太阳跟踪系统方位角和高度角的计算文档格式.docx

1、ER=1.0004230.032359sin0.000086sin20.008349cos0.000115cos2（1） 式中称日角，即 =2t365.2422 （2） 这里t又由两部分组成，即 t=NN0 （3） 式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月31日的积日为365，闰年则为366，等等。N0=79.67640.2422（年份1985） INT（年份1985）4 （4） 2 太阳赤纬角 地球绕太阳公转的轨道平面称黄道面，而地球的自转轴称极轴。极轴与黄道面不是垂直相交，而是呈66.5角，并且这个角度在公转中始终维持不变。正是由于这一原因形成了

2、每日中午时刻太阳高度的不同，以及随之而来的四季的变迁。太阳高度的变化可以从图1中形象地看到。图中日地中心的连线与赤道面间的夹角每天（实际上是每一瞬间）均处在变化之中，这个角度称为太阳赤纬角。它在春分和秋分时刻等于零，而在夏至和冬至时刻有极值，分别为正负23.442。图1地球绕太阳运行轨迹 由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ED）也可以用与式（1）相类似的表达式表述，即：ED=0.372323.2567sin0.1149sin2 0.1712sin30.758cos0.3656cos2 0.0201cos3（5） 式中的含义与式（1）中的相同。3 时差 真正的太阳

3、在黄道上的运动不是匀速的，而是时快时慢，因此，真太阳日的长短也就各不相同。但人们的实际生活需要一种均匀不变的时间单位，这就需要寻找一个假想的太阳，它以均匀的速度在运行。这个假想的太阳就称为平太阳，其周日的持续时间称平太阳日，由此而来的小时称为平太阳时。平太阳时S是基本均匀的时间计量系统，与人们的生活息息相关。由于平太阳是假想的，因而无法实际观测它，但它可以间接地从真太阳时S求得，反之，也可以由平太阳时来求真太阳时。为此，需要一个差值来表达二者的关系，这个差值就是时差，以Et表示，即 S=SEt（6） 由于真太阳的周年视运动是不均匀的，因此，时差也随时都在变化着，但与地点无关，一年当中有4次为零

4、，并有4次达到极大。时差也可以以式（1）相似的表达式表示：Et=0.00281.9857sin9.9059sin2 7.0924cos0.6882cos2 （7） 上面，我们给出了3个计算式，从形式上讲，它们与一般书籍中给出的并无不同。我们之所以又重新研究它，是因为以往的公式存在以下的通病：对平年和闰年不加区分，一方面，这对闰年就不好处理，另一方面，闰年的影响有累计效应，会逐步增长；即使是从当年天文年历查到的数值，也是格林尼治经度处0点时刻的数值，而我们所需要的数值，会因所在地点的地理经度以及具体时刻与表值有异而不同。具体地讲，一般要进行如下3项订正：作者：风华漫天 2005-12-18 20

5、:10 回复此发言 -2 如何计算太阳的方位角?（1）年度订正：除非我们只用当年的天文年历值，此外均需使用此项订正，引入此项订正的原因就是一回归年的实际长度不是365日，而是365.2422日，但日历上只有整日，不可能有小数日。假定我们选用的是1981年的表值，1982年再用时，就要加上0.2（0.2422）日的订正了。这个订正到了1983年为0.51（0.4844）日，1984年为0.7（0.7266）日，但此年为闰年，多了1日，实际订正应为0.71=0.3（0.2734）日，1985年为0.0（0.0312）日，等等，余类推。（2）经度订正：即使我们查阅的是当年的天文年历，也需此项订正。在

6、我国的地理经度范围内，各地的订正值是 90E 0.2日 90E2thenC=31.8 90G=INT（30.6*YC0.5）R 100L=（JDJF60）15 110H=S8F60 120N=G（HL）24 130 =（NN0）K 140式（1） 150式（5） 160式（7） 170print“Er=”；Er；“Ed=”；Ed，“Et=”；Et 180input“是否仍要计算yn？”，W0 190ifW=“Y”orW=“y”then10else200 200end 程序中5090各句的目的在于计算当天的积日，100句是经度订正，110句是时刻订正，130句包含3年度订正的内容。在太阳能利用中

7、，最常见的是要求计算太阳高度和太阳方位。太阳高度（h）的计算公式为 sinh=sinsincoscoscos（8） 式中，就是太阳赤纬角，即式（5）中的Ed，为当地的地理纬度，为当时的太阳时角。值不难获得，且一旦确定，不会改变。值的计算可以从前述程序中得到。唯一需要说明的是太阳时角的计算。其计算式为 （9） 这里时S和分F的符号均加上了下标，表示是真太阳时，为了从北京时求出真太阳时，需要两个步骤：首先，将北京时换成地方时Sd：（10） 式中，120是北京时的标准经度，乘4是将角度转化成时间，即每度相当于4分钟，除60是将分钟化成小时。其次，进行时差订正，即 S=SdEt60（11） 这里应该指

8、出的是，时角是以太阳正午时刻为0点的，顺时针方向（下午）为正，反之为负。太阳方位角的计算式为 cosA=（sinhsinsin）coshcos （12） 由此可求出二个A值，第一个A值是午后的太阳方位， 当cosA0时90A180当cosA0时0A90第2个A值为午前的太阳方位，取360A。实例：计算东经110北回归线上1999年6月23日北京时1242的太阳高度角及当日的日落时的方位角。计算：将JD=110，JF=0，NF=1999，Y=6，R=23，S=12，F=42，各参数输入运行中的程序；屏幕上立即显示：Er=1.0330，Ed=23.438，Et=1.84 将北京时1242换算成东经

9、110的地方时，利用式（10），可得Sd=1202 加当日时差Et2，得此时当地的S=1200，将其代入式（9）得=0，北回归线处=23.442最后根据式（8）求得h=89.966读者可能产生疑问，为何在北回归线上，夏至日的中午时刻的太阳高度不等于90，大家不妨变换NF的输入值，看一看结果不仅都不等于90，且各年之间还略有差异。之所以会如此，是因为夏至不仅有日期，还有时刻，很难遇到夏至时刻在正午是12时的。在计算日落时的方位角时，由于此时h=0，所以式（12）的形式有所变化：cosA=sincos （13） 将已知参数代入，得cosA=0.3977 依照判据90，故A=113.44 （一）太阳

10、的周日视运动 地球表面上某一点所受到日照的日变化和年变化，都是地球自转和它围绕太阳公转而引起的。地球公转一周形成一年的四季变化，春秋分日昼夜等长；夏至日太阳在一年中正午高度角最高，昼最长，夜最短；到了冬至日，太阳高度角最低，昼最短，夜最长。地球自转一周，使我们在地球上每天看到太阳东升西落的运动，这种现象称为太阳的周日视运动，它是地球每天自转的结果。地球自转一周为一天，24小时，旋转360度。 太阳的周日视运动，是由当地的地理纬度、季节（日、月）和时间三个因素决定的。计算太阳在天球中对地球上某一点的相对位置，可以用地理纬度（F）、太阳赤纬（d）、太阳高度角（a）、太阳方位角（g）及时角w等太阳角进行定位。（1）太阳赤纬角d地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角称为太阳赤纬角。（1）d为一年中的日期序号为了计算方便，表1列出了各特征日季节、日期和太阳赤纬的对照。表1