Тропики и подсолнечная точка

В Гонолулу на 21.3° с. ш. полуденное Солнце бывает прямо над головой дважды в год: примерно 26 мая и 15 июля.

Точка под Солнцем

В любой момент на Земле есть ровно одно место, где Солнце находится строго над головой, на высоте 90°. Географы называют его подсолнечной точкой. Её широта равна склонению Солнца, величине, показанной на индикаторе «Солнце в зените на широте». Из-за вращения Земли подсолнечная точка за сутки обегает планету на запад. Поскольку Земля движется по орбите с наклонённой осью, в течение года эта точка также смещается на север и юг, никогда не удаляясь от экватора больше чем на 23.44°.

Календарь подсолнечной точки совпадает с календарём времён года. В мартовское равноденствие она пересекает экватор, двигаясь на север. В июньское солнцестояние достигает самой северной широты, 23.44° с. ш., Северного тропика, и поворачивает назад. В сентябрьское равноденствие снова пересекает экватор, направляясь на юг, а в декабрьское солнцестояние достигает 23.44° ю. ш., Южного тропика. Слово solstice происходит от латинского выражения «солнце стоит», потому что перед поворотом Солнце словно замирает.

Высота полуденного Солнца в любой точке

Зная широту подсолнечной точки δ, легко найти высоту полуденного Солнца на любой широте φ: из 90° вычти разность широт, то есть 90° − |φ − δ|. Если стоишь в подсолнечной точке, разность равна нулю, и Солнце находится на высоте 90°. При удалении от неё на каждый градус широты полуденное Солнце опускается на один градус. На экваторе в равноденствие его высота равна 90°. В Сиднее (33.9° ю. ш.) в декабрьское солнцестояние она составляет 90° − |−33.9° + 23.44°| ≈ 79.5°, а в июньское лишь около 32.7°.

Жизнь в тропиках

Полоса между двумя тропиками представляет собой единственную часть Земли, где Солнце вообще может оказаться прямо над головой. В каждой точке внутри неё это происходит дважды в год: когда подсолнечная точка проходит на север и когда возвращается. Гонолулу на 21.3° с. ш. находится близко к Северному тропику, поэтому две даты, примерно 26 мая и 15 июля, разделены всего семью неделями. Вблизи экватора между двумя датами около шести месяцев, и они близки к равноденствиям.

Поскольку в тропиках полуденное Солнце всегда высоко, поступающая за день энергия меняется в течение года гораздо слабее, чем на более высоких широтах. Продолжительность дня тоже меняется мало. Поэтому во многих тропических районах температуры «лета» и «зимы» почти не различаются. Сезоны там определяются дождями. Например, Бюро метеорологии Австралии делит год в северных тропиках страны на влажный сезон (с октября по апрель) и сухой (с мая по сентябрь), а не на четыре температурных сезона.

Правило можно использовать и в обратную сторону, как когда-то делали моряки. Измерь высоту полуденного Солнца, найди склонение для этой даты в альманахе и получи свою широту: φ = δ ± (90° − высота в полдень). Если подсолнечная точка находится на экваторе, а полуденное Солнце на высоте 60° над южным горизонтом, ты находишься на 30° севернее экватора. До спутникового позиционирования мореплаватели веками делали это с помощью секстанта.