一,我们举三个特例:
(1)假设,日期是春秋分正午,太阳光直射赤道,则可得出结论,两极极点的太阳高度角为0度,赤道地区为90度。
当地正午太阳高度角则为:90度-当地维度。而又因为是春秋分日,昼夜等长,故在12小时之内,该地的太阳高度,从0度变化到最大高度,然后又变化到0度。
我们仍以赤道上某点为例,该点在六小时内,太阳高度由0度,变化到了90度。将其等分,则可得每小时太阳高度角变化15度。
由此我们不难得出每小时太阳的高度,要得具体时间,可再次进行分割计算。
(2)极夜现象,范围内太阳高度角为皆0度。
(3)极昼现象,以北半球极昼为例:同一经线圈上正午太阳高度,北纬23.6度,为九十度;北纬66.4度,则有两个度数,小的为90度+23.6度-90度-23.6度=0度,大的为:90度+23.6度-66.4度=47.2度(不知道你们能不能理解);北极点为23.6度。由此我们仍可以得到各地正午太阳高度,配合昼长,由(1)可得到最终结果。
以上,我们举了三个非常非常特殊的例子,来简单介绍计算方法,要具体计算某地,某时间的太阳高度,计算较为繁琐。
二,具体时间,具体地点太阳高度的计算:
1.我们需要知道当地正午太阳高度
我们知道太阳直射点在南北回归线之间做往复运动,365天为一个周期。在这个周期内,太阳直射点移动了四个23.6度的维度。总共94.4度。作除法可得每天移动近似值为0.258度。三月二十一日,七月二十三(春秋分)这两天可作为分界点,配合日期,进行计算,我们可以得到地表某地任意日期的正午太阳高度的正午。我们也可以得出太阳直射点的具体维度。
2.我们需要知道当地昼长
昼长=日落时刻-日出时间
=昼半球所占据的弧/15=(12:00-日出时刻)×2=(12:00+日落时刻)×2
3.得到正午太阳高度和昼长后,套用(1)可得到结果。
注:
1.如果你想利用日期,经纬度,计算某一地点的日时间,除非特殊地点,否则很难
。
2.斜体内容引自各路大神,侵删
1.日出计算公式: cost=tgδ·tgα (其中α为纬度,δ为该日太阳赤纬)
以6月22日夏至为例,太阳赤纬23°26',东经120度,北纬30度的日出时间计算。 cost=tg23°26' * tg30°=0.25024 则t=75.5082° 化为时间(除以15°)得:5.03388(即5:02,早上5点02分日出)。 当天昼长为(12-5:02)*2=13小时56分。 查《寿星天文历》,日出时刻4:59,昼长14小时04分。
误差分析:《寿星天文历》的日出时刻,指太阳的顶点与地平线相切,另外还有大气折射。所以《寿星天文历》的日出时刻要比上述公式早3、4分钟。昼长要大7、8分钟。
2.从维基百科中摘一个近似公式,可计算太阳的赤纬:
余弦中的角度的单位是角度, N
是一年中的日数,1月1日的日数为1。
比如2月10,则N为31+10=41(一月份为31天)。 代入得:太阳的赤纬为:-14.98度。(南纬14度58分)。
查《寿星天文历》,得到的数据是2015年2月8日22:00,太阳赤纬为了14.98度。 看来用近似公式,有时误差有2天(实际误差可能是1天零几个小时)。
注:
1、公式前面那个23.45度,就是黄赤交角(所谓的北回归线纬度值)。
2、余弦括号里面的360/365,把一年大约当作365天来算,一年太阳走过的角度(指的公转轨道)正好360度。而实际上,一年是365.2422天。
3、至于N+10,实际上是从“冬至”日开始算起的。比如1月1日,差不多是冬至之后的第11天。由于冬至未必是12月22日,这也会造成1天的误差。