۰ دقیقه.
یعنی ساکن عرض ۶۰ درجه در اول دی، بیش از چهار ساعت کمتر از ساکن عرض ۳۵ درجه آفتاب میبیند.
کاربرد واقعی
کشاورزان گلخانهای در عرضهای بالا، در زمستان چند ساعت روشنایی مصنوعی به گیاه میدهند تا کمبود طول روز جبران شود. شرکتهای برق نیز اوج مصرف روشنایی را از روی جدول طلوع و غروب پیشبینی میکنند. پزشکان هم میدانند که کوتاهی روزهای زمستان میتواند خلقوخوی آدمها را تحت تأثیر بگذارد و توصیه میکنند در ساعتهای روشن روز بیرون بروی. حتی پرندگان مهاجر زمان کوچ خود را از روی تغییر طول روز تنظیم میکنند.
رابطههای کلیدی
مأموریت شبیهسازی
روز را نزدیک انقلاب زمستانی نگه دار و عرض جغرافیایی را تغییر بده تا ببینی طول روز چقدر به محل بستگی دارد.
- روز را روی ۳۵۵ و عرض را روی ۶۰ درجه بگذار و طول روز را یادداشت کن.
- با ثابت نگهداشتن روز ۳۵۵، عرض را به ۳۵ و سپس ۰ درجه ببر و سه عدد طول روز را مقایسه کن.
- عرض را روی ۶۰- درجه بگذار و ببین در همان روز، طول روز چقدر میشود.
- روز را به ۱۷۲ ببر و عرض را روی ۶۰ درجه نگه دار؛ اختلاف طول روز با حالت نخست را حساب کن.
- عرض را روی ۰ ثابت کن و چند روز پراکنده از سال را امتحان کن تا ببینی طول روز همیشه نزدیک ۱۲ ساعت میماند.
آزمون این درس
۵ پرسش چهارگزینهای. پس از ثبت، پاسخ درست و توضیح هر پرسش را میبینید. میتوانید هر چند بار که خواستید تلاش کنید؛ بهترین نمره در کارنامه ثبت میشود.