Нужна формула склонения солнца для проекта жилого дома

[Jeka343]

Я решил заняться строительством своего дома. Идея спроектировать его таким образом, чтоб летнее солнце не попадало в окна, а зимнее наооборот светило прям в окно. И делая проект, наткнулся некоторые несоответствия своих представлений о вращении солнца вокруг земли )). В частности вбил в кульман гвоздь 20 см и в ясный день отмечал на ватмане тень от гвоздя... .. был крайне удивлён, что оказывается, угол между 11 и 17 часами местного времени равен не 90 гр, как предполагалось, а 120 гр. - значит моя формула (была и такая) не работает.. а изучать астрономию с азов из-за одой формулы не вижу смысла, отюда и просьба:
  Уважаемые асторономы! помогите пожалуйста электронщику. Напишите мне формулу расчета угла склонения солнца в конкретный день и час. Только прошу учесть, что симуляторами звездного неба я пользоваться не умею, и из астономических понятий знаю лишь, что земля вращается вокруг солнца, а не наоборот (как я узнал совсем недавно). Разумеется и констант я никаких не знаю. (кроме Пи)
  И еще хотелось бы узнать формулу для расчета положения солнца относительно Юга в день и час - но может первая формула будет включать в себя эту.
  Это нужно для Екатеринбурга: горизонтальная линия на карте 56гр50', вертикальная - 60гр40'
 Зараннее благодарен. Спасибо )))

[felis manul]

В частности вбил в кульман гвоздь 20 см и в ясный день отмечал на ватмане тень от гвоздя... Roll Eyes .. был крайне удивлён, что оказывается, угол между 11 и 17 часами местного времени равен не 90 гр, как предполагалось, а 120 гр. - значит моя формула (была и такая) не работает..

Вероятно Вы гвоздь вбили перпендикулярно поверхности Земли. Поэтому плоскость в которой измерялся угол и плоскость в которой движется движется Солнце не совпадали. В течение суток Солнце движется параллельно плоскости экватора (если пренебречь движением по эклиптике около 1 градуса в сутки). Для правильного измерения угла, на который сместится Солнце гвоздь нужно вбить параллельно оси мира под углом равным широте местности (в данном случае 56гр50') с уклоном на север.
При вертикально вбитом гвозде можно определить высоту Солнца в данный момент (я думаю это та величина, которую Вы назвали углом склонения).
Может лучше воспользоваться не формулой, а таблицей значений.
Вообще летом максимальная высота Солнца у Вас около 80градусов, а минимальная зимой около 24 градусов и изменяется в первом приближении близко к синусоиде.

[Jeka343]

Аха!!!  спасибо

H=d + (90-f) * sin(-U)

H- высота Солнца над горизонтом (гр.)
f - широта местности (гр.)
d - склонение Солнца (гр.) (беру из таблицы)

U - Угол солнца, относительно юга - полудня

Раньше (когда я думал, что между 11 и 17 часами солнце поворачивается на 90 гр, а не на 127), я этот угол счетал вот так:

U=15(t+T+6))
где t - время, а T - поправка, которая говорит, на сколько сдвинут полдень, относительно юга. т.е. T = 12 - ((t.зах - t.восх)/2)

А как теперь посчетать?? Вообще теряюсь в догадках, и где брать t.зах и t.восх, кроме "женского календаря", в котором эти данные явно для Москвы? Может у кого есть мысли посовершеннее?

[felis manul]

Данные о времени восхода и захода в Постоянной части Астрономического календаря.
Для 56 параллели (время местное)
янв. 1 - 8ч31м, 15:36
      11 - 8:26, 15:51
      21 - 8:14, 16:10
       31 - 7:57, 16:31
фев.10 7:37, 16:52
20 - 7:14,17:14
март 2 - 6:50, 17:36
12 - 6:24, 17:57
22 - 5:58, 18:17
апр.1 - 5:31, 18:38
11 - 5:05, 18:58
21 - 4:40, 19:19
май 1 - 4:17, 19:39
11 - 3:55, 19:59
21 - 3:37, 20:17
31 - 3:23, 20:33
июнь 10 - 3:15, 20:44
20 - 3:13, 20:50
30 - 3:17, 20:50
июль 10 - 3:27, 20:42
20 - 3:42, 20:29
30 4:00, 20:12
август 9 - 4:19, 19:51
19 - 4:38, 19:28
29 - 4:58, 19:03
сент.8 - 5:17, 18:50
18 - 5:37, 18:10
28 - 5:56, 17:44
окт.8 - 6:16, 17:18
18 - 6:37, 16:53
28 - 6:58, 16:29
нояб.7 - 7:19, 16:07
17 - 7:40, 15:49
27 - 8:00, 15:35
дек.7 - 8:16, 15:27
17 - 8:27, 15:25
27 - 8:32, 15:31.
Вам необходимо сделать поправку на поясное, декретное и летнее/зимнее время.

[Грехов Михаил]

тут в общем то не обязательно что-либо считать....Что Зимой, что Летом солнце проходит как бы косой круг на небосводе только летом высота и длина видимой части круга больше, а зимой-меньше.... вам надо "чтобы летнее солнце не светило в окно, а зимнее-наоборот! единственное, что будет отличать зимнее и летнее солнце-это его высота (направление примерно будет одинаковым) если так, то нужно чтобы над окном был глубокий козырёк который бы блокировал свет от более выскоко расположенных объектов и сбоку тоже может быть козырёк. Ориентация окон-на юг. для вашей широты угол солнца меняется от 9 градусов (в конце декабря-ну допустим красные лучи) до 55 градусов (конец июня-допустим синие лучи) поскольку есть много параметров, опрееляющих длину козырька, как то высота окна, требуемая глубина проникновения солнечных лучей в комнату, требуемая узость временного годового интервала размеры и вообще взаимное расположение, всех вещей, то вы бы могли тут представить общий конструктив окна, предполагаемое размещение козырька, а затем нужно уже считать его величину. сверху и сбоков.

[OMI]

А как теперь посчетать?? Вообще теряюсь в догадках, и где брать t.зах и t.восх, кроме "женского календаря", в котором эти данные явно для Москвы? Может у кого есть мысли посовершеннее?

Есть бесплатная программа Planeph 4.1 под DOS.
Авторами данной программы являются профессиональные астрономы, что как бы гарантирует, что программа не врёт  :

   J. Chapront,
      Observatoire de Paris
      DANOF
      61, avenue de l'Observatoire - F75014 PARIS


      G. Francou,
      Observatoire de Paris
      Institut de mecanique celeste et de calcul des ephemerides

Скачать с ресурса ftp://cdsarc.u-strasbg.fr/pub/cats/VI/87 следующие файлы:

× planeph.doc          Notice for the use of the program planeph.exe (24 KB)
× planeph.exe         *Executable program (DOS), version 4.2 (341 KB)
× planeph.loc         *Locations coordinates (used by planeph.exe) (921 KB)
× planeph.tab         *Planetary tables (used by planeph.exe) (473 KB)

Программа вычисляет следующие эфемериды:

E1 : Geometric coordinates.
E2 : Apparent coordinates (geocentric).
E3 : Astrometric coordinates (geocentric).
E4 : Topocentric coordinates.
E5 : Physical ephemeris.
E6 : Osculating elements.
E7 : Rising, Setting, Transit times.
E8 : Sidereal time, Obliquity, Nutation.
E9 : Calendar.

для следующих тел:

M : Mercury    J : Jupiter       P : Pluto
V : Venus       S : Saturn      B : Earth-Moon Barycenter
E : Earth        U : Uranus      H : Sun
A : Mars         N : Neptune

Календарь E9 показывает:

- Julian dates.
- Day of the week.
- Number of the day and week in the year.
- Difference DT-UT (estimate) : Dynamical Time minus Universal Time.
- Equation of Time AST - MST : Apparent Solar Time minus Mean Solar Time.

Переменные следующие:

* Geometric coordinates (E1) :
V1 : Geocentric  / V2 : Heliocentric  / V3 : Barycentric.
V4 : Rectangular / V5 : Spherical.

* Topocentric coordinates (E4) :
V1 : Apparent   /  V2 : Astrometric  /
V3 : Horizontal /  V4 :  Hour angle and declination.

* Physical ephemeris (E5) :
V1 : Phases, Magnitudes, Diameters  /
V2 : Planetocentric coordinates of the Earth.

* Osculating elements (E6)
V1 : Elliptic elements, set 1 : a, lambda, e, i, omega, pi  /
V2 : Elliptic elements, set 2 : a, lambda, h, k, p, q.

* Rising, Setting and Transit times (E7) :
V1 : Rising and Setting  / V2 : Transit  / V3 : Twilight.

* Sidereal time, Obliquity, Nutation (E8) :
V1 : Greenwich sidereal time (UT)  / V2 : Obliquity and Nutation.

Точность вычислений программы, в сравнении с эфемеридами из теории DE403 (на ней и базируется данная программа!):

                 Geometric equatorial coordinates J2000

Body                   Heliocentric    Geocentric

Mercury                 0.010"         0.006"
Venus                    0.002"         0.011"
E-M Barycenter       0.002"
Mars                      0.002"         0.009"
Jupiter                   0.002"         0.002"
Saturn                   0.002"         0.002"
Uranus                  0.002"         0.002"
Neptune                0.001"         0.001"
Pluto                     0.005"         0.005"
Sun                                         0.005"

Вот данные для пункта  Latitude : 56°50'N  Longitude : 060°40'E Zone Time UT+05h (East)

  SUN Rising and Setting Times
      Latitude : 56°50'N  Longitude : 060°40'E    
      Zone Time UT+05h (East)
      Disk Center - Refraction 36.6'    

        Date           Rising     Azimut     Setting    Azimut
  2008 Jan 01    09h 37m     45.6°E   16h 25m    45.7°W
  2008 Jan 11    09h 31m     48.3°E   16h 40m    48.4°W
  2008 Jan 21    09h 19m     52.4°E   16h 59m    52.5°W
  2008 Jan 31    09h 01m     57.6°E   17h 21m    57.8°W
  2008 Feb 10    08h 40m     63.7°E   17h 44m    63.9°W
  2008 Feb 20    08h 17m     70.3°E   18h 06m    70.5°W
  2008 Mar 01    07h 51m     77.2°E   18h 29m    77.5°W
  2008 Mar 11    07h 25m     84.3°E   18h 51m    84.7°W
  2008 Mar 21    06h 58m     91.5°E   19h 12m    91.9°W
  2008 Mar 31    06h 31m     98.7°E   19h 33m    99.1°W
  2008 Apr 10    06h 04m    105.7°E   19h 54m   106.1°W
  2008 Apr 20    05h 38m    112.5°E   20h 15m   112.9°W
  2008 Apr 30    05h 14m    118.9°E   20h 37m   119.3°W  

[Jeka343]

Спасибо вам большое господа астрономы, за ответы, призванные помочь мне. Никогда себя глупее не чувствовал ... особенно когда юзал програмку Planeph. Или сам не правильно задал вопрос.

 У меня есть входные данные:
 
-Расположение: 56°50' сев. широты и 60°40' вост. долготы
-день (гггг.мм.дд)
-время (чч.мм)

Для этих данных нужно найти:
1) Время в конкретный день, когда солнце находится на Юге.
2) Горизонтоальный угол солнца, относительно Юга.
3) Вертикальный угол солнца, относительно поверхности земли.

В принципе для 22 июня и 1 августа я их замерил сам (при помощи кульмана и гвоздя) но мне хотелось бы уже сейчас иметь результаты на скажем 22 число каждого месяца.

А если уж это дейтвительно сложная формула, то будте добры, расчитайте эти 2 угла, для 22 числа каждого месяца с 8 до 20 с шагом в 1 час.

Для примера выложил результататы своих измерений.

[OMI]

Спасибо вам большое господа астрономы, за ответы, призванные помочь мне. Никогда себя глупее не чувствовал ... особенно когда юзал програмку Planeph. Или сам не правильно задал вопрос.

 У меня есть входные данные:
 
-Расположение: 56°50' сев. широты и 60°40' вост. долготы
-день (гггг.мм.дд)
-время (чч.мм)

Для этих данных нужно найти:
1) Время в конкретный день, когда солнце находится на Юге.
2) Горизонтальный угол Солнца, относительно Юга.
3) Вертикальный угол солнца, относительно поверхности земли.

В принципе для 22 июня и 1 августа я их замерил сам (при помощи кульмана и гвоздя) но мне хотелось бы уже сейчас иметь результаты на скажем 22 число каждого месяца.
...

При желании, Planeph освоите довольно быстро.

Теперь по поводу трёх пунктов.

1. Время в конкретный день, когда солнце находится на Юге. Под этим подразумевается, когда Солнце днём кульминирует?
2) Горизонтальный угол Солнца, относительно Юга. Это азимут. Но для какого момента? Если для момента дневной кульминации, то азимут 180 градусов (если 0 градусов в точке севера)
3) Вертикальный угол солнца, относительно поверхности земли. Это угловая высота. Как я понимаю, интересует угловая высота в момент кульминации, т.е. максимальная угловая высота Солнца на искомый день?

Смотрите приложенную таблицу, в которой вычислены моменты верхних кульминаций Солнца и его максимальные угловые высоты на каждый день 2008 г. для пункта  56°50' сев. широты и 60°40' вост. долготы.

Внимание! Время всемирное, т.е. плюсуйте поясную разницу для зимы и для лета.

[Jeka343]

Смотрите приложенную таблицу, в которой вычислены моменты верхних кульминаций Солнца и его максимальные угловые высоты на каждый день 2008 г. для пункта 56°50' сев. широты и 60°40' вост. долготы.

Внимание! Время всемирное, т.е. плюсуйте поясную разницу для зимы и для лета.

  Спасибо за таблицу, по ней я смогу определиить по часам, где юг, для любого дня. Я понимаю азимут солнца в ней в любой день равен 180 °.Правда не понял, почему разница часовая получается 6 часов (по экспериментальным данным), должно получаться 4 или 5 насколько я знаю.. у нас разница с Москвой на 2 часа )
  Но это только часть вопроса, поюзав еще раз програмку Planeph, я в ней не нашел, где можно задать дату и время, а получить азимут и угловую высоту солнца. Вернее она может посчитать азимут только для восхода и заката, и угловую высоту для кульминации.

В принципе для 22 июня и 1 августа я их замерил сам (при помощи кульмана и гвоздя) но мне хотелось бы уже сейчас иметь результаты на скажем 22 число каждого месяца.

А если уж это дейтвительно сложная формула, то будте добры, расчитайте эти 2 угла, для 22 числа каждого месяца с 8 до 20 с шагом в 1 час.

Для примера выложил результататы своих измерений.

[OMI]

Зимнее время Москвы UT+3ч, а для Екатеринбурга UT+5ч.
А летнее время для Москвы UT+4ч, а для Екатеринбурга UT+6ч.

Откройте программу и смотрите левый командный столбец:
E : Ephemeris
B : Body
V : Variables
F : Reference frame
O : Options
D : Date
I : Tab intervals
L : Location
T : Time scale
U : Units
R : Results

Нажатием буквы D (большой или маленькой) в командной строке Enter the code (*) of a command: вы задаёте доступ в меню выбора даты и времени.
Доступ в меню выбора небесного тела через букву B.
…

Читайте planeph.doc

[Jeka343]

Мда... Устанавливать время и планету я научился еще позавчера, а как вывести на экран табличку типа моей, - не могу разобраться.. ниже мои настройки - подскажите, пожалуйста, что не правильно 

[OMI]

Вот настройки для получения моментов верхний кульминаций Солнца на каждый день января 2008 г. по местному зимнему времени для пункта 56°50' сев. широты и 60°40' вост. долготы.
Внимательно смотрите на все настройки!

Лучше свяжитесь со мной по аське или Скайпу.

[Jeka343]

  Вопрос остаётся открытым.

Но это только часть вопроса, поюзав еще раз програмку Planeph, я в ней не нашел, где можно задать дату и время, а получить азимут и угловую высоту солнца. Вернее она может посчитать азимут только для восхода и заката, и угловую высоту для кульминации.

  А мне же надо посчитать эти 2 угла на каждый час с 8 до 20 на 22 число кажого месяца. (пример экспериментально измеренный есть выше https://astronomy.ru/forum/index.php?action=dlattach;topic=43078.0;attach=140956 ). Люди умоляю, помогите, принесите звездной наукой маленькую частичку конкретеной практической пользы. Кто умеет пользоваться этой программой, скинте как выглядят настройки для расчета нужных мне углов или готовые результаты для вышеупомянутой точки.

[OMI]

Вот настройки.

[OMI]

А вот расчёт на месяц январь через каждый час.

Время по Гринвичу!

[Jeka343]

Ахринеть!!!     фантастика !!! Даже сошлось с моими результатами измерений. Спасибо большое OMI за помощь. Спасибо Астрофоруму. Спасибо создателям программы planeph.exe, да что там ))) Спасибо вааще всей Астрономии )))

[L0R]

OMI, извините за беспокойство, я так понял программа выводит астрономический азимут, не поскажите, как его перевести в геодезический?
Заранее спасибо.

[OMI]

OMI, извините за беспокойство, я так понял программа выводит астрономический азимут, не поскажите, как его перевести в геодезический?
Заранее спасибо.

Как я понимаю, геодезический азимут отсчитывается от точки севера (0°) через восток (90°)-> юг (180°) -> запад (270°).

Программа Planeph считает азимуты от точки юга и по обе стороны.

Например, если програма вычислила азимут точки восхода Солнца  AzE=127.2°E, то её геодезический азимут равен 180°-127.2°=52.8°,
т.е. AzgeoE=180°- AzE.
А для точки захода Солнца  AzW=127.2°W, её геодезический азимут равен 180°+127.2°=307.2°,
т.е. AzgeoW=180°+ AzW.

[L0R]

Спасибо за быстрый ответ.
Меня несколько запутала формулировка из википедии:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Азимут_(астрономия)#.D0.93.D0.BE.D1.80.D0.B8.D0.B7.D0.BE.D0.BD.D1.82.D0.B0.D0.BB.D1.8C.D0.BD.D0.B0.D1.8F_.D1.81.D0.B8.D1.81.D1.82.D0.B5.D0.BC.D0.B0_.D0.BA.D0.BE.D0.BE.D1.80.D0.B4.D0.B8.D0.BD.D0.B0.D1.82
, точнее термин "математический горизонт"...

Вот примерное время, которое меня интересует:
2008 Sep 05  12h00m00s    17.60001 ° E   +35.06370 °    54.93630 °     1.44'
2008 Sep 05  13h00m00s     0.70361 ° O   +36.13352 °    53.86648 °     1.38'
2008 Sep 05  14h00m00s    18.96402 ° O   +34.85641 °    55.14359 °     1.45'
2008 Sep 05  15h00m00s    36.30294 ° O   +31.41748 °    58.58252 °     1.65'

Вот настройки:
     E  :  Ephemeris     :  TOPOCENTRIC COORDINATES
     B  :  Body          :  SUN
     V  :  Variables     :  Topocentric Horizontal Positions
     D  :  Date          :  2008 Sep 04  00h 00m 00s
     I  :  tab Intervals :  01h 00m 00s
     L  :  Location      :  Latitude : 60°29'N  Longitude : 030°13'E
     T  :  Time scale    :  Zone Time UT+03h (East)
     U  :  Units         :  Degree (decimal)

[OMI]

     D  :  Date          :  2008 Sep 04  00h 00m 00s
     I  :  tab Intervals :  01h 00m 00s
     L  :  Location      :  Latitude : 60°29'N  Longitude : 030°13'E
     T  :  Time scale    :  Zone Time UT+03h (East)

04 сентября действует летнее время, т.е.      T  :  Time scale    :  Zone Time UT+03h (East) - это верно для Украины (GMT+2h00m - Киев)
А для долготы 030°13'E пункта в России (GMT+3h00m - Москва, Санкт-Петербург, Волгоград) следует указать следующее T  :  Time scale    :  Zone Time UT+04h (East)