Угол солнечного азимута — Solar azimuth angle
Угол солнечного азимута является азимут углом в положении Солнца . Эта горизонтальная координата определяет ВС «ы относительно направления вдоль местного горизонта , в то время как солнечный зенитный угол (или ее комплементарного угол солнечного возвышения ) определяет видимые Солнца высоты .
Есть несколько соглашений об азимуте Солнца; однако он традиционно определяется как угол между линией, направленной на юг, и тенью, отбрасываемой вертикальным стержнем на Земле . Это соглашение гласит, что угол положительный, если тень идет к востоку от юга, и отрицательный, если к западу от юга. Например, направление на восток будет на 90 °, а на запад — на -90 °. Другое соглашение — обратное; он также имеет начало прямо на юге, но измеряет углы по часовой стрелке, так что на восток теперь отрицательно, а на западе теперь положительно.
Однако, несмотря на традицию, наиболее общепринятым соглашением для анализа солнечного излучения , например, для приложений солнечной энергии , является направление на север по часовой стрелке , поэтому восток равен 90 °, юг — 180 °, а запад — 270 °. Это определение используется NREL в своих калькуляторах положения Солнца, а также в формулах, представленных здесь. Однако фотографии Landsat и другие продукты USGS , хотя также определяют азимутальные углы относительно прямого севера, принимают углы против часовой стрелки как отрицательные.
СОДЕРЖАНИЕ
Обычные тригонометрические формулы
В следующих формулах предполагается направление на север по часовой стрелке. Угол солнечного азимута может быть рассчитан с хорошим приближением по следующей формуле, однако углы следует интерпретировать с осторожностью, потому что обратный синус , то есть x = sin −1 y или x = arcsin y , имеет несколько решений, только одно из которых будет быть правильным.
грех ϕ s знак равно — грех час потому что δ грех θ s . <\ displaystyle \ sin \ phi _ <\ mathrm > = <\ frac <- \ sin h \ cos \ delta><\ sin \ theta _ <\ mathrm >>>.> 
Следующие формулы также могут использоваться для аппроксимации азимутального угла Солнца, но в этих формулах используется косинус, поэтому азимутальный угол, показанный калькулятором, всегда будет положительным и должен интерпретироваться как угол между нулем и 180 градусов, когда часовой угол , h , является отрицательным (утро), а угол между 180 и 360 градусами, когда часовой угол, h , положительным (днем). (Эти две формулы эквивалентны, если принять формулу аппроксимации « угла возвышения Солнца »).
потому что ϕ s знак равно грех δ потому что Φ — потому что час потому что δ грех Φ грех θ s потому что ϕ s знак равно грех δ — потому что θ s грех Φ грех θ s потому что Φ . <\ displaystyle <\ begin > & = <\ frac <\ sin \ delta \ cos \ Phi - \ cos h \ cos \ delta \ sin \ Phi><\ sin \ theta _ <\ mathrm >>> \\ [5pt] \ cos \ phi _ <\ mathrm > & = <\ frac <\ sin \ delta - \ cos \ theta _ <\ mathrm < s>> \ sin \ Phi> <\ sin \ theta _ <\ mathrm > \ cos \ Phi>>. \ end <выравнивается>>>
Итак, практически говоря, азимут компаса, который является практическим значением, используемым повсюду (например, в авиакомпаниях как так называемый курс) на компасе (где север равен 0 градусов, восток — 90 градусов, юг — 180 градусов, а запад — 270 градусов). можно рассчитать как
компас ϕ s знак равно 360 — ϕ s . <\ displaystyle <\ text > = 360- \ phi _ <\ mathrm >.>
В формулах используется следующая терминология:
- ϕ s <\ displaystyle \ phi _ <\ mathrm
>>
это азимутальный угол Солнца - θ s <\ displaystyle \ theta _ <\ mathrm
>>является угол солнечного зенита - час <\ displaystyle h>это часовой угол , в местном солнечное время
- δ <\ displaystyle \ delta>текущее склонение солнца
- Φ <\ displaystyle \ Phi>это местная широта
Кроме того, деление приведенной выше формулы синуса на первую формулу косинуса дает формулу касательной, которая используется в Морском альманахе .
Формула на основе подсолнечной точки и функции atan2 <\ displaystyle \ operatorname >
В публикации 2021 года представлен метод, в котором используется формула солнечного азимута, основанная на подсолнечной точке и функции atan2 , как определено в Fortran 90 , что дает однозначное решение без необходимости подробного рассмотрения. Подсолнечная точка — это точка на поверхности Земли, над которой находится Солнце.
Метод сначала вычисляет склонение Солнца и уравнение времени с использованием уравнений из астрономического альманаха, то это дает x-, y- и г-компонента единичного вектор , указывающей к Солнцу, через векторный анализ , а не сферическую тригонометрию , следующим образом:
ϕ s знак равно δ , λ s знак равно — 15 ( Т грамм M Т — 12 + E м я п / 60 ) , S Икс знак равно потому что ϕ s грех ( λ s — λ о ) , S y знак равно потому что ϕ о грех ϕ s — грех ϕ о потому что ϕ s потому что ( λ s — λ о ) , S z знак равно грех ϕ о грех ϕ s + потому что ϕ о потому что ϕ s потому что ( λ s — λ о ) . <\ displaystyle <\ begin & = \ delta, \\\ lambda _ & = — 15 (T _ <\ mathrm \ sin (\ lambda _ — \ lambda _ — \ sin \ phi _ \ cos (\ lambda _ — \ lambda _ + \ cos \ phi _ \ cos (\ lambda _ — \ lambda _
- δ <\ displaystyle \ delta>это склонение Солнца,
- ϕ s <\ displaystyle \ phi _
>— широта подсолнечной точки, - λ s <\ displaystyle \ lambda _
>долгота подсолнечной точки, - Т грамм M Т <\ displaystyle T _ <\ mathrm
>> среднее время по Гринвичу или всемирное координированное время, - E м я п <\ displaystyle E _ <\ mathrm
>> это уравнение времени в минутах, - ϕ о <\ displaystyle \ phi _
> широта наблюдателя, - λ о <\ displaystyle \ lambda _
> долгота наблюдателя, - S Икс , S y , S z <\ Displaystyle S_
, S_ , S_ > представляют собой x-, y- и z-компоненты, соответственно, единичного вектора, направленного к Солнцу.
Это можно показать . С помощью приведенной выше математической схемы зенитный угол Солнца и азимутальный угол Солнца просто S Икс 2 + S y 2 + S z 2 знак равно 1 <\ displaystyle S_
Z знак равно а c о s ( S z ) <\ Displaystyle Z = \ mathrm , γ s знак равно а т а п 2 ( — S Икс , — S y ) <\ displaystyle \ gamma _ = \ mathrm . (Соглашение по часовой стрелке)
Если кто-то предпочитает соглашение по северу по часовой стрелке или соглашение по востоку и против часовой стрелки, формулы будут
γ s знак равно а т а п 2 ( S Икс , S y ) <\ displaystyle \ gamma _ = \ mathrm , (Соглашение о севере по часовой стрелке) γ s знак равно а т а п 2 ( S y , S Икс ) <\ displaystyle \ gamma _ = \ mathrm . (Восточная конвенция против часовой стрелки)
Наконец, значения , и на 1-часовой операции в течение всего года может быть представлена в виде 3D сюжета «венца Аналеммы » в качестве графического изображения всех возможных положений Солнца с точки зрения солнечного зенитного угла и угла солнечного азимута для любого данного местоположения. S Икс <\ displaystyle S_ S y <\ displaystyle S_ S z <\ displaystyle S_
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Азимут — солнце
Азимут солнца отсчитывается от южного направления в первой половине дня ( до полудня) против часовой стрелки, во второй половине дня ( после полудня) по часовой стрелке. [2]
Азимут солнца измеряется по горизонту ( в градусах) от точки юга до той точки горизонта, над которой в данное время дня находится солнце, в направлениях: до полудня — к востоку, после полудня — к западу. Азимуты, указанные в графе 13 час. [3]
Азимут солнца отсчитывается от южного направления в первой половине дня ( до полудня) против часовой стрелки, во второй половине дня ( после полудня) по часовой стрелке. [4]
Азимут Солнца принимают со знаком плюс для утренних и со знаком минус для вечерних наблюдений. [5]
Азимут солнца измеряется по горизонту ( в градусах) от точки юга до той точки горизонта, над которой в данное время дня находится солнце, в направлениях: до полудня — к востоку, после полудня — к западу. Азимуты, указанные в графе 13 час. [6]
Азимут солнца измеряется по горизонту ( в градусах) от точки юга до той точки горизонта, над которой в данное время дня находится солнце, в направлениях: до полудня — к востоку, после полудня — к западу. [7]
Имея компас и зная азимут солнца , можно для каждой съемочной точки, для каждого съемочного направления на натуре точно установить час съемки, точно предвидеть, когда объект будет освещен в соответствии с предъявляемыми требованиями, в соответствии с творческим замыслом и поставленной изобразительной задачей. [8]
Имея компас и зная азимут солнца , можно для каждой съемочной точки, для каждого съемочного направления на натуре точно установить час съемки, точно предвидеть, когда объект будет освещен в соответствии с предъявляемыми требованиями, в соответствии с творческим замыслом и поставленной изобразительной задачей. [9]
Солнца, ( р — азимут Солнца , Sv — заданная постоянная. [10]
Для моделирования реалистичных изображений при естественном освещении необходимо определить также азимут Солнца А. [11]
Гномон — вертикальный шест, установленный на горизонтальной поверхности и предназначенный для определения высоты и азимута Солнца . Наблюдения с помощью гномона основаны на измерении в разное время дня величины и направления его тени, отбрасываемой на шкалу у его основания. Вершина этого конуса есть вершина гномона, а основание — круг видимого суточного движения Солнца на небесной сфере. [12]
Многоспектральное сканирующее устройство МСУ-М предназначено для получения изображений поверхности океана и ледовых полей в диапазонах 0.5 — 0.6, 0.6 — 0.7, 0.7 — 0.8 и 0.8 — 1.1 мкм. Съемка осуществляется в полосе обзора 1930 км с пространственным разрешением 1 х 1.7 км. Время непрерывной работы не превышает 30 мин. Выбор величины угла поворота плоскости сканирования определяется высотой и азимутом Солнца . [13]
Источник
Азимут и высота солнца над горизонтом
Вычисление азимута и высоты солнца над горизонтом по заданным координатам и времени наблюдения. Возможно как задание координат вручную, так и выбор значения из справочника городов.
Продолжаем тему, начатую статьей Восход и закат солнца.
На повестке дня вычисление азимута солнца и его высоты над горизонтом в любой момент времени в точке с заданными координатами. Азимут мы откладываем от севера по часовой стрелке.
Алгоритм расчета взят отсюда. Описал его какой-то хороший швед. Он старался как мог, но все равно для стороннего человека ничего не понятно. Например, я могу еще понять, как мы переходим от одной системы координат к другой, но понять, почему долгота перигелия солнца вычисляется как
, где d — количество дней от эпохи J2000 — это уже выше моих сил.
Видимо где-то далеко, в башне из слоновой кости, сидят астрономы, и все эти цифры рассчитывают, а потом все остальные смертные их используют. Может быть какой-нибудь астроном когда-нибудь расскажет о том, как это все происходит; пока же пришлось взять на веру все эти магические цифры и воплотить расчет в жизнь. Очевидно, так делает большинство.
Есть несколько книг, которые обычно рекомендуют людям на форумах, когда не хотят отвечать развернуто, типа, «смотри вон там», и я тоже приведу их здесь:
Jean Meeus. Astronomical algorithms
Peter Duffett-Smith. Practical Astronomy with your calculator.
Как и в случае калькуляторов для расчета времени восхода и захода солнца, ниже представлены два калькулятора — первый берет информацию о координатах и часовом поясе из справочника городов, т. е. остается только выбрать город и ввести время наблюдения; а второй позволяет задать координаты и часовой пояс «вручную». Информацию о городах могут добавлять в справочник зарегистрированные пользователи.
Отрицательная высота над горизонтом соответствует темному времени суток — солнце «под» горизонтом. Пересечение с горизонтом утром происходит примерно на азимуте 90 градусов, из чего можно сделать смелый вывод, что солнце восходит все-таки на востоке.
Paul Schlyter (это швед) утверждает, что ошибка в расчетах не превышает одной угловой минуты для дат в диапазоне 1900 – 2100.
Источник