Was ist der Zenitwinkel?
Der Zenitwinkel ist der Winkel zwischen einem interessierenden Punkt und dem Zenit - dem Punkt direkt über dem Kopf. In einem dreidimensionalen Koordinatensystem ist der Zenit die Achse senkrecht zur horizontalen Ebene. Der Zenitwinkel wird von einem lokalen Zenit aus gemessen, was bedeutet, dass er sich abhängig vom Standort der Person oder des Geräts ändert, die bzw. das die Messung durchführt. Der solare Zenitwinkel, der Winkel zwischen dem Zenit und der Sonne, ist nützlich, um festzustellen, ob die Sonne aufgeht oder untergeht, und um die Auswirkungen der Sonne auf die Funkkommunikation vorherzusagen.
Mathematisch entspricht der Zenit der z-Achse auf einem Satz von Kugelkoordinaten. Dieser Typ eines dreidimensionalen Koordinatensystems beschreibt Positionen auf einer Kugel. Die horizontal senkrecht zueinander stehenden x- und y-Achsen bilden eine flache Ebene. Die dritte Achse oder z-Achse ist in der dritten Dimension senkrecht zu dieser flachen Ebene. Wenn die Erde auf sphärischen Koordinaten mit dem Erdmittelpunkt als Ursprungspunkt aufgetragen würde, würde die z-Achse vom Nord- zum Südpol durch den Erdmittelpunkt verlaufen.
Wenn der Zenitwinkel gemessen wird, wird der Ursprungspunkt basierend auf dem Ort definiert, an dem die Messung stattfindet. Zum Beispiel erzeugt eine Person, die auf dem Boden steht, eine vertikale Achse, die vom Erdmittelpunkt durch ihren Kopf in den Himmel verläuft. Diese Linie ist der lokale Zenit. Wenn diese Person die Sonne beobachten und den Winkel zwischen ihrer Position am Himmel und dem lokalen Zenit messen würde, hätte sie den solaren Zenitwinkel gefunden.
Diese Messung kann bei der Positionsbestimmung nützlich sein, da sie von jedem Himmelsobjekt aus gemessen werden kann. Satelliten und Sterne sowie die Sonne können mit dem Zenitwinkel lokalisiert werden. Der Winkel zwischen dem lokalen Zenit und einem Punkt wie einem Satelliten wird manchmal als Betrachtungs-Zenitwinkel bezeichnet.
Je kleiner der solare Zenitwinkel ist, desto höher steht die Sonne am Himmel. Wenn die Sonne aufgeht, nimmt ihr Zenitwinkel bis zum Mittag allmählich ab. Der Sonnenstand kann sowohl in der Navigation als auch in der Funkkommunikation von Bedeutung sein, um den Grad der Interferenz durch Sonneneruptionen vorherzusagen. Wenn der Zenitwinkel niedrig ist und die Sonne hoch am Himmel steht, ist es wahrscheinlicher, dass Funksignale aufgrund von Sonneneruptionsaktivität gedämpft werden oder verloren gehen.