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任意时刻太阳高度角的计算及证明

2023-07-16 20:47 作者:眼保健操续命  | 我要投稿

已知: 1.太阳直射点的经纬坐标 2.所求地的经纬坐标 结论:sinH=cosαcosβ 注:H为太阳高度角 α为太阳直射点与所求点的经度差α∈[0,π/2] β为太阳直射点与所求点的纬度差β∈[0,π/2] 证明:已知以点A为球心,以长为R的线段AB为半径的球(看作是地球),BA为入射光线,点C为已知经纬度的球面一点,求点C的太阳高度角

过点C做切与球的平面记为δ 因为太阳光线是相互平行的,所以C点的太阳高度角为BA直线与平面δ的线面夹角 以图示建立空间直角坐标系(红轴为x轴) 设B,C两点的经度差为α,纬度差为β 已知B(R,0,0)C(Rcosαcosβ,Rsinαcosβ,Rsinβ) ∵向量AC为平面δ的法向量 ∴sinH=cos =(向量AB·向量AC)/AC×AB =R²cosαcosβ/R² =cosαcosβ 用文字表述为,地球上任意时刻任意位置的太阳高度角的正弦值为该位置与太阳直射点经度差与纬度差各余弦值的乘积。

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