Bình minh và hoàng hôn được tính lấy Santiago là thành phố xuất phát. Các giờ trong lịch cho tháng 5 năm 2023 có thể thay đổi đôi chút, chẳng hạn như khi bạn sống ở phía tây hoặc phía đông Chile. Bạn cũng có thể chọn một thành phố khác ở trên cùng
Nằm về phía đông và gần Đường đổi ngày quốc tế, New Zealand là một trong những quốc gia đầu tiên có mặt trời mọc vào buổi sáng. Thậm chí xa hơn về phía đông, chỉ còn lại một số quốc gia ở Châu Đại Dương. Vì New Zealand nằm ở Nam bán cầu nên các mùa bị đảo ngược. Vậy ngày tháng 6 ngắn hơn tháng 12
Những ngày này mặt trời ở Wellington mọc lúc 7 giờ. 43 đến. m. Hoàng hôn sớm lúc 16. 59 Uhr làm cho ngày hơi ngắn ngay bây giờ
Bản tóm tắt. Tân Tây Lan
Việc xác định chính xác vị trí của mặt trời là điều cần thiết trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm sản xuất năng lượng mặt trời, kiến trúc, nông nghiệp và thậm chí cả nhiếp ảnh. Bằng cách hiểu vị trí của mặt trời tại bất kỳ thời điểm và địa điểm nào, chúng ta có thể tối ưu hóa hiệu quả của các tấm pin mặt trời, thiết kế các tòa nhà với ánh sáng tự nhiên tốt hơn, lên kế hoạch cho thời gian gieo trồng và chụp cảnh bình minh và hoàng hôn tuyệt đẹp trong nhiếp ảnh.
Trong bài đăng trên blog này, chúng tôi sẽ đề cập đến các phương trình và tính toán cần thiết để xác định vị trí mặt trời và dự đoán thời gian mặt trời mọc và mặt trời lặn. Với những công cụ này, bạn sẽ được trang bị tốt để áp dụng kiến thức này vào các ứng dụng khác nhau và đưa ra quyết định sáng suốt hơn dựa trên vị trí của mặt trời.
Nội dung
tính toán vị trí mặt trời
Phép tính năm phân số [γ]
Khái niệm năm phân số đề cập đến việc biểu thị một ngày và giờ cụ thể trong một năm dưới dạng phân số. Phân số này rất cần thiết để tính toán vị trí của mặt trời, vì nó giúp xác định vị trí của mặt trời so với Trái đất trong suốt cả năm. Năm phân số được đo bằng radian và đại diện cho quỹ đạo hình elip của Trái đất quanh mặt trời.
Phương trình tính năm phân số [γ] như sau
γ = [2π / 365] * [ngày_của_năm – 1 + [giờ – 12] / 24]
Ở đây, day_of_year đề cập đến số ngày kể từ đầu năm và giờ biểu thị thời gian hiện tại [ở định dạng 24 giờ]. Giá trị của 365 trong mẫu số đại diện cho số ngày trong một năm không nhuận.
Đối với những năm nhuận, mẫu số phải được điều chỉnh thành 366 để tính thêm ngày. Phương trình sửa đổi cho năm nhuận là
γ = [2π / 366] * [ngày_của_năm – 1 + [giờ – 12] / 24]
Bằng cách tính năm phân số [γ], chúng ta có thể ước tính các thông số khác nhau của mặt trời, chẳng hạn như phương trình thời gian và góc xích vĩ của mặt trời, những thông số này rất quan trọng đối với việc tính toán vị trí của mặt trời.
Ước tính phương trình thời gian và góc xích vĩ của mặt trời
Phương trình thời gian là thước đo sự khác biệt giữa thời gian được đo bằng đồng hồ mặt trời [giờ mặt trời biểu kiến] và thời gian được đo bằng đồng hồ [thời gian mặt trời trung bình]. Sự khác biệt này phát sinh do quỹ đạo hình elip và độ nghiêng trục của Trái đất, khiến mặt trời xuất hiện nhanh hơn hoặc chậm hơn so với ngày mặt trời trung bình [24 giờ]. Phương trình thời gian thường được biểu thị bằng phút.
Góc xích đạo của Mặt trời là góc giữa các tia sáng Mặt trời và mặt phẳng xích đạo của Trái đất. Góc này thay đổi trong suốt cả năm do độ nghiêng của trục Trái đất và quỹ đạo của nó quanh mặt trời. Góc xích vĩ rất quan trọng trong việc xác định độ cao và góc phương vị của mặt trời, điều cần thiết cho việc tính toán vị trí của mặt trời. Góc nghiêng của mặt trời được đo bằng radian.
Sử dụng năm phân số [γ] được tính trong phần trước, chúng ta có thể ước tính phương trình thời gian [eqtime] và góc xích vĩ của mặt trời [decl] bằng các phương trình sau
eqtime = 229. 18 * [0. 000075 + 0. 001868 * cos[γ] – 0. 032077 * sin[γ] – 0. 014615 * cos[2γ] – 0. 040849 * sin[2γ]]
suy giảm = 0,006918 – 0,399912 * cos[γ] + 0,070257 * sin[γ] – 0,006758 * cos[2γ] + 0,000907 * sin[2γ] – 0,002697 * cos[3γ] + 0,00148 * sin[3γ]
đọc thêm
Phương trình và tính toán van giảm áp
Trong các phương trình này, cos[] và sin[] lần lượt biểu diễn các hàm lượng giác cosin và sin. Các giá trị của eqtime và decl, bắt nguồn từ các phương trình này, là các thành phần thiết yếu cho các tính toán khác về vị trí mặt trời, chẳng hạn như thời gian mặt trời thực và thiên đỉnh mặt trời và góc phương vị.
Tính toán thời gian thực của mặt trời
Giờ mặt trời thực là thước đo vị trí thực tế của mặt trời trên bầu trời so với một vị trí cụ thể trên Trái đất. Nó dựa trên sự di chuyển của mặt trời qua kinh tuyến địa phương [đường tưởng tượng trên bầu trời đi từ thiên cực bắc đến thiên cực nam, đi thẳng qua đầu]. Vào buổi trưa dương lịch thực sự, mặt trời đạt điểm cao nhất trên bầu trời vào ngày hôm đó, ngay phía trên kinh tuyến địa phương. Thời gian thực của mặt trời là điều cần thiết để tính toán vị trí của mặt trời, vì nó tính đến các biến thể gây ra bởi phương trình thời gian và kinh độ của người quan sát.
Để tính thời gian thực của mặt trời, trước tiên chúng ta phải tìm độ lệch thời gian [tính bằng phút], là sự khác biệt giữa thời gian mặt trời địa phương và thời gian mặt trời trung bình. Phương trình cho time_offset là
time_offset = eqtime + 4 * chiều dài – 60 * múi giờ
Trong phương trình này, eqtime là phương trình thời gian [tính bằng phút], kinh độ là kinh độ của người quan sát tính bằng độ [phía đông dương của kinh tuyến gốc] và múi giờ là múi giờ của người quan sát tính bằng giờ tính từ UTC [ví dụ: Giờ chuẩn miền núi Hoa Kỳ = -7 giờ]
Khi chúng tôi có độ trễ phản lực, chúng tôi có thể tính thời gian mặt trời thực [tst] tính bằng phút bằng phương trình sau
tst = giờ * 60 + mn + sc / 60 + time_offset
Trong phương trình này, hr biểu thị giờ hiện tại [0 – 23], mn biểu thị phút hiện tại [0 – 59] và sc biểu thị giây hiện tại [0 – 59]. Bằng cách tính thời gian thực của mặt trời [tst], chúng ta có thể xác định vị trí của mặt trời trên bầu trời cho bất kỳ vị trí và thời gian nhất định nào
Với thời gian mặt trời thực [tst] trong tay, chúng ta có thể tiến hành tính toán các thông số mặt trời thiết yếu khác, chẳng hạn như góc giờ mặt trời và cuối cùng là thiên đỉnh và góc phương vị mặt trời.
tìm góc giờ mặt trời
Góc giờ mặt trời là thước đo vị trí của mặt trời trên bầu trời so với kinh tuyến địa phương của người quan sát. Nó được biểu thị bằng độ và biểu thị thời gian đã trôi qua [tính bằng giờ] kể từ buổi trưa của mặt trời, mỗi giờ tương ứng với 15 độ quay. Góc giờ mặt trời là một tham số cần thiết để tính toán thiên đỉnh và góc phương vị của mặt trời, cung cấp vị trí chính xác của mặt trời trên bầu trời tại một địa điểm và thời gian nhất định.
Phương trình cho góc giờ mặt trời [ha] như sau
ha = [tst / 4] – 180
Trong phương trình này, tst là thời gian thực của mặt trời được tính trong phần trước, được biểu thị bằng phút. Góc của thời gian mặt trời [ha] dao động từ -180 độ vào nửa đêm mặt trời đến +180 độ vào buổi trưa mặt trời
Bằng cách xác định góc giờ mặt trời, chúng ta có thể sử dụng nó cùng với các tham số khác, chẳng hạn như góc xích vĩ của mặt trời và vĩ độ của người quan sát, để tính toán thiên đỉnh và góc phương vị của mặt trời, mang lại sự hiểu biết đầy đủ về vị trí của mặt trời trên bầu trời.
Tính thiên đỉnh và góc phương vị
Góc thiên đỉnh của mặt trời [Φ] là góc giữa các tia sáng mặt trời và đường thẳng vuông góc với bề mặt Trái đất [thiên đỉnh] tại một địa điểm và thời gian cụ thể. Nó được đo từ ngay bên trên [0 độ] đến đường chân trời [90 độ]. Góc thiên đỉnh của mặt trời cung cấp thông tin về độ cao của mặt trời trên bầu trời và rất cần thiết cho các ứng dụng khác nhau, bao gồm sản xuất điện mặt trời và thiết kế kiến trúc.
Góc phương vị mặt trời [θ] biểu thị vị trí của mặt trời trên bầu trời so với vị trí của người quan sát, được đo bằng độ theo chiều kim đồng hồ từ hướng bắc. Góc này giúp xác định hướng của mặt trời trên bầu trời và rất quan trọng để định vị chính xác các tấm pin mặt trời và hiểu đường đi của mặt trời trong suốt cả ngày.
đọc thêm
Cơ hội nghề nghiệp trong HVAC
Sử dụng góc giờ mặt trời [ha], vĩ độ [vĩ độ] và góc xích vĩ [decl] được tính trong các phần trước, chúng ta có thể tìm góc thiên đỉnh [Φ] bằng phương trình sau
cos[Φ] = sin[lat] * sin[decl] + cos[lat] * cos[decl] * cos[ha]
Để tính góc phương vị mặt trời [θ], chúng ta sử dụng phương trình sau
cos[180 – 𝜃] = – [sin[lat] * cos[Φ] – sin[decl] * cos[lat] * sin[Φ]] / [cos[decl] * cos[Φ]]
Bằng cách xác định thiên đỉnh và góc phương vị của mặt trời, chúng ta có được sự hiểu biết đầy đủ về vị trí của mặt trời trên bầu trời tại bất kỳ địa điểm và thời gian nhất định nào, điều này rất cần thiết cho các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như tối ưu hóa hướng của các tấm pin mặt trời và dự đoán các mẫu Ánh sáng mặt trời trong thiết kế kiến trúc
Tính toán mặt trời mọc và mặt trời lặn
Thiết lập thiên đỉnh cho bình minh/hoàng hôn
Khi tính toán thời gian mặt trời mọc và mặt trời lặn, cần điều chỉnh góc thiên đỉnh của mặt trời để tính đến các yếu tố cụ thể ảnh hưởng đến thời điểm mặt trời xuất hiện hoặc biến mất dưới đường chân trời. Góc thiên đỉnh mặt trời được đặt thành 90,833° để tính toán mặt trời mọc và mặt trời lặn. Giá trị này thể hiện sự điều chỉnh chiếm hai yếu tố chính
- khúc xạ khí quyển. Khi ánh sáng mặt trời đi qua bầu khí quyển của Trái đất, đường đi của nó bị lệch, làm cho mặt trời xuất hiện trên bầu trời cao hơn một chút so với vị trí thực của nó. Hiệu ứng uốn cong là đáng kể nhất khi mặt trời ở gần đường chân trời, chẳng hạn như lúc bình minh và hoàng hôn. Hiệu chỉnh 0,833° giải thích hiệu ứng khúc xạ này
- kích thước đĩa năng lượng mặt trời. Mặt trời xuất hiện dưới dạng một cái đĩa trên bầu trời, chứ không phải là một điểm sáng duy nhất. Do đó, mặt trời mọc được định nghĩa là thời điểm mép trên của đĩa mặt trời xuất hiện phía trên đường chân trời và mặt trời lặn là khi mép trên biến mất dưới đường chân trời. Hiệu chỉnh 0,000° biểu thị đường kính góc của mặt trời, xấp xỉ 0,53°
Bằng cách đặt thiên đỉnh ở 90,833° cho phép tính mặt trời mọc và mặt trời lặn, chúng ta có thể xác định chính xác thời gian các sự kiện này xảy ra, có tính đến khúc xạ khí quyển và đường kính góc của mặt trời.
Tính góc giờ cho mặt trời mọc / mặt trời lặn
Để tính góc giờ của mặt trời mọc và mặt trời lặn, chúng ta sử dụng phương trình sau
ha = ± arccos{ [cos[90. 833] / [cos[lat] * cos[decl]]] – [tan[lat] * tan[decl]] }
Trong phương trình này, lat biểu thị vĩ độ của người quan sát và decl biểu thị góc xích vĩ của mặt trời. Giá trị dương của góc giờ [ha] tương ứng với mặt trời mọc, trong khi giá trị âm tương ứng với mặt trời lặn
Xác định thời gian UTC của mặt trời mọc và mặt trời lặn
Để xác định thời gian mặt trời mọc [hoặc mặt trời lặn] theo giờ UTC, chúng ta sử dụng phương trình sau
mặt trời mọc = 720 – 4 * [chiều dài + ha] – eqtime
Trong phương trình này, kinh độ biểu thị kinh độ của người quan sát tính bằng độ [dương về phía đông của kinh tuyến gốc], ha là góc giờ được tính ở bước trước và eqtime là phương trình thời gian [tính bằng phút]. Phương trình tương tự được sử dụng để tính thời gian mặt trời lặn, với giá trị âm của ha
Tầm quan trọng của kinh độ, góc giờ và phương trình thời gian trong phép tính nằm ở chỗ chúng góp phần xác định chính xác vị trí của mặt trời so với vị trí của người quan sát trên Trái đất. Kinh độ giúp giải thích sự quay của Trái đất, đảm bảo rằng phép tính cụ thể cho vị trí địa lý của người quan sát. Góc giờ biểu thị thời gian đã trôi qua kể từ buổi trưa của mặt trời, điều này rất quan trọng trong việc xác định vị trí của mặt trời trên bầu trời. Phương trình thời gian giải thích sự thay đổi quỹ đạo và độ nghiêng trục của Trái đất, ảnh hưởng đến chuyển động biểu kiến của mặt trời trên bầu trời. Bằng cách kết hợp các yếu tố này vào phép tính, chúng tôi có thể xác định chính xác thời gian mặt trời mọc và mặt trời lặn theo UTC cho bất kỳ vị trí nào trên Trái đất.
đọc thêm
Đặc điểm của bức xạ mặt trời
Điều quan trọng cần lưu ý là kết quả của phương trình được đưa ra theo giờ UTC, vì vậy bạn có thể cần phải chuyển đổi nó sang giờ địa phương của mình, xem xét thời gian tiết kiệm ánh sáng ban ngày nếu có, để có được thời gian mặt trời mọc hoặc mặt trời lặn chính xác cho vị trí cụ thể của bạn
En resumen, la combinación de la longitud, el ángulo horario y la ecuación del tiempo en los cálculos de la salida y la puesta del sol proporciona una comprensión precisa de estos eventos, lo cual es esencial para diversas aplicaciones, como la optimización de la producción de energía solar, la planificación de actividades al aire libre o la predicción de la luz del día. horas para fines agrícolas.
Cách tính buổi trưa mặt trời
Buổi trưa mặt trời là thời điểm mặt trời ở điểm cao nhất trên bầu trời tại một địa điểm cụ thể, ngay phía trên kinh tuyến địa phương. Đó là thời điểm mặt trời ở chính xác về phía bắc hoặc phía nam [tùy thuộc vào vĩ độ của người quan sát] và khi bóng tối ngắn nhất. Buổi trưa mặt trời rất cần thiết cho các ứng dụng khác nhau như căn chỉnh bảng điều khiển năng lượng mặt trời và thiết kế kiến trúc, vì nó thể hiện độ cao tối đa hàng ngày của mặt trời.
Phương trình cho buổi trưa mặt trời [snoon] như sau
buổi trưa = 720 – 4 * chiều dài – eqtime
Trong phương trình này, kinh độ biểu thị kinh độ của người quan sát tính bằng độ [dương về phía đông của kinh tuyến gốc] và eqtime là phương trình thời gian [tính bằng phút]. Kết quả cho biết thời gian giữa trưa mặt trời theo UTC, có thể chuyển đổi sang giờ địa phương khi cần
Phần kết luận
Hiểu vị trí của mặt trời và tính toán mặt trời mọc/mặt trời lặn là rất quan trọng đối với nhiều ứng dụng, bao gồm tối ưu hóa sản xuất năng lượng mặt trời, thiết kế kiến trúc, nông nghiệp và lập kế hoạch sự kiện ngoài trời. Các phương trình và khái niệm được cung cấp trong bài đăng trên blog này cho phép bạn xác định chính xác vị trí của mặt trời trên bầu trời và thời gian mặt trời mọc, mặt trời lặn và buổi trưa mặt trời cho bất kỳ vị trí nào trên Trái đất.
Chúng tôi khuyến khích độc giả sử dụng các phương trình và khái niệm này trong các dự án hoặc nghiên cứu của riêng họ, vì chúng cung cấp thông tin có giá trị về hành vi của mặt trời và tác động của nó đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Các tính toán chính xác về vị trí của mặt trời và mặt trời mọc/mặt trời lặn có thể mang lại lợi ích đáng kể cho các lĩnh vực kỹ thuật liên quan đến năng lượng mặt trời, chẳng hạn như thiết kế hệ thống quang điện và các ứng dụng nhiệt mặt trời, bằng cách cho phép tối ưu hóa hướng của tấm pin mặt trời, tối đa hóa khả năng thu năng lượng và nâng cao hiệu quả toàn hệ thống. Ngoài ra, những tính toán này có thể đóng góp vào thiết kế kiến trúc, cho phép sử dụng tốt hơn ánh sáng ban ngày và sưởi ấm thụ động bằng năng lượng mặt trời, giúp tiết kiệm năng lượng và tăng sự thoải mái cho người ở.