Связь широты и продолжительности дня при солнцестоянии
 
  В настоящее время для определения продолжительности дня при солнцестоянии предлагается формула
 
                D=24 – (24/180)*arcos(tgφ*tg(arcsin(sinά*sinδ)))
 
Или, соответственно, для вычисления широты
 
                φ = arctg(cos(180-D*7.5)/tg(arcsin(sinά*sinδ)))
 
где D – продолжительность дня; φ – широта места; ά – широта тропиков, сейчас 23027’; δ – угол, который Земля прошла с момента весеннего равноденствия, для момента летнего солнцестояния 900 .
    Птолемей пользовался, конечно, другой формулой.   
 
На рисунке небесной сферы ABГD – полуденный круг, BHED – линия небесного экватора, BHED – линия горизонта в точке местности. Точка H является точкой восхода Солнца в момент зимнего солнцестояния. Требуется найти дугу BZ, которая равна значению широты места наблюдений.
   Время движения Солнца от H до полуденной линии (дуга QA) составит 1/2 дня, дуга QEГ соответствует половине ночи. Следовательно,” …дуга ЕQ, представляющая собой половину разности между продолжительностью наибольшего или наименьшего дня и продолжительностью равноденственного дня ”. Птолемей доказал несколько теорем, позволяющих решать задачи на сфере. Они основаны на применении разработанной им таблицы хорд и связывают определенными соотношениями хорды под удвоенными дугами на сфере. Например, доказано соотношение
 
                              QA2x/AE2x =(QZ2x /ZH2x)*(HB2x /BE2x),
 
  Где под обозначением дуги с символом 2x подразумевается длина хорды под дугой вдвое большей указанной. В данном соотношении дуга AE = 900 , хорда  под удвоенной дугой AE2x=120 единиц. Дуга QZ=900 , хорда QZ2x=120.  Дуга BE=900 , хорда BE2x=120. Дуга QA=900 – QE, где QE=(MAXдень-12h)*150 /2 . Хорда QA2x берется из таблиц хорд. Дуга ZH=900 – 23051’20”, хорда из таблиц ZH2x109;44,53 частям. В указанном соотношении неизвестным является HB2x , которое равно
 
                                   HB2x = QA2x*109;44,53/120.
 
  Зная хорду HB2x , можно найти хорду BZ2x из соотношения
                                      
                                      QE2x/QA2x =(HE2x /HB2x)*(BZ2x /ZA2x)
или                               
                                      BZ2x = (QE2x* HB2x * 120)/( QA2x* HE2x),              
 
где    ZA2x=120ед (ZA= 90); (HE=90 - HB); HE2xберется из таблиц.     
 
      По значению хорды BZ2x  из таблицы хорд выбирается значение угла, половина которого равна широте определяемой точки.  Точности определения широты можно оценить по приведенным ниже соотношениям:
 
   Продолжительность макс. дня             Широта места
 
              15h 25min                                         4421.8’
 
              15h 30min                                         4500.2’
 
              15h 35min                                         4537.8’
 
              15h 45min                                         4645.2’
 
              15h 50min                                         4724.3’
 
              1555min                                         4757.9’
 
 
Как видно, 10 минутная ошибка в измерении продолжительности дня дает ошибку порядка 1 градуса в широте. Чем и с какой точностью измерялась продолжительность дня в античное время можно только догадываться. К тому же здесь не учитывается влияние земной рефракции, которая увеличивает видимую протяженность дня на величину порядка 5 минут и носит систематический характер. Похоже, что определять широту по продолжительности светового дня довольно сложно.
 
                  В оглавление            <- назад      вперед ->