太阳高度角与地表受热情况分析

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第一步: 模型示意图如下:

image.png

第二步:观测点P【如上图的蓝点】的地点、时间信息为:[φ, θ, t]

  • 观测地纬度 φ (北纬为正,南纬为负)
  • 岁角 θ (冬至为0度,春分为90度,夏至为180度,秋分为270度)
  • 地方恒星日时角 t (冬至日时,恒星日零点与太阳日零点重合)
  • 另:常量 黄赤交角 ξ (常量23°26')

第三步:计算过程:

  • 转为直角坐标系:以球心为原点,Y轴垂直于黄道面,建立右手坐标系 M
  • 求出P点的直角坐标[xyz]
  • 坐标系绕Y轴旋转 岁角,求出新的坐标[x’y’z’]
  • z’值小于0时,是黑夜,z’值大于0时,为太阳高度角的sin值。

第四步:产出

  • 根据纬度、日期、当地时间,算出太阳高度。 image.png
  • 对时间积分,来称量其各纬度地区的受热情况【以赤道某地在春分整日的受热积分值为参考(归一)】 image.png

附: 附1:主要算法【参见代码】。 太阳高度角与地表受热情况分析

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附2:参考资料

wenda.so.com/q/151429010… 太阳高度角简称为“太阳高度”(其实是角度)。 太阳高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。 我们用h来表示这个角度,它在数值上等于太阳在地球地平坐标系中的地平高度。

注:本文原发于2021-10新浪博客,本次是搬家过来的。