Wie berechnet man den maximalen und minimalen Sonnenazimut an einem bestimmten Ort?

Jede Azimut-Gleichung, die ich bisher finden konnte, hängt von der Eingabe einer Zeit ab, und ich möchte die Lösung nicht brutal erzwingen müssen, indem ich einfach alle Zeiten ausprobiere. (Siehe unten für Standardgleichungen.)

Mein Anwendungsfall erfordert keine große Präzision, innerhalb weniger Grad ist es in Ordnung. Idealerweise suche ich also nach Gleichungen, die nur den Breitengrad (und möglicherweise den Längengrad?) Als Eingabe und Ausgabe des maximalen und / oder minimalen Azimutwinkels für diesen Ort verwenden. Außerdem werde ich mich nur um Jahre innerhalb eines Jahrhunderts kümmern, daher glaube ich nicht, dass die Schwankungen von Jahr zu Jahr angesichts meiner Genauigkeitsanforderungen eine Rolle spielen werden, aber wenn ich falsch liege, gebe ich gerne das aktuelle Jahr an auch.

Standard-Solargleichungen basierend auf dem Solarrechner der NOAA

Note: The sunrise and sunset results are theoretically accurate to within a minute
 for locations between +/- 72° latitude, and within 10 minutes outside of those latitudes.  
 However, due to variations in atmospheric composition, temperature, pressure and conditions, 
 observed values may vary from calculations.
...
Please note that calculations in the spreadsheets are only valid for dates between 1901 and 2099, 
 due to an approximation used in the Julian Day calculation." 

Ξ = Breitengrad (+ bis N)

Φ = Längengrad (+ bis E)

ω = Zeitzone (+ bis E)

d = Datum

τ = Zeit (Stunden nach lokaler Mitternacht)

υ = Julianischer Tag = d + 2415018.5 + τ ω 24

σ = Julianisches Jahrhundert = υ 2451545 36525

ρ = Geom bedeutet lange Sonne (Grad) = ( 280.46646 + σ ( 36000.76983 + 0,0003032 σ ) ) Mod 360

ξ = Geom Mean Anom Sonne (Grad) = 357.52911 + σ ( 35999.05029 0,0001537 σ )

μ = Eccent Erdumlaufbahn = 0,016708634 σ ( 0.000042037 + 0,0000001267 σ )

λ = So Eq von Ctr = Sünde ( ξ r a d ) ( 1.914602 σ ( 0,004817 + 0,000014 σ ) ) + Sünde ( 2 ξ r a d ) ( 0,019993 0,000101 σ ) + 0,000289 Sünde ( 3 ξ r a d )

κ = Sun True Long (Grad) = ρ + λ

ι = Sun True Anom (Grad) = ξ + λ

θ = Sun Rad Vector (AUs) = 1.000001018 ( 1 μ 2 ) 1 + μ cos ( ι r a d )

η = Sun App Long (Grad) = κ 0,00569 0,00478 Sünde ( ( 125.04 1934.136 σ ) r a d )

ζ = Mittlere Obliq-Ekliptik (Grad) = 23 + 26 + 21.448 σ ( 46.815 + σ ( 0,00059 σ 0,001813 ) ) 60 60

ϵ = Obliq Corr (Grad) = ζ + 0,00256 cos ( ( 125.04 1934.136 σ ) r a d )

δ = Sun Declin (Grad) = ( arcsin ( Sünde ( ϵ r a d ) Sünde ( η r a d ) ) ) Ö

j = var y = bräunen ( ( ϵ 2 ) r a d ) 2

Γ = Äq der Zeit (Minuten) = 4 ( j Sünde ( 2 ρ r a d ) 2 μ Sünde ( ξ r a d ) + 4 μ j Sünde ( ξ r a d ) cos ( 2 ρ r a d ) 0,5 j 2 Sünde ( 4 ρ r a d ) 1.25 μ 2 Sünde ( 2 ξ r a d ) ) Ö

γ = Wahre Sonnenzeit (min) = ( 1440 τ + Γ + 4 Φ 60 ω ) Mod 1440

β = Stundenwinkel (Grad) = ich f ( γ 4 < 0 ) { γ 4 + 180 } e l s e { γ 4 180 }

Ω = Sonnenzenitwinkel (Grad) = ( arccos ( Sünde ( Ξ r a d ) Sünde ( δ r a d ) + cos ( Ξ r a d ) cos ( δ r a d ) cos ( β r a d ) ) ) Ö

a = Sonnenazimutwinkel (Grad im Uhrzeigersinn von N) = ich f ( β > 0 ) { ( arccos ( Sünde ( Ξ r a d ) cos ( Ω r a d ) Sünde ( δ r a d ) cos ( Ξ r a d ) Sünde ( Ω r a d ) ) Ö + 180 ) Mod 360 } e l s e { ( 540 arccos ( Sünde ( Ξ r a d ) cos ( Ω r a d ) Sünde ( δ r a d ) cos ( Ξ r a d ) Sünde ( Ω r a d ) ) Ö ) Mod 360 }

Danke für den Vorschlag @uhoh. Ich habe die Gleichungen hinzugefügt, wie Sie vorgeschlagen haben.
Wow, das ist viel Arbeit, sieht toll aus!
Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, fragen Sie nach dem Sonnenauf- und -untergangsazimut für den längsten Tag eines bestimmten Ortes auf der Erde? Innerhalb weniger Grad? Es wäre also in Ordnung, die Erde als perfekte Kugel zu behandeln und alle Auswirkungen auf die Atmosphäre zu ignorieren?
Klingt für mich vernünftig, dass diese Annahmen nicht mehr als ein paar Grad Fehler verursachen würden.
Eigentlich @ralf-kleberhoff das deutet auf die genaue Lösung hin! Danke dir! Berechnen Sie einfach das Datum der Sommersonnenwende. Verwenden Sie das, um die Zeiten für Sonnenaufgang und Sonnenuntergang zu finden. Verwenden Sie diese, um das Minimum und Maximum zu berechnen.

Antworten (3)

Danke an Ralf Kleberhoff für den Hinweis auf die richtige Richtung.

Schritt 1: Finden Sie das Datum der Sommersonnenwende

Für die Genauigkeitsanforderungen dieser Frage wird es funktionieren, einfach die Hemisphäre zu finden und das häufigste Datum auszuwählen. (21. Juni in der nördlichen Hemisphäre und 22. Dezember für die südliche Hemisphäre). Wenn eine höhere Genauigkeit erforderlich ist. Es stehen viele Ressourcen zur Verfügung .

Schritt 2: Finden Sie Sonnenaufgangs- und Sonnenuntergangszeiten am Sonnwenddatum

Das ist einfach. Jedoch der Vollständigkeit halber. (Hinweis: 90,833 ist der Sonnenhöhenwinkel für Sonnenauf- und -untergang. . 90 ist jedoch für diese Genauigkeit ausreichend und vereinfacht die Gleichungen.)

h a = arccos ( cos ( 90 Ö ) cos ( Ξ r a d ) cos ( δ r a d ) bräunen ( Ξ r a d ) bräunen ( δ r a d ) ) Ö = arccos ( bräunen ( Ξ r a d ) bräunen ( δ r a d ) )

s Ö l a r n Ö Ö n = 720 4 Ξ Γ 1440

s u n r ich s e t ich m e = s Ö l a r n Ö Ö n 4 h a 1440

s u n s e t t ich m e = s Ö l a r n Ö Ö n + 4 h a 1440

Schritt 3: Lösen Sie die Azimutgleichung für Sonnenaufgangs- und Sonnenuntergangszeiten

Einfach einstecken s u n r ich s e t ich m e und s u n s e t t ich m e in die in der Frage angegebenen Gleichungen.

Sehr schöne Lösung! Es ist auch großartig, sich die Zeit zu nehmen, Ihre Lösung zum Nutzen zukünftiger Leser zu veröffentlichen.

Der Azimutwinkel von genau nach Süden bis zu dem Punkt, an dem ein Objekt aufsteigt oder untergeht, ist eine Funktion des Breitengrads (lat) und der Deklination (dekl), wie folgt: cos(Winkel) = -sin(dekl)/cos(lat)

Dies ignoriert die Brechung und den Radius des Objekts und führt daher zu einer gewissen Ungenauigkeit für die Sonne. (Die Brechung und der Radius der Sonne betragen 50 Bogenminuten. Die Änderung des Azimuts, wenn die Sonne 50 Bogenminuten aufgeht, ist der Fehler bei der Verwendung dieser Formel. Wenn Sie sich nicht auf einem Breitengrad in der Nähe eines Pols befinden, sollte die Gleichung auf einen Bruchteil von genau sein ein Grad.)

(bearbeitet am 23. Januar). Die maximale Deklination der Sonne, die in meiner obigen Formel verwendet werden soll, entspricht entweder der mittleren Schiefe der Ekliptik (ζ in Ihren Gleichungen) oder der korrigierten Schiefe (ϵ), je nach gewünschter Genauigkeit. Die minimale Deklination der Sonne ist gleich dem negativen Wert der Schiefe. So können Sie den maximalen und minimalen Azimut der aufgehenden und untergehenden Sonne berechnen, ohne das Datum oder die Uhrzeit zu kennen.

Die Neigung beträgt ungefähr 23,5 Grad, und wenn Sie beispielsweise einen Breitengrad von 40 verwenden, gibt meine Formel an, dass der Kosinus des Anstiegspunkts -sin(23,5)/cos(40) ist, was einen Anstiegspunkt von 121,4 Grad östlich von Süden ergibt. oder ein Azimut von 58,6 Grad (180-121,4 = 58,6). Sonnenuntergang ist 121,4 Grad westlich von Süden oder ein Azimut von 301,4 (180 + 121,4 = 301,4).

Das beantwortet meine Frage nicht. Das Lösen der Azimutformel, die ich für Sonnenaufgang und Sonnenuntergang bereitgestellt habe, beseitigt nicht das Problem, nach dem ich viele Male versucht habe, nach dem ich gefragt habe.
Vielleicht habe ich die Frage nicht verstanden. Ich dachte, Sie wollten den Azimut wissen, wo ein Objekt (wie die Sonne) aufgeht. Wenn Sie die Deklination (z. B. 23,5 zur Juni-Sonnenwende) und den Breitengrad (z. B. 40) kennen, gibt meine Formel an, dass der Anstiegspunkt -sin(23,5)/cos(40) ist, was 121,4 Grad östlich von Süden oder einen Azimut ergibt vom 58.6. Sonnenuntergang ist 121,4 Grad westlich von Süden oder ein Azimut von 301,4. Wenn Sie dies nicht wünschen, können Sie erläutern, welche anderen Informationen Sie wünschen?
Die Kenntnis der Deklination erfordert die Kenntnis der Zeit. Ich brauche eine Antwort, die es mir ermöglicht, die Zeit zu kennen und dann die Deklination herauszufinden.
@antgiant Wenn Sie nach dem jährlichen minimalen und maximalen Azimut der Sonne fragen, ist diese Antwort im Wesentlichen richtig. Hast du nach etwas anderem gefragt? Täglicher min/max Azimut oder etwas anderes?
@barrycarter du hast recht. Die Bearbeitung, die nach meinem Kommentar und meiner Antwort erfolgte, erklärte dies auf eine Weise, die ich verstehen konnte. Ich habe die Antwort von JohnHoltz als Lösung markiert, da sie viel einfacher ist als meine eigene. Danke Johannes Holtz.

Nehmen Sie den absoluten Breitengrad und die Deklination der Sonne. Wenn der Breitengrad kleiner als die Deklination ist, können Sie mit der folgenden Formel den maximalen Azimutwinkel ermitteln, den die Sonne je nach Breitengrad in Richtung Osten oder Westen in Bezug auf den wahren Norden oder Süden bewegen kann. Sagen wir Breitengrad = - 12, Deklination = 19, Maximaler Azimut = atan(1÷√(cos(-12)^2tan(19)^2-sin(-12)^2)) =75.159374710582 =75°09'33.75” Von wahr Norden

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