Солнце в зените¶

Солнце в зените — положение Солнца в момент его наивысшего восхождения над горизонтом в конкретной точке земной поверхности, когда оно находится точно над головой наблюдателя, а его лучи падают вертикально вниз. В этот момент высота Солнца над горизонтом равна 90°, а его азимут не определён однозначно. Явление связано с вращением Земли вокруг своей оси и наблюдается в зоне между тропиками, где Солнце может оказаться в зените дважды в год.

¶Астрономическое определение

Зенит — верхняя точка небесной сферы, лежащая точно над головой наблюдателя. Высота светила над горизонтом измеряется в градусах от 0° (на горизонте) до 90° (в зените). Солнце достигает зенита, когда его центр проходит через зенит наблюдателя, то есть когда его высота равна 90°.

Для того чтобы Солнце могло пройти через зенит, наблюдатель должен находиться в зоне между Северным и Южным тропиками (23,5° с. ш. и 23,5° ю. ш.). Вне этой полосы высота Солнца в полдень никогда не достигает 90°: на широтах выше тропиков максимум высоты в полдень определяется формулой h = 90° − φ + δ, где φ — широта места наблюдения, δ — склонение Солнца.

¶Условия наступления

Солнце проходит через зенит в местный полдень, когда его азимут равен 180° (на Северном полушарии) или 0° (на Южном). В момент зенита лучи падают строго вертикально, и предметы не отбрасывают теней, либо тени находятся непосредственно под объектами.

Склонение Солнца меняется в течение года от +23,5° (летнее солнцестояние, около 21 июня) до −23,5° (зимнее солнцестояние, около 22 декабря). Следовательно:

На широте 20° с. ш. Солнце проходит через зенит дважды: около 20 мая и около 23 июля.
На экваторе зенитное положение наступает дважды в год — в дни равноденствий (около 20 марта и 23 сентября).
На тропиках (23,5°) зенит достигается один раз в год: на Северном тропике — в день летнего солнцестояния, на Южном — в день зимнего солнцестояния.

¶Наблюдаемые эффекты

В момент зенита Солнца наблюдаются характерные явления:

Отсутствие теней. Вертикальные предметы (столбы, деревья, люди) не отбрасывают горизонтальных теней; тень сокращается до минимума.
Максимальная освещённость. Солнечные лучи проходят минимальный путь в атмосфере, что уменьшает их ослабление и рассеяние.
Максимальная температура воздуха. Обычно наблюдается с задержкой в 1–2 часа после зенита из-за инерции нагрева земной поверхности.
Визуальное ощущение «высокого солнца». На экваторе и в тропиках в полдень Солнце почти не имеет видимого смещения по небу в течение нескольких минут.

¶Солнечная тень и зенитное солнце

Понятие зенитного Солнца имеет практическое значение в архитектуре и градостроительстве. В тропических и субтропических регионах проектирование зданий учитывает положение зенитного Солнца для расчёта солнцезащитных конструкций, навесов и ориентации окон. В дни, когда Солнце находится в зените, вертикальные поверхности фасадов получают минимальную освещённость, а горизонтальные — максимальную.