فهم مسار الشمس
ترسم الشمس كل يوم في السماء قوسًا يتوقف شكله على خط العرض والتاريخ. يشرح هذا الدليل المفاهيم التي يعرضها SunPath 3D — الشروق والغروب والشفق والسمت والارتفاع والظل — وطريقة حسابها.
السمت والارتفاع: تحديد موقع الشمس
يُحدَّد موقع الشمس كما يُرى من أي مكان بزاويتين. يعطي السمت الاتجاه على الأفق بالدرجات بدءًا من الشمال (90° = الشرق، 180° = الجنوب، 270° = الغرب). ويعطي الارتفاع الزاوية فوق الأفق، من 0° حتى 90° عند سمت الرأس.
مراحل الضوء
| المرحلة | ارتفاع الشمس | ما نلاحظه |
|---|---|---|
| الليل | أقل من −18° | سماء مظلمة، ولا أثر لضوء الشمس المتشتت. |
| الفجر / الغسق الفلكي | من −18° إلى −12° | تبدأ السماء بالانفراج؛ وتختفي النجوم الخافتة. |
| الفجر / الغسق البحري | من −12° إلى −6° | يعود خط أفق البحر مرئيًا. |
| الفجر / الغسق المدني | من −6° إلى −0.833° | ضوء كافٍ لمعظم الأنشطة دون إنارة. |
| الشروق / الغروب | −0.833° | تلامس الحافة العليا لقرص الشمس الأفق. |
| الساعة الذهبية | من −0.833° إلى 6° | ضوء دافئ ومائل، وظلال طويلة جدًا. |
| نهار كامل | أعلى من 6° | ضوء النهار «العادي». |
الانقلابات والاعتدالات 2026
تقع هذه اللحظات في الوقت نفسه في كل مكان على الأرض (بالتوقيت العالمي، بدقة ربع ساعة تقريبًا)؛ ولا يختلف إلا توقيتها المحلي.
| الحدث | التاريخ والوقت (UTC) | في باريس: الشروق – الغروب | طول النهار في باريس |
|---|---|---|---|
| اعتدال مارس | 20 مارس في 02:40 م | 06:53 – 19:03 | 12 س 10 د |
| انقلاب يونيو | 21 يونيو في 08:26 ص | 05:46 – 21:57 | 16 س 11 د |
| اعتدال سبتمبر | 23 سبتمبر في 12:18 ص | 07:38 – 19:46 | 12 س 08 د |
| انقلاب ديسمبر | 21 ديسمبر في 08:56 م | 08:41 – 16:56 | 8 س 15 د |
حساب طول الظل
على أرض مستوية، طول الظل = ارتفاع الجسم ÷ tan(ارتفاع الشمس). لجسم ارتفاعه 10 م:
| ارتفاع الشمس | 60° | 45° | 30° | 15° | 5° |
|---|---|---|---|---|---|
| ظل جسم ارتفاعه 10 م | 5.8 m | 10.0 m | 17.3 m | 37.3 m | 114.3 m |
قراءة العرض ثلاثي الأبعاد
- عرض الكرة الأرضية: تدور الشمس حول الأرض في 24 ساعة. يمثّل القوس الذهبي الساعات التي تكون فيها الشمس فوق الأفق في مكانك، والخط المنقط الساعات التي تكون فيها تحته. والمداران المنقطان بالبرتقالي والأزرق هما مدارا انقلابي يونيو وديسمبر.
- عروض 3D والأفق وسمت الرأس: تُظهر قبة فوق المكان مسار الشمس في ذلك اليوم فوق الأفق، مع الساعات.
- البوصلة: يمتد المحور البرتقالي المائل إلى الحمرة من الشرق إلى الغرب، والخط المنقط من الشمال إلى الجنوب؛ ويشير الشعاعان الأصفر والبرتقالي إلى اتجاهي الشروق والغروب، والخط الداكن إلى اتجاه الظل.
- عرض «ظلال 3D»: مخطط المكان مع جسم يُلقي ظله الحقيقي، ويمكن إظهار مباني OpenStreetMap ثلاثية الأبعاد مع ظلالها في الوقت المختار. وبنقرة على الخريطة تُقاس ساعات الشمس المباشرة التي يتلقاها ذلك الموضع.
- التضاريس والطقس: الشروق والغروب الفعليان خلف الجبال، والغيوم ومؤشر الأشعة فوق البنفسجية المتوقعان، وتقدير إنتاج الطاقة الكهروضوئية.
- الأقمار الصناعية الحقيقية (اختياري): محطة الفضاء الدولية (ISS) وآلاف الأقمار الصناعية في مواقعها في الوقت المختار، استنادًا إلى العناصر المدارية التي تنشرها CelesTrak، مع مواعيد العبور المرئي القادمة لمحطة الفضاء الدولية.
- الكواكب: المجموعة الشمسية بمواقعها الحقيقية، والكواكب المرئية من مكانك (الارتفاع والشروق والغروب والقدر الظاهري).
المنهجية والدقة
- الشمس: خوارزمية SunCalc (معادلات J. Meeus)، والارتفاع الظاهري مع احتساب الانكسار. دقة تقارب دقيقة واحدة في المواعيد.
- القمر: المكتبة نفسها؛ بدقة بضع دقائق في الشروق والغروب.
- الانقلابات والاعتدالات: خط الطول البروجي للشمس، بدقة 15 دقيقة تقريبًا.
- الكسوف والخسوف والكواكب: مكتبة Astronomy Engine (دقة في حدود دقيقة قوسية)، مع ظروف محلية محسوبة لمكانك.
- المناطق الزمنية: قاعدة بيانات IANA (مع التوقيت الصيفي)، وهي دقيقة إلا على بعد بضعة كيلومترات من حدود منطقة زمنية.
- الحدود: في عرض الكرة الأرضية، المسافات ليست بمقياس حقيقي (فالشمس الحقيقية أبعد بنحو 23 ألف مرة من المدار المرسوم)؛ أما الاتجاهات فدقيقة. والسحب على الكرة الأرضية صورة توضيحية، في حين تأتي توقعات الغيوم لمكانك من Open-Meteo.
مسرد المصطلحات
- السمت
- الاتجاه الأفقي للشمس، ويُقاس بالدرجات من الشمال في اتجاه عقارب الساعة: 90° = الشرق، 180° = الجنوب، 270° = الغرب.
- الارتفاع (زاوية الارتفاع)
- زاوية الشمس فوق الأفق: 0° عند الأفق و90° عند سمت الرأس. وتعني القيمة السالبة أن الشمس تحت الأفق.
- شروق الشمس / غروبها
- اللحظة التي تلامس فيها الحافة العليا لقرص الشمس الأفق، أي حين يكون مركز الشمس 0.833° تحت الأفق، مع احتساب الانكسار الجوي.
- الظهر الشمسي (الزوال)
- اللحظة التي تبلغ فيها الشمس أقصى ارتفاع لها خلال اليوم. ونادرًا ما يقع عند الساعة 12:00 بسبب المنطقة الزمنية والتوقيت الصيفي ومعادلة الزمن.
- الفجر / الغسق المدني
- الشمس بين 0.833° و6° تحت الأفق: الضوء كافٍ لمعظم الأنشطة الخارجية دون إنارة.
- الفجر / الغسق البحري
- الشمس بين 6° و12° تحت الأفق: يبقى خط أفق البحر مرئيًا وتظهر النجوم اللامعة.
- الفجر / الغسق الفلكي
- الشمس بين 12° و18° تحت الأفق: لم تصبح السماء مظلمة تمامًا بعد بما يكفي للرصد الفلكي.
- الساعة الذهبية
- الفترة التي تكون فيها الشمس منخفضة (ارتفاعها أقل من 6° في SunPath 3D): ضوء دافئ ومائل يفضّله المصوّرون.
- الساعة الزرقاء
- فترة من الشفق تُعرَّف غالبًا بوجود الشمس بين 4° و6° تحت الأفق، حين تكتسي السماء لونًا أزرق عميقًا. لا يحسبها SunPath 3D بشكل منفصل.
- الانقلاب الشمسي
- اللحظة التي يبلغ فيها ميل الشمس قيمته القصوى (±23.44°): أطول نهار في أحد نصفي الكرة الأرضية وأقصره في النصف الآخر.
- الاعتدال
- اللحظة التي تعبر فيها الشمس فوق خط الاستواء: يتساوى الليل والنهار تقريبًا في كل مكان على الأرض.
الأسئلة الشائعة
لماذا لا يوافق أطول نهار أبكر موعد للشروق؟
بسبب معادلة الزمن: يتزحزح الظهر الشمسي بضع دقائق على مدار السنة. ففي باريس عام 2026، يكون أبكر شروق في 16 يونيو (05:46) وأكثر مواعيد الغروب تأخرًا في 25 يونيو (21:58)، في حين يقع الانقلاب في 21 يونيو.
لماذا لا تشرق الشمس دائمًا من الشرق تمامًا؟
لأن ميل الشمس يتغيّر من −23.44° إلى +23.44° مع تعاقب الفصول، فلا تشرق من الشرق تمامًا إلا في الاعتدالين. وفي باريس، ينتقل اتجاه الشروق من نحو 52° (الشمال الشرقي) في انقلاب يونيو إلى 126° (الجنوب الشرقي) في انقلاب ديسمبر.
كيف يُحسب طول الظل؟
طول الظل = ارتفاع الجسم ÷ tan(زاوية ارتفاع الشمس). فالجسم الذي يبلغ ارتفاعه 10 م يُلقي على أرض مستوية ظلًا طوله 10 م حين تكون الشمس على ارتفاع 45°، و17.3 م عند 30°، و114 م عند 5°.
هل تراعي مواعيد الشروق التضاريس؟
تُحسب الجداول لأفق مكشوف عند مستوى سطح البحر، كمعظم الجداول الفلكية. وتحسب الخريطة ثلاثية الأبعاد إضافةً إلى ذلك الشروق والغروب الفعليين خلف التضاريس (نموذج تضاريس بدقة 100 م تقريبًا)؛ ولا تشمل المباني والأشجار.
ما مدى دقة المواعيد؟
نحو دقيقة واحدة للشروق والغروب والشفق عند خطوط العرض المتوسطة، وبضع دقائق للقمر. وتقل الدقة قرب الدائرتين القطبيتين، حيث تسير الشمس بمحاذاة الأفق تقريبًا.
هل SunPath 3D مجاني؟
نعم، مجاني بالكامل ودون تسجيل.
المصادر
- V. Agafonkin، SunCalc (مكتبة مفتوحة المصدر لحسابات الشمس والقمر).
- D. Cross، Astronomy Engine (الكسوف والخسوف، والكواكب، وأطوار القمر).
- J. Meeus، Astronomical Algorithms، Willmann-Bell.
- مرصد الأرض التابع لناسا (NASA Earth Observatory)، صور Blue Marble وBlack Marble.