В дни ровноденствия (20 или 21 марта и 22 или 23 сентября) Санкт-Петербург, как и все другие места на земной поверхности, имеет особенные условия освещенности. В эти дни Солнце находится над экватором, и его лучи падают относительно перпендикулярно на экваториальную область. Санкт-Петербург расположен на широте приблизительно 60° северной широты. Угол падения солнечных лучей в Питере в дни ровноденствия можно рассчитать как 90° минус широта местности. Таким образом, угол падения солнечных лучей составляет около 90° - 60° = 30° относительно горизонта.
В дни летнего и зимнего солнцестояния условия меняются. Летнее солнцестояние приходится обычно на 21 или 22 июня, когда Солнце достигает своей максимальной северной деклинации (приблизительно +23,5°). В этот день угол падения солнечных лучей в Санкт-Петербурге будет 90° минус (широта Петербурга минус деклинация Солнца), то есть 90° - (60° - 23,5°) = 53,5°.
Зимнее солнцестояние происходит 21 или 22 декабря, когда Солнце находится в своей максимальной южной деклинации (-23,5°). Угол падения солнечных лучей в этот период будет равен 90° минус (широта Петербурга плюс деклинация Солнца), то есть 90° - (60° + 23,5°) = 6,5°.
Итак, углы падения солнечных лучей в Санкт-Петербурге:
- В дни ровноденствия: примерно 30°.
- В день летнего солнцестояния: примерно 53,5°.
- В день зимнего солнцестояния: примерно 6,5°.