Визначення сторін горизонту за Сонцем

Усі методи орієнтування за Сонцем засновані на розумінні того, де Сонце встає, де сідає і як рухається щодо сторін світла протягом доби. Незважаючи на те, що в русі Сонця з неба є особливості в залежності від широти місцевості і пори року, загалом з астрономічної точки зору його пересування дуже стабільно. Сонце завжди встає на східній стороні планети і сідає на західній (хоча строго на сході воно сходить лише в окремі дні, так само як і лише два дні на рік сідає строго на заході), в тій чи іншій півкулі в той чи інший сезон у конкретне час доби воно знаходиться у конкретній точці небесної сфери. Знаючи ці залежності, можна за становищем світила визначити власне розташування та необхідний напрямок руху з достатньою для цілей орієнтування точністю.

Траєкторія “руху” зеніту Сонця протягом року за полярним колом

Відомо безліч методів орієнтування за Сонцем, у тому числі з годинником і без нього, з гномоном, з різними побудовами на землі і просто зі спостереженням Сонця на небі.

Однак перед тим, як розповідати про конкретні методи, що дозволяють визначити сторони світла Сонцем, необхідно розібратися з теоретичною основою цих методів. Не розуміючи теорії, є ризик використовувати більшість способів орієнтування неправильно через їхню залежність від широти місцевості та часу. А такі помилки можуть загрожувати дезорієнтацією та небезпекою для життя. Саме завдяки теорії в заучуванні методів орієнтування не буде потреби: людина сама зможе придумати свій метод, спираючись на розуміння процесів, що лежать в основі всіх способів орієнтування за Сонцем.Наведені тут приклади дозволять краще розібратися в питанні і підштовхнуть думку в потрібному напрямку.

Теоретичні засади

Тут перерахуємо аксіоми, доведені факти та деякі висновки, що йдуть з них.

Істина №1. Земля обертається навколо Сонця.

Істина №2. Обертання Землі, якщо дивитися зверху на північний полюс, здійснюється проти годинникової стрілки. З цього випливає, що Сонце на початку висвітлює східніші регіони. Для спостерігача, що знаходиться на Землі, це виглядає так, ніби Сонце встає на сході і сідає на заході.

З цієї ж істини випливає, що Сонце в середині свого руху, тобто в проміжку між сходом і заходом, що відповідає середині дня, для спостерігача буде в найвищій точці своєї траєкторії руху — зеніті. В цей же час воно перебуватиме на лінії північ-південь.

Якщо уявити, що спостерігач знаходиться у північній півкулі, то вийде, що Сонце для нього рухається небесною сферою зліва направо. Якщо ж спостерігач переміститься у південну півкулю (наприклад, в Австралію), тоді рух Сонця йому буде праворуч наліво. Але це правило чітко працює тільки в середніх і високих широтах, а в тропічних зонах і на екваторі воно може змінюватися у зв'язку з явищем, про яке розповімо далі.

Істина №3. Вісь обертання Землі нахилена по відношенню до Сонця на кут 23,44 градуса. Це в поєднанні з тим, що Земля обертається навколо Сонця, призводить до того, що в різні пори року для спостерігача, що знаходиться в одній точці Землі, траєкторія руху Сонця по небесній сфері зміщуватиметься то вище, то нижче.

При вищому положенні Сонця над горизонтом його промені будуть падати на поверхню Землі під тупішим кутом, а значить на одиницю площі потрапить більше світла, ніж у разі нижчого положення Сонця, — на цій території потеплішає і з часом настане літо. Зворотний процес призведе до похолодання та настання зими.

Через нахил земної осі виходить, що коли в північній півкулі настає зима, у південну півкулю приходить літо, і навпаки.

Розуміючи ці процеси, нескладно здогадатися, що Сонце сходитиме суворо на сході і заходитиме суворо на заході лише в дні весняного та осіннього рівнодень, коли довжина дня дорівнює довжині ночі. З березня по вересень Сонце підніматиметься на північному сході і сідатиме на північному заході, а в період з вересня по березень сходитиме на південному сході і сідатиме за горизонт на південному заході.

Щоб сказати, де Сонце буде опівдні, потрібно знати, в якій точці Землі буде спостерігач.

Наприклад розглянемо період із червня до грудня у північній півкулі. У цей період у середніх та високих широтах Сонце буде на півдні. На екваторі Сонце буде спочатку на півночі, а потім опиниться на півдні. У районі тропіків картина буде схожа з картиною на екваторі за тим лише винятком, що в північній стороні Сонце буде менше днів, і тим більше буде виражена ця відмінність, чим далі від екватора і ближче до помірної зони буде спостерігач.

У період із червня по грудень у північній півкулі спостерігатиметься зворотна картина. Зазначимо, що стабільність буде лише у середніх та високих широтах: тут Сонце протягом усього року опівдні перебуватиме на півдні.

Дивлячись на цю схему, можна прорахувати перебування полуденного Сонця та у південній півкулі. Тут у порівнянні з північною півкулею все буде навпаки.

Істина №4. Земля обертається з кутовою швидкістю приблизно 15 градусів за годину. Тому і спостережуваний із Землі рух Сонця по небосхилу відбувається приблизно з тією ж швидкістю.

Істина №5. Якщо стати обличчям на північ, то за спиною опиниться південь, праворуч схід, а ліворуч - захід.

Ну ось, з теоретичною частиною розібралися, а отже час переходити безпосередньо до розгляду методів орієнтування за Сонцем.

Як визначити сторони світла по Сонцю

Існує безліч різних способів орієнтування, але ми розберемо лише п'ять із них, які дозволять зорієнтуватися майже в будь-якій ситуації, коли на небі видно Сонце.

Спосіб №1. По годинах та Сонцю

Ми вже знаємо, де має знаходитися Сонце о 6 годині ранку, 6 годині вечора і о 12 годині дня, а значить у цей час, який можна визначити по годинниках, можна точно знайти сторони світу.

Наприклад, о 18:00 Сонце має бути на заході. Це означає, що якщо в цей час стати таким чином, щоб Сонце виявилося точно ліворуч, то перед нами буде північ, за південь, а праворуч — схід.

Спосіб №2. По тіні від жерди

Оскільки в середині дня Сонце знаходиться на максимальній висоті, тіні, що відкидаються вертикально розташованими прямими об'єктами (наприклад, стовпом електропередач), будуть найкоротшими. Найкоротша тінь означатиме, що Сонце знаходиться на лінії північ-південь. А де саме — на півночі чи півдні залежить від півкулі, а в тропічній та екваторіальній зоні, як пам'ятаємо, — і від пори року.

Докладно про цей метод ми розповідали в окремій статті.

Ці два методи дозволяють зорієнтуватися у будь-якій точці світу у ясний день. Однак для людини, що рухається маршрутом, вони незручні, тому що не дають можливості зорієнтуватися в будь-який час дня, відмінне від 6, 12 і 18 годин. Тому розберемо найбільш вдалий для цього випадку метод.

Спосіб №3. За двома тіньовими точками

Оскільки Сонце завжди рухається зі сходу на захід, тінь, що відкидається предметами, що знаходяться в його променях, рухатиметься у протилежному напрямку. Таким чином, якщо на рівній горизонтальній площадці двічі з невеликим (15-20 хвилин) проміжком часу відзначити положення кінця тіні, то вийдуть дві точки. Якщо ці точки з'єднати прямий, вона приблизно відповідатиме напрямку захід-схід (перша точка вказуватиме на захід, друга - на схід). Знаючи дві сторони світу, неважко знайти й інші.

Однак і цей метод має свої недоліки. Він вимагає наявності рівного горизонтального майданчика, тому не завжди може бути втілений у життя коректно. Наприклад, у гірській місцевості або у людей, що сидять у човні, що рухається, з ним можуть бути проблеми.

Найпростіша побудова за допомогою тіней, що дозволяє знайти напрямок на північ

У зв'язку з цим розглянемо ще один метод, для якого не обов'язково наявність рівної горизонтальної поверхні.

Спосіб №4. По Сонцю та годинникам зі стрілками

Цей метод заснований на тому, що Сонце рухається вдвічі швидше, ніж годинникова стрілка годинника, тобто за той час, поки годинникова стрілка здійснює поворот, наприклад, на 30 градусів, Сонце проходить шлях по небосхилу рівний 60 градусів.

Для того, щоб знайти напрям північ-південь:

1. Годинник має горизонтально циферблат вгору.
2. Годинникову стрілку направляють у бік Сонця, а точніше у бік проекції на горизонт.
3. Визначають напрямок на південь чи північ (залежно від точки на земній кулі, де знаходиться людина). Для цього проводять бісектрису з кута, утвореного годинниковою стрілкою та цифрою «12» — це буде напрям на південь (північ).

Зверніть увагу, що якщо це 6 годин ранку, то бісектриса покаже на цифру «9», якщо ж 6 годин вечора, то на цифру «3» на циферблаті. Часто саме в цьому моменті у людей, що вивчають даний спосіб, виникають питання і плутанина.

Слід зазначити, що цей спосіб коректно працює лише у північній півкулі, коли Сонце рухається зліва направо. В інших регіонах при зворотному русі Сонця метод необхідно змінити.

Але що робити, якщо годинник не механічний, а електронний без стрілок, або єдиним джерелом, з якого можна дізнатися час, є радіоточка? Спеціально для цього випадку я вигадав свій метод, яким з успіхом користуюся вже не перший рік.

Спосіб №5. За Сонцем та часом

Він заснований на розумінні того, що Сонце рухається небом зі сходу на захід з кутовою швидкістю 15 градусів на годину, а в 12 годин розташовується на лінії північ-південь. Спосіб реалізується наступним чином:

1. Визначається скільки часу залишилося до полудня (12:00) або скільки минуло після полудня.
2. Знаючи час і швидкість Сонця, визначається кут, на якому Сонце буде знаходитись щодо напрямку північ-південь.
3. Якщо опівдні ще не настав, то від Сонця, а точніше його проекції на горизонт, по ходу його руху відкладається одержаний у результаті розрахунків кут. Якщо опівдні вже минув, цей кут відкладається від Сонця в протилежний бік.Таким чином знаходиться напрямок північ-південь.

Якщо опівдні ще не настав, тоді треба стати так, щоб Сонце було праворуч. Якщо ж час перевищив опівдні, тоді треба стати так, щоб Сонце виявилося лівіше. І тут перед обличчям виявиться північ, а й за спиною — південь.

Докладніше про цей метод сказано у статті про гномон.

Останні два способи дають найменшу помилку у високих широтах протягом полярного дня, поки Сонце видно над горизонтом, а також у середніх широтах у зимовий період, коли Сонце високо не піднімається над горизонтом. У тропіках і на екваторі ці способи дають великі помилки через те, що Сонце опівдні розташоване найвище над горизонтом, і у цих регіонах орієнтуватися з допомогою них рекомендується.

Зауважимо, що у всіх зазначених способах, де використовуються показання часу, потрібно робити поправку з урахуванням переведення годинника на літній час, а також при необхідності отримання більш точних результатів — і на інші фактори, що впливають на відхилення у показаннях земних та астрономічних годинників.

Всі перелічені методи орієнтування за Сонцем надійні і можуть бути використані як аварійні методи в умовах, коли з якихось причин не вдається скористатися сучасними приладами, призначеними для цих цілей.

Ці методи надійніші за методи орієнтування за мохом, квартальними стовпами, церковними хрестами, які так часто описуються в спеціальній літературі. Також у більшості випадків ці методи практичніші за методи орієнтування за зірками, оскільки найчастіше групі або людині, яка опинилась в аварійній ситуації, доводиться долати маршрут саме у світлий час доби, коли ймовірність травми мінімальна і простіше розглянути навколишню місцевість та орієнтири на ній.