太阳方位角计算，经纬度

太阳方位角计算，经纬度 根据所在地的年、月、日、小时、分钟以及当地的经纬度数据计算当地的太阳方位参数，其中包括太阳高度角与太阳方位角。 太阳方位角计算是太阳能利用工作中非常重要的一部分。在太阳辐射计算中，需要掌握太阳辐射计算方法。为帮助读者掌握太阳辐射计算方法，我们请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编写了《太阳辐射计算讲座》，供大家学习、参考。 1. 如何计算太阳的方位角？ 太阳方位角是指太阳在天空中的位置角度，是太阳能利用工作中非常重要的参数。为了计算太阳方位角，需要知道太阳的高度角和方位角。太阳高度角是指太阳在天空中的高度角度，而方位角是指太阳相对于南方的角度。 2. 日地距离 地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的，太阳位于椭圆两焦点中的一个。发自太阳到达地球表面的辐射能量与日地间距离的平方成反比，因此，一个准确的日地距离值 R 就变得十分重要了。日地平均距离 R0，又称天文单位，1 天文单位=1.496×108km 或者，更准确地讲等于 149597890±500km。日地距离的最小值（或称近日点）为 0.983 天文单位，其日期大约在 1 月 3 日；而其最大值（或称远日点）为 1.017 天文单位，日期大约在 7 月 4 日。地球处于日地平均距离的日期为 4 月 4 日和 10 月 5 日。 由于日地距离对于任何一年的任何一天都是精确已知的，所以这个距离可用一个数学表达式表述。为了避免日地距离用具体长度计量单位表示过于冗长，一般均以其与日地平均距离比值的平方表示，即 ER=（r／r0）2，也有的表达式用的是其倒数，即 r0／r，这并无实质区别，只是在使用时，需要注意，不可混淆。 我们得到的数学表达式为： ER=1.000423＋0.032359sinθ＋0.000086sin2θ－0.008349cosθ＋0.000115cos2θ 式中 θ 称日角，即 θ=2πt／365.2422 这里 t 又由两部分组成，即 t=N－N0 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=79.6764＋0.2422×（年份－1985）－INT〔（年份－ 1985）／4〕 3. 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°。 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=0.3723＋23.2567sinθ＋0.1149sin2θ －0.1712sin3θ－0.758cosθ＋0.3656cos2θ ＋0.0201cos3θ 式中 θ 的含义与式（1）中的相同。 4. 时差 真正的太阳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⊙=S＋Et 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，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=0.0028－1.9857sinθ＋9.9059sin2θ －7.0924cosθ－0.6882cos2θ 在计算太阳方位角时，需要考虑到时差的影响，因为时差会影响太阳的高度角和方位角。因此，在计算太阳方位角时，需要首先计算时差，然后再计算太阳的高度角和方位角。