موضع الشمس: فهم السمت والارتفاع خلال اليوم والعام

زاويتان لتحديد أي موضع في السماء

يستخدم نظام الإحداثيات الأفقية الأفق المحلي مرجعًا، وكأن السماء قبة قاعدتها الأفق وأعلاها **سمت الرأس** فوقك مباشرة.

• **السمت:** زاوية على امتداد الأفق، من الشمال 0° إلى الشرق 90°، فالجنوب 180°، فالغرب 270°. تبدأ بعض المراجع القديمة من الجنوب، لذلك تحقق من نقطة البداية قبل مقارنة جداول مختلفة.
• **الارتفاع الزاوي:** زاوية بين اتجاه الجرم والأفق، من 0° عند الأفق إلى 90° عند سمت الرأس. تعني القيم السالبة وجوده تحت الأفق. وقد تستخدم المراجع بدلًا منه البعد عن سمت الرأس، وهو الزاوية المكملة للارتفاع إلى 90°.

القيمتان مرتبطتان بمكانك: لا يلزم أن يكون موضع الشمس في اللحظة نفسها متطابقًا من الرياض والعلا، لاختلاف خطي العرض والطول. وهما زاويتان لا مسافتان، فلا تخلط ارتفاع الشمس الزاوي بارتفاع موقعك بالمتر.

كيف تتغير الشمس خلال اليوم؟

تجعل حركة الأرض الشمس تبدو كأنها تقطع قوسًا عبر السماء. يتغير موضعها الدوراني بالنسبة إلى المرجع السماوي بنحو 15° في الساعة، لكن هذا لا يعني أن السمت نفسه يتغير 15° كل ساعة؛ فإسقاط الحركة على الأفق يعتمد على هندسة الموقع.

ترتفع الشمس بعد الشروق، وتعبر الزوال العلوي قرب أعلى جزء من مسارها، ثم تهبط نحو الغروب. في الرياض والعلا يكون عبورها جنوبًا عند سمت يقارب 180°، لوقوعهما شمال مدار السرطان. أما المواقع المدارية فقد ترى العبور شمالًا أو جنوبًا بحسب التاريخ؛ فلا توجد قاعدة جنوبية لكل العالم العربي.

يسمى عبور الشمس العلوي الظهر الشمسي الحقيقي، ولا يلزم أن يقع عند الساعة 12:00 الرسمية. يغيّر خط الطول ضمن المنطقة الزمنية ومعادلة الزمن القراءة على الساعة. لذلك لا تستنتج وقت الظهر في مدينتك من ساعة مدينة أخرى.

يتحدد ارتفاع الشمس وقت الظهر بالعلاقة بين خط عرضك وميل الشمس. خارج المدارين يكون المسار الصيفي أعلى والشتوي أخفض في الموسم المحلي، ويبلغ الفرق الهندسي بين الانقلابين نحو 47°. أما داخل المدارين فقد تمر الشمس بسمت الرأس، فلا تنطبق قاعدة ارتفاعها كلما اقتربت ببساطة من تاريخ واحد على جميع المواقع.

تغير المسار عبر العام

بسبب ميل محور الأرض يتراوح ميل الشمس بين نحو +23.4° و−23.4°. لا يغير ذلك ارتفاع الظهر فقط، بل موضع الشروق والغروب على الأفق أيضًا.

في مواقع شمالية مثل الرياض والعلا يمتد القوس المحيط بيونيو عمومًا من شمال الشرق إلى شمال الغرب، ويكون قوس ديسمبر أقصر وأخفض، بين جنوب الشرق وجنوب الغرب. قرب الاعتدالين يكون الشروق قريبًا من الشرق والغروب قريبًا من الغرب. تبقى الزوايا الدقيقة خاصة بالموقع والتاريخ والأفق، وتجدها محسوبة لإحداثياتك في التطبيق.

تزداد حركة نقاط الشروق والغروب الموسمية عادة في العروض الأعلى، حتى الوصول إلى حالات لا تشرق فيها الشمس أو لا تغرب خلف الدوائر القطبية. ويغير الانكسار وقت ملامسة الأفق وموضعها قليلًا أيضًا؛ ليس لهذا التغير اتجاه واحد يصلح لكل عرض وموسم.

الظلال والطاقة والتصوير

الظلال: الشمس المنخفضة تصنع ظلًا أطول. على سطح أفقي، لجسم رأسي، يساوي طول الظل ارتفاع الجسم عندما تكون الشمس عند 45°. قرب الأفق يطول كثيرًا. لتفهم ظل صخرة أو مبنى على مساحة جلوس، تحتاج إلى الارتفاع والاتجاه معًا في الوقت المطلوب، مع شكل الأرض والعائق.

الألواح الشمسية: تؤثر زاوية ورود الضوء والتظليل في الإضاءة التي تستقبلها الألواح. يعتمد اتجاه التركيب وميله الملائمان على الموقع وهدف الاستخدام. كما تؤثر العوائق ومواسم الاستخدام في الاستفادة من الضوء. بيانات موضع الشمس تساعد على فهم الهندسة، وتوضح كيف يتغير اتجاه الإضاءة وارتفاعها خلال اليوم.

التصوير والعمارة: لمعرفة متى يصل الضوء إلى نافذة أو خلف معلم، قارن سمت الشمس وارتفاعها باتجاه المشهد. يمكن للبوصلة أن تعطي اتجاهًا تقريبيًا، وقد تغطي قبضة ممدودة عند الذراع نحو 10°، لكن هذا تقدير شخصي لا قياس دقيق. تجنب النظر إلى الشمس عند استخدام هذه الطرق.

الرصد الآمن: استدل بالظل أو بيانات التطبيق بدل التحديق في القرص. وأي إسقاط أو جهاز بصري لمشاهدة الشمس يجب أن يكون مصممًا ومتوافقًا لهذا الغرض، لا ترتيبًا مرتجلًا. نظارات الكسوف ليست حماية كافية للنظر عبر مقراب أو منظار غير مرشح أماميًا.

تفاصيل تؤثر في القياس الدقيق

الموضع الهندسي يختلف عن الموضع الذي تراه عبر الهواء. يرفع الانكسار الشمس قرب الأفق بنحو نصف درجة في نموذج معياري، ويقل عند ارتفاع 10° إلى نحو خمس دقائق قوسية، وينعدم باتجاه سمت الرأس في النموذج المتناظر. تتبدل القيم الفعلية مع الضغط والحرارة وبنية الهواء.

قد تتطلب الملاحة والمساحة أيضًا اختلاف المنظر، الذي يبلغ للشمس قرابة تسع ثوانٍ قوسية عند الأفق، وارتفاع الراصد. هذه فروق صغيرة عند تقدير ظل في حديقة، لكنها مهمة في القياسات الحساسة. وينبغي دائمًا معرفة هل القيمة المعروضة هندسية أم ظاهرية وما التصحيحات المطبقة.

جنوب مدار الجدي تعبر الشمس الزوال العلوي شمالًا. وبين المدارين يمكن أن تعبر شمالًا أو جنوبًا، وتصل في مواقع داخل المنطقة المدارية إلى سمت الرأس في تاريخين عادة خلال السنة؛ عند المدار نفسه تكون الحالة الحدية حول الانقلاب. لذلك لا تعمم وصف نصف كرة كامل دون استثناء المنطقة المدارية.