Перейти к содержанию

Подборка

Подборки хранятся в этом браузере без учётной записи. Для них нужен включённый JavaScript.

Задача 3

АстрономияРегиональный9 класс2012Есть решение редакция rv_c612da5dcefbfaf3 ID p_681e913b776c2229

На каких широтах на Земле высота незаходящего Солнца в течение суток может изменяться ровно в два раза? Рефракцией и видимыми размерами Солнца пренебречь.

Решение

Показать решение

По условию задачи, Солнце является незаходящим светилом, а его высота в верхней кульминации вдвое больше, чем высота в нижней кульминации (обе величины – положительные). Очевидно, картина может наблюдаться в приполярных широтах. Запишем выражения для высоты светила в верхней и нижней кульминации, справедливые для обоих полушарий Земли:

h B = 90 ∘ − | δ − φ | , h_{\rm B} = 90^{\circ} - |\delta - \varphi|,
h H = − 90 ∘ + | δ + φ | . h_{\rm H} = -90^{\circ} + |\delta + \varphi|.

Здесь δ – склонение светила, ϕ – широта места наблюдения. По условию задачи

90 ∘ − | δ − φ | = 2 ⋅ ( − 90 ∘ + | δ + φ | ) = − 180 ∘ + 2 | δ + φ | . 90^{\circ} - |\delta - \varphi| = 2 \cdot (-90^{\circ} + |\delta + \varphi|) = -180^{\circ} + 2 |\delta + \varphi|.

Отсюда мы получаем:

2 | δ + φ | + | δ − φ | = 270 ∘ . 2 | \delta + \varphi | + | \delta - \varphi | = 270^{\circ}.

Для решения этого уравнения необходимо рассмотреть несколько случаев, учитывая, что дело заведомо происходит вблизи полюсов Земли. Если предположить, что широта ϕ положительна, то при любых возможных склонениях Солнца (не превышающих по модулю величину ε, равную 23.4°) величина (δ + ϕ) положительна, а величина (δ – ϕ) отрицательна. Тогда мы имеем

3 ϕ + δ = 270 ∘ , 3\phi + \delta = 270^{\circ},
ϕ = 90 ∘ − δ / 3. \phi = 90^{\circ} - \delta/3.

Учитывая, что широта не может превышать 90°, а модуль склонения – величину ε, получаем, что картина, описанная в условии задачи, может наблюдаться на широтах от (90° – ε/3) до 90°, т.е. от 82.2° до 90°.

Аналогичным образом, предполагая, что широта места наблюдения отрицательна, и раскрывая знак модуля в уравнениях, получаем диапазон широт в южном полушарии: от –90° до –82.2°.