日出方位的问题

日出方位的问题 1、太阳高度角h? h? = arcsin(sinΦsinδ+ cosΦcosδcos(15t + λ- 300 2、太阳方位角A A = arcos((sin h?sinΦ - sinδ) / (cos h?cosφ)) 要计算任意一个地方在任意一天日出日落的方位角度，可以用下面的公式: 方位角=90 - 0.5arccos[2(sinM/cosN)^2 - 1] 公式中，M表示的是某天太阳直射的纬度，N表示的是某地的纬度，^2表示平方。 【例如】北京在北纬40度，则N=40，夏至这一天太阳在北纬23.5度(太阳直射北纬23.5度)，即M=23.5，把N和M的值代入上式，可求得:方位角=31度 意思是，夏至这一天，在北京的人看来，太阳是从东偏北31度的方位升起的，是在西偏北31度的方位落下的。 说明: 1本公式是在理想条件下推导出来的，即假设地球是个球体。而实际上地球两极略扁，而且各地也有高山、洼地等，所以计算结果可能与实测结果有一点误差。 2 太阳围绕地球旋转的轨迹实际上是螺旋线(好象在地球外面套一根弹簧)，所以实际上每天日出和日落的方位角稍微有点差别。例如，在春分到夏至这段时间，日出方位角要略小于日落方位角。 关于6点钟的太阳方位问题，我也说不清楚，推荐脑筋好的同志作个结果。我这里推荐长期从事太阳辐射研究工作的中国气象科学研究院王炳忠研究员写的一篇讲座《第二讲相对于斜面的太阳位置计算》:(我没有找到第一讲平面上太阳位置的计算) 在第一讲中，主要介绍平面上太阳位置的计算。由于大多数太阳能装置都是倾斜放置的，故本讲着重讨论这种情况下的太阳位置计算问题，具体又可区分为朝向赤道方向和任意朝向两种情况。 1 朝向赤道(即正南)方向 假设北纬50?某地有一朝向赤道呈30?倾斜放置的太阳集热器，其相对于太阳光线的入射状况与北纬20?地区水平放置的集热器的入射状况相当，这一点从图1中可以清楚地看到。推而广之，也可以说在纬度为φ的某地朝向赤道方向是β倾斜放置的太阳能装置，其相对于太阳光线的入射状况与纬度为φ,β地区水平放置的装置的入射状况一致。这样一来，入射角θ根据上一讲中太阳高度角的计算公式，可以改写为 cosθ=sinδsin(φ,β)，cosδ.cos(φ,β).cosτβ (1) 需要注意的是，这里的θ又称天顶角，它与高度角h的关系为θ=90?,h。 每日清晨，当太阳光线第一次能入射到朝南的倾斜面上的时角，称为该斜面的日出时角τβ。此刻 θ=90?(或高度角为零)，即cosθ=0，于是有: cosτβ=,sinδsin(φ,β),cosδ.cos(φ,β) (2) 或τβ=arccos〔,tanδ.tan(φ,β)〕 (3) 利用式(3)进行计算时，可区分为3种情况: ?δ=0?，即春、秋分时，τ=90?。 ?δ>0?，即夏季前后时段，τ>τβ，即水平面上的日出时刻早于倾斜面。 ?δ τβ=min{arccos〔,tanδ.tanφ〕，arccos〔,tanδ.tan(φ,β)〕} (4) 式中min的含义为取括号中两个计算结果中的小者。 实例:试计算北京地区(39?56′N)，1999年5月15日地方时11:00朝向正南的倾斜为:?30?、?90?的太阳集热器的入射角和当日的日出时角。 解:通过上一讲的计算机程序可以计算出当日11时的δ=18(65?。 当日水平面的日出时角为 τ=arccos〔,tan(18(65?)tan(39(93?)〕=106(41? 倾斜30?表面的日出时角为 τ30=min{106(41?，arccos〔,tan(18(65?).tan(39(93?,30?)〕} =min{106(41?，93(39?}=93(39? 倾斜90?表面的日出时角为 τ90=min{106(41?，arccos〔,tan(18.65?).tan(39(93?,90?)〕} =min{106(41?，66(22?}=66(22? 下面计算地方时11?00太阳对二斜面的入射角。地方时11?00的时角为(12,11)×15?=15? 对于倾斜30?的表面，将已知条件代入式(1)得 θ30=arccos〔cos(φ,30?)cosδcos15?，sin(φ,30?)sinδ)〕 =arccos〔cos9(93?cos18(65?cos15?，sin9(93?sin18(65?〕=16(93? 对于倾斜90?的表面， θ90=arccos〔cos(,50(07?)cos18(65?cos15?，sin(,50(07?)sin18(65?〕=69(99? 2 任意朝向 为了便于实际应用，这里略去了公式的推导过程，仅给出最终的计算式。需要事先说明的是，这里A为该斜面铅垂线在水平面上的投影与正南方向之间的夹角，即方位角，向东为负，向西为正;τsr为任意朝向表面的日出时角，τss为其日没时角。由于其朝向为任意的，故τsr与τss的大小并不相等。因此它们当中的每一个都要分别计算