в солнечный день длина тени
Занятие по экспериментированию «Свет и тень»
Известно множество методов, с помощью которых по тени от Солнца можно определять стороны света и время. Они основаны на понимании того, как Солнце движется по небосводу в течение дня и какое направление показывают тени предметов в разное время суток, в том числе в полдень, утром и вечером. Далее мы рассмотрим самые известные из них, которые позволят путешественнику ориентироваться при утере средств навигации или поломке часов.
В северном полушарии такая тень в полдень указывает на север.
Нужно не только запоминать методы, но и понимать механизмы, на которых они строятся. Именно в этом случае всегда можно скорректировать метод под условия, в которых оказался человек. Если же этого не сделать, то в некоторых случаях такое невежество может привести к ошибкам и возникновению чрезвычайной ситуации.
Так, например, во многих Интернет-статьях и учебниках приводится метод ориентирования по стрелкам механических часов и Солнцу, о котором подробнее мы поговорим далее. Однако почти нигде не сказано, что конкретно в этом исполнении он работает только в северном полушарии, да и то выше тропической зоны. Если человек не понимает, откуда «растут ноги» у этого метода, он может легко допустить ошибку и, оказавшись в южном полушарии, неправильно определить стороны света, в результате чего заблудится.
Итак, что же это за базовые знания, без которых определить стороны света по тени не получится?
Теоретические основы
Все рабочие методы ориентирования по тени от Солнца опираются на доказанные факты. Разберем их подробнее.
Факт №1. Солнце всегда встает на востоке и садится на западе. Однако в высоких широтах во время полярного дня оно по нескольку недель вовсе не садится за горизонт, а полярной ночью — не встаёт над горизонтом.
Факт №2. В средних и высоких широтах северного полушария в полдень Солнце находится в южном направлении или, как еще говорят, на юге. В южном полушарии на том же удалении от линии экватора солнечный диск в полдень пересекает северное направление. На экваторе в полдень Солнце полгода находится на севере, полгода — на юге, а два дня в год оно проходит строго над головой. Об этом мы подробно рассказывали в отдельной статье.
Факт №3. В астрономический полдень тень, отбрасываемая вертикально расположенными предметами на ровную горизонтальную поверхность, будет самая короткая, поскольку в этот момент Солнце находится в своем зените, то есть в самой наивысшей точке траектории своего движения по небесной сфере.
Факт №4. Солнце движется по небосводу с угловой скоростью примерно равной 15 градусам в час.
Факт №5. Если стать лицом на север, то за спиной окажется юг, справа — восток, слева — запад.
Конкретно эта схема будет работать только в северном полушарии в средних и высоких широтах.
Конечно, нужно понимать, что это не само Солнце встает на востоке и движется по небосводу, а такое видимое движение связано с вращением Земли и нахождением на ее поверхности наблюдателя. Но для упрощения мы будем говорить не о вращении Земли, а о движении Солнца.
А теперь предлагаю непосредственно перейти к методам ориентирования по тени от Солнца.
Тень от карандаша (согнутая тень)
В случае, если вам нужно нарисовать тень, которая падает на несколько поверхностей (пол и стены), используйте те же самые шаги, просто слегка подкорректируйте их. Скажем, ваш карандаш находится рядом со стеной. Тень падает как на пол, так и на стену. Вот как вы это делаете:
Просто согните линию, когда она попадает на стену.
Нарисуйте линию от света через верхнюю часть карандаша, как показано.
Как определить стороны света по тени
Итак, как и обещал, рассмотрим несколько самых популярных методов.
Метод №1. По самой короткой тени от шеста. Этот метод основан на том, что в полдень тени от предметов самые короткие. Итак:
Если с момента отмечания первой точки тень начала удлиняться, это означает, что полдень уже прошел, и нужно ждать следующего утра, чтобы повторить все заново.
В большинстве способов ориентирования по Солнцу потребуются дополнительные построения.
Метод №2. С помощью тени от шеста по центру отрезка. Этот метод основан на том, что Солнце всходит на востоке и заходит на западе, а правая часть траектории его движения по небосводу является отражением левой. Для этого метода:
О других вариациях этих методов можно почитать в статье о том, где находится солнце в полдень…
Эти два метода позволяют относительно точно сориентироваться по тени от Солнца в любой точке планеты (кроме регионов вблизи полюсов и на самих полюсах) в светлое время, однако требуют много времени, что делает их малопригодными для человека, которому нужно ориентироваться в пути.
Метод №3. С помощью тени от шеста по двум точкам. Этот метод основан на знании того, что солнце встает на востоке и садится на западе, а тени от предметов движутся с запада на восток, правда, далеко не всегда по прямой линии. Для ориентирования этим способом:
Данный метод, как и предыдущие, может быть использован в любой точке мира в светлое время, но отличается от них своей быстротой. Однако с точностью у этого метода бывают проблемы.
Дело в том, что тень от шеста в большинстве случаев вычерчивает в течение дня не прямую линию, а изогнутую, при этом по отношению к положению шеста эта линия может быть, как вогнутой, так и выгнутой, в зависимости от широты и времени года. Если не учитывать эти моменты, можно получить колоссальную ошибку, поэтому приведу свои рекомендации, которые позволят использовать данный метод с максимальной эффективностью. Таких рекомендаций всего две.
Рекомендация №1. Пользоваться этим методом лучше в марте и сентябре. Он дает максимальную точность в течение всего дня в дни весеннего и осеннего равноденствий, так как именно в эти дни тень «вычерчивает» прямую линию. Чем дальше отодвигаться по календарю от этих дней, тем больше будет ошибка.
Рекомендация №2. Ориентироваться с помощью этого метода лучше в середине дня. В любой день года наилучшие результаты данный метод показывает в обеденное время. Чем дальше от солнечного полудня, тем ошибка метода больше. Причем ошибка может удвоиться, если, например, сориентироваться за 3 часа до полудня, а затем повторить измерения, спустя 3 часа после полудня.
Метод №4. Ориентирование по тени и часам. Этот метод основан на том, что в 12 часов дня Солнце в северном полушарии находится примерно на юге, а в южном — на севере, в 6:00 — примерно на востоке, а в 18:00 — примерно на западе. Соответственно тень, отбрасываемая человеком, падает в противоположном от Солнца направлении.
Так, например, если в полдень стать спиной к Солнцу, то в северном полушарии тень будет направлена на север, в южном полушарии — на юг. Если в 6 часов утра повернуться спиной к Солнцу, то тень покажет на запад, а если то же самое проделать в 6 часов вечера, то тень расположится в восточном направлении. Определив таким образом одну сторону света, далее можно найти и все остальные.
Типичная для северного полушария картина.
Если ориентироваться приходится в пути, то нет необходимости каждый раз искать ровную площадку, чтобы воткнуть в нее палку и выжидать после этого четверть часа. Достаточно один раз сориентировавшись, понять, с какой стороны находится Солнце и в дальнейшем выбирать путь, относительно его положения на небосводе. Например, если повернувшись в нужном направлении, человек видит Солнце справа, то и во время перехода, он должен его удерживать справа. В этом случае с течением времени можно делать поправку на скорость движения Солнца, а во время отдыха уточнять направление, используя описанный метод.
Применяя этот метод важно помнить о переводе в некоторых странах часов на летнее время и о том, что Солнце в полдень в районе тропиков и экватора может в течение года быть, как с северной стороны, так и с южной, о чем мы рассказывали в отдельной статье. Кроме того, в ней же мы рассказывали и о других эффектах, влияющих на положение Солнца в полдень, а значит и негативно сказывающихся на точности описанного метода.
Метод №5. Ориентирование по тени от спички и механическим часам со стрелками. Этот метод описывается в некоторых учебниках по военному делу и основан на понимании того, что в северном полушарии Солнце движется по небосводу по часовой стрелке с угловой скоростью равной 15 градусам в час. Для того, чтобы сориентироваться по этому методу в северном полушарии:
Этот метод хорошо работает только в тех случаях, когда Солнце, проходя свою наивысшую точку, оказывается невысоко над горизонтом. Чем выше оно будет в полдень, тем большую ошибку даст данный метод.
Дело в том, что скорость проекции Солнца на горизонт не только не совпадает с угловой скоростью Солнца, но и различается в течение дня. Эти различия тем больше, чем выше солнечный зенит.
Именно поэтому данный способ ориентирования лучше всего использовать в высоких широтах. В средних широтах им лучше пользоваться в зимнее время года, когда Солнце находится на небольшой высоте над горизонтом. В тропиках и на экваторе данный метод обычно не используют, поскольку здесь Солнце в любое время года находится высоко над горизонтом, а значит и ошибки будут очень большими.
В этом методе, как и в предыдущем, следует учитывать перевод часов на летнее время. Другие нюансы обычно не учитывают, поскольку метод все равно дает достаточно большую погрешность и предназначен в первую очередь для приблизительного нахождения сторон света.
В принципе, можно немного снизить погрешность, подняв край циферблата, на который нанесена цифра «12» на угол равный разнице 90 градусов и широты местности, в которой находится человек. Например, для широты 35 градусов, часы нужно приподнять на угол 55 градусов. Но, как показала моя практика, такой наклон в некоторых ситуациях не только не уменьшает ошибку, но и увеличивает ее, поскольку расположить спичку точно перпендикулярно циферблату, удерживая ее пальцами, и без того трудно, чего уж там говорить про вариант с наклоном циферблата. А ведь в том числе и от точности установки спички будет зависеть результат ориентирования.
В южном полушарии этот метод нужно изменить, иначе он будет показывать результаты далекие от истины. Лично я в этом случае представляю циферблат с цифрами, расположенными против часовой стрелки. Соответственно, если на часах 10 часов утра, я представляю часовую стрелку, показывающую на цифру «2», если на часах 16:00, то представляю стрелку, показывающую на «8». Далее поступаю так, как описано в методе, но ориентируясь не на настоящую стрелку, а на воображаемую.
Этот метод хорош для приблизительного нахождения сторон света и обычно дает самые большие ошибки по сравнению с рассмотренными ранее методами. Но в отличие от них, он позволяет сориентироваться в течение десятка секунд, что очень практично и позволяет определить стороны света почти на ходу.
Искусственный (точечный) свет
Точечный свет намного ближе к нам. Мы можем позиционировать его более точно в нашей среде — мы можем точно сказать, насколько далеко и насколько высоко он находится от объекта.
Надо знать:
1 — Источник света (желтая точка)
3 — Точка заземления источника света — положение источника света на поверхности (зеленая точка)
4 — Линия, соединяющая точку заземления источника света и нижнюю часть объекта (черная линия)
5 — Линия, соединяющая источник света (1) и верхнюю часть объекта (красная точка), служит для определения конечной точки тени (6)
6 — Конечная точка тени на поверхности
Это правило применяется для обоих типов источника света и для всех форм и объектов. Существует только одно отличие:
Естественный свет
Линии (4) параллельны, поскольку источник света находится очень далеко, поэтому нам не нужно рисовать желтую точку (1). Линии (5) также параллельны по той же причине.
Прожектор
Каждая угловая точка соответствует приведенному выше правилу, чтобы сформировать точную форму тени.
Как определить время по тени
Методы определения времени по тени базируются на тех же знаниях, что и методы ориентирования.
Солнечные часы — один из самых древних инструментов, позволяющих по направлению тени определить время дня.
Существует множество способов определить время по тени, отбрасываемой объектом, на который светит Солнце. Разберем некоторые из них, но перед этим заметим, что и в этих методах для повышения точности нужно учитывать факторы, влияющие на расхождение между астрономическим и «земным» временем.
Метод №1. По самой короткой тени. На ровной горизонтальной площадке вертикально расположенный ровный объект, например, вкопанный шест, будет отбрасывать самую короткую тень в 12 часов дня.
Метод №2. По востоку и западу. Тень будет «указывать» на запад примерно в 6 часов утра, а на восток — примерно в 6 вечера. Этот метод тем точнее, чем ближе день, в который пытаются определить время, к дате весеннего или осеннего равноденствия.
Метод №3. По северу и югу. Солнечный диск пересечет северное или южное направление (в зависимости от полушария, а в тропиках и на экваторе — от времени года) в 12 часов дня.
Отдельно нужно рассказать про Заполярье. В северном полушарии во время полярного дня Солнце будет пересекать южное направление в 12 часов дня, но также оно может пересекать и северное направление, не опускаясь за горизонт, что будет соответствовать 12 часам ночи. В южном полушарии все наоборот: через север Солнце пройдет в полдень, через юг — в полночь.
Метод №4. По теневому углу. В этом методе определяется угол между самой короткой тенью воткнутого в землю шеста, которая соответствует солнечному полдню, и тенью в данный момент времени. Этот угол делится на скорость движения Солнца по небосводу — получается время. Если тень находится западнее, то есть полдень еще не настал, то полученное время отнимают от 12 часов дня, если же восточнее, то прибавляют к 12 часам дня.
Например, в средних широтах северного полушария тень в данный момент времени указывает на северо-запад, а угол с направлением на север (направление самой короткой тени) составляет 30 градусов. Мы знаем, что тень от Солнца движется с запада на восток со средней скоростью 15 градусов в час, а также, что в 12 часов дня тень должна указать на север. Из этого всего рассчитываем, через какое время тень укажет на север: 30/15=2 часа. Это значит, что до 12 часов дня осталось еще 2 часа, а значит на часах в данный момент времени 12–2=10 часов утра.
Последний метод хорошо работает в высоких широтах (лучше всего во время полярного дня вблизи полюсов), в то время, как вблизи экватора дает очень большие ошибки, и пользоваться им не рекомендуется. Тем не менее, из всех описанных ранее методов этот позволяет определить время не только в 6 часов утра, 6 вечера и в полдень, но и в любой момент в середине дня.
Конечно можно потратить один солнечный день, сделав примитивные «одноразовые» солнечные часы, воткнув палку в землю и делая пометки на конце тени через каждый час. Такие часы еще несколько недель после будут показывать достаточно точное время, пока солнечный зенит не сместится по вертикали на значительное расстояние. Но для этого метода понадобится дополнительный день и обычные часы, что немного теряет смысл. Какой смысл делать солнечные часы, когда есть обычные?
На самом деле способов ориентирования и определения времени по тени значительно больше, но нет смысла описывать их все. Сегодня я попытался лишь осветить суть этих методов, механизмы, заложенные в их основе, и продемонстрировать все это на популярных методах. Понимая эти механизмы, каждый сможет не только пользоваться описанными и проверять на работоспособность найденные в различных источниках методы, но и придумывать свои собственные, удобные в той или иной ситуации.
Если же говорить об упомянутых методах, то не получится выбрать самый лучший: каждый из методов имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому так важно пользоваться ими всеми, подбирая оптимальный под сложившиеся условия.
Автор: Максим Чечетов
Тень от карандаша (плоская тень)
Начните, опять же, с определения положения вашего источника света на поверхности пола. Обратите внимание, что в этом случае объект (карандаш) ближе к нам, чем источник света.
Соедините точку источника света на полу с нижней плоскостью объекта.
Теперь нарисуйте линию (луч света) от источника света через верхний кончик карандаша. Это определит длину тени.
Способ определения высоты дерева или другого предмета по своему росту и длине тени.
Если на ровном месте измерить шагами длину своей тени, а затем длину тени, отбрасываемой деревом илипредметом, то искомую высоту легко вычислить из пропорции :
АК/ак = КЕ/ке
где АК — высота дерева (В), КЕ — тень дерева (D), ак — ваш рост (b), ке — ваша тень (d).
Например длина вашей тени d равна трем шагам, тень дерева D равна девяти шагам, то есть тень дерева длиннее вашей тени в три раза. Если принять ваш рост за 1,5 метра, то высота дерева будет В = 1,5 х 3 = 4,5 метра.
От чего зависит длина тени? Почему летом ближе к полудню «тени становятся короче и уходят в самих себя, как рога улитки»? Как измерить высоту дерева по тени?
«Налим», 1885 год
Антон Павлович Чехов
«…Начинается ругань… А солнце печёт и печёт. Тени становятся короче и уходят в самих себя, как рога улитки… Высокая трава, пригретая солнцем, начинает испускать из себя густой, приторно-медовый запах. Уж скоро полдень, а Герасим и Любим всё ещё барахтаются под ивняком. Хриплый бас и озябший, визгливый тенор неугомонно нарушают тишину летнего дня…»
От чего зависит длина тени? Почему летом ближе к полудню «тени становятся короче и уходят в самих себя, как рога улитки»? Как измерить высоту дерева по тени?
Обсуждение вопроса:
Длина тени и её направление зависит от местонахождения источника света. Направление и длина теней изменяются в течение дня. Самая короткая тень отбрасывается одним и тем же предметом в полдень, более длинные – утром и вечером. В средних широтах только летом в полдень солнце приближается к зениту и шлёт тогда почти отвесные лучи. Чем ниже солнце над горизонтом, тем длиннее тень.
По направлению теней можно судить о сторонах горизонта: в полдень солнце светит с юга, а тень будет указывать на север, утром солнце светит с востока, а вечером – с запада.
В солнечный день не составляет труда измерение высоты предмета, например, дерева, по его тени.
Нужно всего лишь руководствоваться следующим правилом: высота измеряемого дерева во столько раз больше высоты известного вам предмета, например, палки, во сколько раз тень от дерева больше тени от палки. Если при нашем измерении тень от палки будет в два раза больше длины палки, то высота дерева будет в два раза меньше длины его тени. В том случае, когда тень от палки будет равна её длине, высота дерева также будет равна длине своей тени.
Экспериментальная деятельность детей с тенью на прогулке
Марина
Экспериментальная деятельность детей с тенью на прогулке
Цели:
— продолжать создавать условия для экспериментальной деятельности детей;
— формировать интерес к экспериментальной деятельности;
— вовлекать детей в экспериментальную деятельность;
— познакомить детей с таким явлением, как тень;
— развивать внимание, наблюдательность;
— учить рассказывать о своих предположениях.
Материал для проведения экспериментальной деятельности:
— выбрать для проведения экспериментальной деятельности солнечный день;
— вертикальный шест для отбрасывания тени на асфальте.
Описание экспериментальной деятельности.
«От кого мои друзья, убежать никак нельзя!
Неотвязно в ясный день, рядом с нами бродит… (тень)».
— все ли предметы отбрасывают тень?
— может ли тень перемещаться?
— всегда ли тень может быть одного размера?
Обобщая ответы, рассказываю ребятам о том, что тень – это та область пространства, в которое не попадает свет от источника – Солнца, лампы. Солнце отбрасывает тень от всех предметов.
Предлагаю ребятам подтвердить эти утверждения экспериментальным путём.
Этапы экспериментальной деятельности:
1. Устанавливаем с ребятами на площадке участка группы вертикальный шест (мы использовали основание для детской пирамидки).
Рассматриваем с ребятами тень, которую отбрасывает на асфальт вертикальный шест.
Ребята мелом отмечают положение и длину тени.
Ребята проявляют интерес к эксперименту и между играми не забывают понаблюдать за изменениями, происходящими на нашей экспериментальной площадке.
2. Проходит ровно 1 час, и ребята отмечают, что тень от вертикального шеста переместилась.
Снова ребята мелом отмечают новое положение тени и её длину.
И опять во время самостоятельных игр ребята подходят к экспериментальной площадке и замечают даже самые незаметные изменения.
3. Проходит ещё 1 час, время – полдень, ребята с удивлением отмечают, что тень, которую отбрасывает вертикальный шест, опять переместилась.
И снова ребята мелом отмечают новое положение тени и её длину.
Во время наблюдений ребята замечают, что тень не только меняла своё положение, она становилась короче.
Рассказываю ребятам о том, что такой устанавливаемый шест – гномон, который при солнечном освещении отбрасывает тень, в древние времена был первыми примитивными часами. По длине и направлению этой тени люди определяли время дня. В течение дня тень передвигалась и изменялась её длина. В полдень тень была самая короткая.
Гномоном могут быть любые предметы. По солнечным часам можно ориентироваться только в дневное время.
Вывод.
Изменение длины тени зависит от положения Солнца над горизонтом.
В полдень Солнце находится на юге.
Длина тени от Солнца показывает направление на Север.
Чем выше Солнце, тем короче тень.
Чем ниже Солнце, тем тень длиннее.
В полдень самая короткая тень.
Игра с тенью «Повторюшка».
Ребята встают спиной к Солнцу и наблюдают за своей тенью на асфальте. Отмечают, что все их движения тень «повторяет!»
Игра проводится под проговаривание слов:
«Ты упала мне под ноги, растянулась на дороге.
И нельзя тебя поднять, и нельзя тебя прогнать.
На меня ты так похожа, будто я шагаю лёжа!»
Объясняю ребятам, что если встать к Солнцу спиной, то тень укажет на Север. Значит, сзади будет юг, справа – восток, слева – запад.
Вот такие интересные эксперименты можно проводить во время прогулки.
Всем коллегам большое спасибо за внимание и поддержку!
Экспериментальная деятельность на прогулке «Цветные льдинки» Зима – время чудес и интересных открытий. Это самое время, чтобы заняться экспериментами со льдом. Для того, чтобы этот процесс сделать.
Конспект открытого просмотра НОД «Экспериментальная деятельность на прогулке» ПРОГРАММНОЕ СОДЕРЖАНИЕ: Наблюдать за ветром, учить проводить опыты с воздухом, делать выводы. Учить определять силу ветра с помощью прибора.
Опытно-экспериментальная деятельность детей дошкольного возраста. При правильной, целенаправленной и систематичной познавательной деятельности у ребенка будут успешно формироваться все личностные черты,.
Совместная деятельность детей на прогулке «На прогулке мы играем и здоровье укрепляем» (младшая группа) Цель: Формировать у детей представления о здоровом образе жизни. Задачи: 1. Используя закаливание детей водой и песком, укреплять здоровье.
Экспериментальная деятельность детей (фотоотчет) «Обнаружение воздуха в пространстве» ОПЫТ №1 ЦЕЛЬ: ощутить давление воздуха при помощи бумажного веера. Ход эксперимента:детям предлагается.
«Волшебница вода». Экспериментальная деятельность детей старшей группы Тема: «Волшебница вода» Программное содержание: поддерживать и развивать у детей познавательный интерес к исследованиям,связанные с водой;.