Góc tới của tia sáng mặt trời càng lớn thì Góc mặt trời và bóng râm

Ở cùng một điểm địa lý vào những thời điểm khác nhau trong ngày, tia nắng mặt trời chiếu xuống trái đất theo những góc khác nhau. Bằng cách tính toán góc này và biết tọa độ địa lý, thời gian thiên văn có thể được tính toán chính xác. Tác dụng ngược lại cũng có thể xảy ra. Với sự trợ giúp của đồng hồ bấm giờ hiển thị thời gian thiên văn chính xác, bạn có thể tham chiếu địa lý một điểm.

Bạn sẽ cần

• - gnomon;
• - người cai trị;
• - bề mặt nằm ngang;
• - mức chất lỏng để thiết lập bề mặt nằm ngang;
• - máy tính;
• - bảng tiếp tuyến và cotang.

Hướng dẫn

• Tìm một bề mặt nằm ngang nghiêm ngặt. Kiểm tra nó với một mức độ. Cả bong bóng và thiết bị điện tử đều có thể được sử dụng. Nếu bạn đang sử dụng mức chất lỏng, bong bóng phải ở chính giữa. Để thuận tiện cho công việc tiếp theo, hãy cố định một tờ giấy trên bề mặt. Tốt nhất là sử dụng giấy kẻ ô vuông trong trường hợp này. Là một bề mặt nằm ngang, bạn có thể lấy một tấm ván ép dày, bền. Nó không nên có chỗ lõm và vết sưng.
• Vẽ một dấu chấm hoặc một chữ thập trên giấy kẻ ô vuông. Cài đặt gnomon theo chiều dọc sao cho trục của nó trùng với điểm đánh dấu của bạn. gnomon là một thanh hoặc cột được lắp đặt nghiêm ngặt theo chiều dọc. Đỉnh của nó có dạng hình nón nhọn.
• Đặt một dấu chấm thứ hai ở điểm cuối của bóng của gnomon. Chỉ định nó là điểm A và điểm đầu tiên là điểm C. Bạn nên biết chiều cao của gnomon với độ chính xác đủ. Gnomon càng lớn, kết quả sẽ càng chính xác.
• Đo khoảng cách từ điểm A đến điểm C theo bất kỳ cách nào bạn có thể. Xin lưu ý rằng các đơn vị đo lường giống như chiều cao của gnomon. Nếu cần thiết, chuyển đổi sang các đơn vị thuận tiện nhất.
• Trên một tờ giấy riêng, vẽ một bản vẽ bằng dữ liệu thu được. Trong bản vẽ, bạn sẽ có một tam giác vuông, trong đó góc vuông C là vị trí của gnomon, chân CA là chiều dài của bóng và chân CB là chiều cao của gnomon.
• Tính góc A sử dụng tiếp tuyến hoặc cotang bằng công thức tgA=BC/AC. Biết tiếp tuyến, xác định góc thực tế.
• Góc kết quả là góc giữa bề mặt nằm ngang và tia nắng. Góc tới là góc giữa phương vuông góc rơi xuống bề mặt và chùm tia. Tức là nó bằng 90º-A.

Nguồn quan trọng nhất mà bề mặt Trái đất và bầu khí quyển nhận năng lượng nhiệt là Mặt trời. Nó gửi một lượng năng lượng bức xạ khổng lồ vào không gian thế giới: nhiệt, ánh sáng, tia cực tím. Sóng điện từ do Mặt trời phát ra lan truyền với tốc độ 300.000 km/s.

Sự nóng lên của bề mặt trái đất phụ thuộc vào góc tới của tia nắng mặt trời. Tất cả các tia mặt trời chiếu song song với bề mặt Trái đất, nhưng vì Trái đất có dạng hình cầu nên các tia mặt trời chiếu vào các phần khác nhau trên bề mặt của nó ở các góc khác nhau. Khi Mặt trời ở thiên đỉnh, các tia sáng của nó rơi thẳng đứng và Trái đất nóng lên nhiều hơn.

Toàn bộ năng lượng bức xạ được gửi bởi Mặt trời được gọi là bức xạ năng lượng mặt trời, nó thường được biểu thị bằng lượng calo trên diện tích bề mặt mỗi năm.

Bức xạ mặt trời quyết định chế độ nhiệt độ của tầng đối lưu không khí của Trái đất.

Cần lưu ý rằng tổng lượng bức xạ mặt trời gấp hơn hai tỷ lần lượng năng lượng mà Trái đất nhận được.

Bức xạ đến bề mặt trái đất bao gồm trực tiếp và khuếch tán.

Bức xạ đến Trái đất trực tiếp từ Mặt trời dưới dạng ánh sáng mặt trời trực tiếp trên bầu trời không mây được gọi là dài. Nó mang lượng nhiệt và ánh sáng lớn nhất. Nếu hành tinh của chúng ta không có bầu khí quyển, bề mặt trái đất sẽ chỉ nhận được bức xạ trực tiếp.

Tuy nhiên, khi đi qua bầu khí quyển, khoảng một phần tư bức xạ mặt trời bị phân tán bởi các phân tử khí và tạp chất, lệch khỏi đường đi trực tiếp. Một số trong số chúng chạm tới bề mặt Trái đất, hình thành tán xạ bức xạ mặt trời. Nhờ bức xạ tán xạ, ánh sáng cũng xuyên được vào những nơi mà ánh sáng mặt trời trực tiếp (bức xạ trực tiếp) không xuyên qua được. Bức xạ này tạo ra ánh sáng ban ngày và mang lại màu sắc cho bầu trời.

Tổng bức xạ mặt trời

Tất cả các tia sáng mặt trời chiếu xuống trái đất đều tổng bức xạ mặt trời tức là toàn bộ bức xạ trực tiếp và khuếch tán (Hình 1).

Cơm. 1. Tổng bức xạ mặt trời năm

Sự phân bố bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất

Bức xạ mặt trời phân bố không đều trên trái đất. Nó phụ thuộc vào:

1. về mật độ và độ ẩm của không khí - chúng càng cao thì bề mặt trái đất càng nhận được ít bức xạ;

2. từ vĩ độ địa lý của khu vực - lượng bức xạ tăng dần từ các cực đến xích đạo. Lượng bức xạ mặt trời trực tiếp phụ thuộc vào độ dài của đường mà các tia mặt trời đi qua bầu khí quyển. Khi Mặt trời ở đỉnh cao (góc tới của các tia là 90 °), các tia của nó chiếu vào Trái đất theo con đường ngắn nhất và tỏa năng lượng mạnh ra một khu vực nhỏ. Trên Trái đất, điều này xảy ra trong dải giữa 23° N. sh. và 23°N sh., tức là giữa vùng nhiệt đới. Khi bạn di chuyển ra khỏi khu vực này về phía nam hoặc phía bắc, độ dài đường đi của tia nắng mặt trời tăng lên, tức là góc tới của chúng trên bề mặt trái đất giảm đi. Các tia sáng bắt đầu chiếu xuống Trái đất ở một góc nhỏ hơn, như thể lướt đi, tiến gần đến đường tiếp tuyến trong vùng của các cực. Kết quả là, cùng một dòng năng lượng được phân phối trên một diện tích lớn hơn, do đó lượng năng lượng phản xạ tăng lên. Do đó, ở khu vực xích đạo, nơi các tia sáng mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất một góc 90 °, lượng bức xạ mặt trời trực tiếp mà bề mặt trái đất nhận được cao hơn và khi bạn di chuyển về phía các cực, lượng này là giảm mạnh. Ngoài ra, độ dài ngày ở các thời điểm khác nhau trong năm còn phụ thuộc vào vĩ độ của khu vực, điều này cũng quyết định lượng bức xạ mặt trời đi vào bề mặt trái đất;

3. từ sự chuyển động hàng năm và hàng ngày của Trái đất - ở vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, dòng bức xạ Mặt trời thay đổi rất nhiều theo mùa, điều này có liên quan đến sự thay đổi độ cao buổi trưa của Mặt trời và độ dài của ngày ;

4. về bản chất của bề mặt trái đất - bề mặt càng sáng thì càng phản chiếu nhiều ánh sáng mặt trời. Khả năng của một bề mặt phản xạ bức xạ được gọi là suất phản chiếu(từ lat. độ trắng). Tuyết phản xạ bức xạ đặc biệt mạnh (90%), cát yếu hơn (35%), chernozem thậm chí còn yếu hơn (4%).

Bề mặt trái đất hấp thụ bức xạ mặt trời (bức xạ hấp thụ), nóng lên và tỏa nhiệt vào khí quyển (bức xạ phản xạ). Các lớp thấp hơn của khí quyển phần lớn làm chậm bức xạ mặt đất. Bức xạ được bề mặt trái đất hấp thụ được sử dụng để làm nóng đất, không khí và nước.

Phần bức xạ toàn phần còn lại sau phản xạ và bức xạ nhiệt của bề mặt trái đất được gọi là cân bằng bức xạ. Cân bằng bức xạ của bề mặt trái đất thay đổi theo ngày và theo mùa trong năm, nhưng tính trung bình trong năm, nó có giá trị dương ở mọi nơi, ngoại trừ các sa mạc băng giá ở Greenland và Nam Cực. Cân bằng bức xạ đạt giá trị cực đại ở các vĩ độ thấp (từ 20°N đến 20°S) - trên 42*10 2 J/m 2 , ở vĩ độ khoảng 60° ở cả hai bán cầu giảm xuống 8*10 2 - 13 * 10 2 J/m 2 .

Các tia nắng mặt trời cung cấp tới 20% năng lượng của chúng cho bầu khí quyển, được phân bổ trên toàn bộ độ dày của không khí, và do đó sự nóng lên của không khí do chúng gây ra là tương đối nhỏ. Mặt trời làm nóng bề mặt trái đất, truyền nhiệt cho không khí trong khí quyển do đối lưu(từ vĩ độ. đối lưu- giao hàng), tức là, chuyển động thẳng đứng của không khí nóng lên trên bề mặt trái đất, ở vị trí mà không khí lạnh hơn đi xuống. Đây là cách bầu khí quyển nhận được phần lớn nhiệt của nó - trung bình, gấp ba lần so với trực tiếp từ Mặt trời.

Sự hiện diện của carbon dioxide và hơi nước không cho phép nhiệt phản xạ từ bề mặt trái đất tự do thoát ra ngoài vũ trụ. Họ tạo ra hiệu ứng nhà kính, do đó nhiệt độ giảm trên Trái đất vào ban ngày không vượt quá 15 ° C. Trong trường hợp không có carbon dioxide trong khí quyển, bề mặt trái đất sẽ nguội đi 40-50 ° C qua đêm.

Do sự tăng trưởng về quy mô hoạt động kinh tế của con người - việc đốt than và dầu tại các nhà máy nhiệt điện, khí thải từ các doanh nghiệp công nghiệp, sự gia tăng khí thải xe hơi - hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển tăng lên, dẫn đến gia tăng hiệu ứng nhà kính và đe dọa biến đổi khí hậu toàn cầu.

Các tia nắng mặt trời khi xuyên qua bầu khí quyển sẽ chiếu xuống bề mặt Trái đất và làm nóng nó, đồng thời tỏa nhiệt vào bầu khí quyển. Điều này giải thích tính năng đặc trưng của tầng đối lưu: nhiệt độ không khí giảm theo độ cao. Nhưng có những lúc tầng trên của khí quyển ấm hơn tầng dưới. Hiện tượng như vậy được gọi là đảo nhiệt độ(từ lat. inversio - chuyển qua).

Mặt trời là nguồn gốc của mọi thứ trên Trái đất: ánh sáng, nhiệt, sự sống. Chỉ có ánh sáng mặt trời mới mang lại hơi ấm cho con người trước khi họ biết cách tạo ra lửa - năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng đầu tiên được cộng đồng loài người làm chủ. Không có gì ngạc nhiên khi cộng đồng này tự phát sinh, theo các nhà cổ sinh vật học, dưới cái nắng nóng của đường xích đạo, ở Trung Phi. Rõ ràng, năng lượng của Mặt trời sẽ trở nên dễ chấp nhận nhất trong các thời đại trong tương lai do tính tự nhiên của nó (nó được cung cấp miễn phí), không cạn kiệt và sạch sẽ về mặt sinh thái. Tại sao cô ấy vẫn ở trong bóng tối cho đến nay? Tại sao trong hàng nghìn năm, con người thích sưởi ấm và nấu thức ăn bằng cách đốt củi, than, dầu, tạo ra những cấu trúc khéo léo trên những dòng sông chảy xiết và gió thổi, khai thác (gần đây) uranium phóng xạ nguy hiểm? Bởi vì đối với một xã hội chưa phát triển về công nghệ, bị xiềng xích trên bề mặt trái đất, các nhà máy điện mặt trời sẽ nhỏ, cồng kềnh, phụ thuộc vào thời tiết - thực tế là không thể cạnh tranh được. Chỉ những nhà văn khoa học viễn tưởng mới đoán được sự cất cánh không thể tránh khỏi trong tương lai của họ.

Với khả năng tiếp cận không gian, việc tạo ra các trạm quỹ đạo và sự phát triển nhanh chóng của thiết bị điện tử (chủ yếu là chất bán dẫn), tình hình đã thay đổi đáng kể. Giờ đây, năng lượng mặt trời không phải là một giấc mơ xa vời, mà là một thực tế hàng ngày ngày càng chiếm nhiều không gian hơn trong hoạt động của các tổ chức khoa học và tổ chức công nghiệp.

Năng lượng mặt trời là vô tận - với sự phát triển không ngừng về khả năng kỹ thuật của chúng tôi.

Mật độ thông lượng cao nhất của bức xạ mặt trời chiếu xuống Trái đất xấp xỉ 1 kW/m 2 trong dải bước sóng 0,3-2,5 µm. Bức xạ này được gọi là sóng ngắn và bao gồm quang phổ nhìn thấy được. Đối với các khu vực đông dân cư, tùy thuộc vào vị trí, thời gian trong ngày và thời tiết, dòng năng lượng mặt trời đến Trái đất thay đổi từ 3 đến 30 MJ/m2 mỗi ngày. Bức xạ mặt trời được đặc trưng bởi năng lượng photon ở cực đại phân bố khoảng 2 eV, được xác định từ nhiệt độ bề mặt Mặt trời khoảng 6000 K. Đây là dòng năng lượng từ một nguồn có thể tiếp cận được có nhiệt độ cao hơn nhiều so với các nguồn kỹ thuật truyền thống. Bức xạ lan truyền với tốc độ 3x10 8 m/s và đến bầu khí quyển trái đất trong khoảng 8 phút. Năng lượng nhiệt của nó có thể được sử dụng bằng các thiết bị kỹ thuật tiêu chuẩn (ví dụ: tua bin hơi nước) và các phương pháp được phát triển trên cơ sở tương tác quang hóa và quang vật lý. Các dòng năng lượng bức xạ kết nối bầu khí quyển với bề mặt Trái đất cũng vào khoảng 1 kW/m 2 , nhưng chúng bao phủ một dải quang phổ khác - từ 5 đến 25 µm, được gọi là bước sóng dài với tối đa khoảng 10 µm. Theo quang phổ, các bức xạ có bước sóng ngắn và dài nằm khá xa nhau và có thể dễ dàng phân biệt.

1 Góc tới của Mặt trời và góc thiên đỉnh

Mặt trời là ngôi sao của hệ mặt trời, là nguồn cung cấp một lượng nhiệt khổng lồ và ánh sáng chói lòa cho hành tinh Trái đất. Mặc dù thực tế là Mặt trời ở một khoảng cách đáng kể so với chúng ta và chỉ một phần nhỏ bức xạ của nó đến được với chúng ta, nhưng điều này là khá đủ cho sự phát triển của sự sống trên Trái đất. Hành tinh của chúng ta quay quanh mặt trời theo một quỹ đạo. Nếu quan sát Trái đất từ ​​tàu vũ trụ trong năm, ta có thể nhận thấy rằng Mặt trời luôn chỉ chiếu sáng một nửa Trái đất, do đó, ở đó sẽ có ngày và lúc đó sẽ có đêm ở nửa còn lại. Bề mặt trái đất chỉ nhận nhiệt vào ban ngày.

Trái đất của chúng ta đang nóng lên không đều. Sự nóng lên không đều của Trái đất được giải thích là do hình cầu của nó nên góc tới của tia Mặt trời ở các khu vực khác nhau là khác nhau, nghĩa là các khu vực khác nhau trên Trái đất nhận được lượng nhiệt khác nhau. Tại đường xích đạo, các tia nắng mặt trời chiếu thẳng đứng và chúng đốt nóng mạnh Trái đất. Càng xa xích đạo, góc tới của chùm tia càng nhỏ và do đó, những vùng lãnh thổ này nhận được ít nhiệt hơn. Cùng một chùm năng lượng của bức xạ mặt trời làm nóng một khu vực nhỏ hơn nhiều gần xích đạo, vì nó rơi thẳng đứng. Ngoài ra, các tia rơi ở một góc nhỏ hơn ở xích đạo, xuyên qua bầu khí quyển, đi một quãng đường dài hơn trong đó, do đó một phần tia nắng mặt trời bị tán xạ trong tầng đối lưu và không chiếu tới bề mặt trái đất. Tất cả điều này chỉ ra rằng khi bạn di chuyển ra khỏi đường xích đạo về phía bắc hoặc phía nam, nhiệt độ không khí giảm xuống do góc tới của chùm tia mặt trời giảm.

Mức độ nóng lên của bề mặt trái đất cũng bị ảnh hưởng bởi thực tế là trục của trái đất nghiêng với mặt phẳng quỹ đạo, dọc theo đó Trái đất thực hiện một vòng quay hoàn chỉnh quanh Mặt trời, một góc 66,5 ° và luôn được hướng bởi đầu phía bắc về phía Polar Star.

Tưởng tượng rằng Trái đất chuyển động quanh Mặt trời có trục Trái đất vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo quay. Khi đó bề mặt ở các vĩ độ khác nhau sẽ nhận một lượng nhiệt không đổi quanh năm, góc tới của tia sáng mặt trời luôn không đổi, ngày luôn bằng đêm, không có sự thay đổi của các mùa. Tại xích đạo, những điều kiện này sẽ khác một chút so với hiện tại. Độ nghiêng của trục trái đất có ảnh hưởng đáng kể đến sự nóng lên của bề mặt trái đất và do đó ảnh hưởng đến toàn bộ khí hậu, chính xác là ở các vĩ độ ôn đới.

Trong năm, tức là trong vòng quay hoàn toàn của Trái đất quanh Mặt trời, có bốn ngày đặc biệt đáng chú ý: 21 tháng 3, 23 tháng 9, 22 tháng 6, 22 tháng 12.

Các vùng nhiệt đới và các vòng cực chia bề mặt Trái đất thành các vành đai khác nhau về độ chiếu sáng của Mặt trời và lượng nhiệt nhận được từ Mặt trời. Có 5 đới chiếu sáng: đới cực bắc và cực nam nhận ít ánh sáng và nhiệt, đới nhiệt đới có khí hậu nóng, đới ôn đới bắc và nam nhận được nhiều ánh sáng và nhiệt hơn đới cực nhưng ít hơn. nhiệt đới.

Hình 1.1 - Vị trí của Trái đất so với Mặt trời

Vì vậy, kết luận lại, chúng ta có thể rút ra một kết luận chung: sự nóng lên và chiếu sáng không đều của bề mặt trái đất có liên quan đến tính hình cầu của Trái đất chúng ta và với độ nghiêng của trục trái đất lên tới 66,5 ° so với quỹ đạo quay quanh Mặt trời.

Góc tới của tia ló là góc giữa tia tới và phương vuông góc với mặt phản xạ tại điểm gấp khúc của tia ló. Ở cùng một điểm địa lý vào những thời điểm khác nhau trong ngày, tia nắng mặt trời chiếu xuống trái đất theo những góc khác nhau.

Hình 1.2 - Tia tới của một tia nắng mặt trời và sự phản xạ của nó

Lượng ánh sáng mặt trời và nhiệt đi vào bề mặt trái đất tỷ lệ thuận với góc tới của các tia. Các tia nắng mặt trời có thể chiếu xuống Trái đất theo một góc từ 0 đến 90 độ. Góc mà các tia tới trái đất là khác nhau, bởi vì hành tinh của chúng ta có hình dạng của một quả bóng. Nó càng lớn thì càng nhẹ và ấm hơn.

Do đó, nếu chùm tia tới với một góc 0 độ, nó chỉ trượt dọc theo bề mặt trái đất mà không làm nóng nó. Góc tới này xuất hiện ở Bắc Cực và Nam Cực, bên ngoài Vòng Bắc Cực. Ở góc vuông, các tia sáng mặt trời chiếu vào đường xích đạo và trên bề mặt giữa chí tuyến Nam và Bắc. Chỉ số này được coi là góc tới tối đa của ánh sáng mặt trời. Như bạn đã biết, từ khóa VII, vào ngày 21 tháng 3 và ngày 23 tháng 9, Mặt trời ở thiên đỉnh phía trên đường xích đạo, các tia sáng chiếu vào đây với góc cực đại. Từ đây, về phía bắc và nam, góc tới của tia nắng mặt trời giảm dần. Do đó, để tính góc tới của tia tới một điểm cụ thể nằm ở cả hai bán cầu, chúng ta có thể viết biểu thức sau:

ω=90°-φ (1)

trong đó, ω là góc tới của tia nắng mặt trời;

φ là vĩ độ địa lý nơi tọa lạc của điểm.

Nếu góc của các tia sáng mặt trời trên mặt đất là thẳng, điều này cho thấy mặt trời đang ở đỉnh cao.

Thiên đỉnh - góc tới của tia nắng mặt trời, bằng 90°.

Do đó, góc tới của các tia trên bề mặt trái đất và chiều cao của mặt trời so với đường chân trời bằng nhau. Chúng phụ thuộc vào vĩ độ địa lý. Càng gần vĩ độ 0, góc tới của các tia sáng càng gần 90 độ, mặt trời càng ở phía trên đường chân trời, càng ấm và sáng hơn.

Góc thiên đỉnh của Mặt trời thay đổi tùy thuộc vào chuyển động quay của Trái đất quanh Mặt trời và chuyển động quay của Trái đất quanh trục của nó.

Trong năm, Trái đất mô tả một quỹ đạo hình elip quanh Mặt trời. Ngược lại, đối với một người quan sát trên Trái đất, có vẻ như Mặt trời di chuyển trên bầu trời và mô tả một con đường gọi là hoàng đạo trong năm. Mặt phẳng hoàng đạo tạo một góc 23 O 27' (khoảng 23 gardus) với mặt phẳng xích đạo trái đất.

Hình 1.3 - Sự chuyển động của Trái đất dọc theo đường hoàng đạo và giao tuyến của Mặt trời với mặt phẳng xích đạo

Di chuyển dọc theo đường hoàng đạo, Mặt trời đi qua mặt phẳng xích đạo vào ngày 21 tháng 3 (ngày xuân phân) và ngày 24 tháng 9 (ngày thu phân) và đạt độ cao tối đa 23,5 độ so với mặt phẳng xích đạo. xích đạo - vào ngày 22 tháng 6 hạ chí (đối với người quan sát ở bán cầu bắc) và độ cao tối thiểu là 22 tháng 12 (đông chí).

Trong quá trình này, độ lệch của Mặt trời so với đường xích đạo của trái đất thay đổi.

Ngoài ra, Trái đất vẫn quay quanh trục của nó, do đó góc thiên đỉnh cũng phụ thuộc vào góc giờ.

Do đó, có tính đến sự thay đổi về độ lệch của Mặt trời, vĩ độ của người quan sát và thời gian so với buổi trưa thực, góc thiên đỉnh, có tính đến hình dạng cầu, được xác định theo công thức:

(2)

ở đâu, - vĩ độ;

Độ lệch của quỹ đạo Trái đất;

t - thời gian hiện tại;

t p - thời gian của buổi trưa thực (tính bằng giây), ở mẫu số là thời lượng của ngày (cũng tính bằng giây).

Vị trí của Mặt trời trên bầu trời luôn thay đổi. Vào mùa hè, Mặt trời ở trên bầu trời cao hơn so với mùa đông; vào mùa đông, nó mọc ở phía nam của hướng đông, và vào mùa hè - ở phía bắc của hướng này Về mặt đồ họa, điều này có thể được thể hiện bằng một bản phác thảo đường đi của Mặt trời trên bầu trời trong năm; các số trong vòng tròn chỉ thời gian trong ngày. Để cung cấp điều kiện che nắng hiệu quả nhất, cần xác định vị trí của Mặt trời. Ví dụ: để xác định kích thước của thiết bị che nắng ngăn ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào cửa sổ trong khoảng thời gian từ 10:00 đến 14:00, người ta cần biết góc chiếu của ánh sáng mặt trời (góc tới). Một tình huống khác yêu cầu thông tin như vậy được mô tả trong phần Bức xạ mặt trời.

Vị trí của Mặt trời trên bầu trời được xác định bởi hai phép đo góc: độ cao và phương vị của Mặt trời. Chiều cao của Mặt trời a được đo từ phương ngang; phương vị mặt trời |3 được đo từ hướng nam (Hình 6.23). Các góc này có thể được tính toán hoặc lấy từ các bảng hoặc biểu đồ được biên soạn sẵn.

Phép tính phụ thuộc vào ba biến số: vĩ độ L, xích vĩ 6 và góc giờ Z. Có thể tìm thấy vĩ độ từ bất kỳ bản đồ tốt nào. Độ lệch, hoặc thước đo khoảng cách về phía bắc hoặc phía nam của đường xích đạo mà Mặt trời đã di chuyển, thay đổi theo từng tháng (Hình 6.24). Góc giờ phụ thuộc vào giờ mặt trời địa phương: R = 0,25 (số phút tính từ buổi trưa mặt trời địa phương). Giờ mặt trời (thời gian hiển thị trực tiếp bằng đồng hồ mặt trời) được đo từ buổi trưa mặt trời, khi mặt trời ở điểm cao nhất trên bầu trời. Do sự thay đổi tốc độ của quỹ đạo Trái đất vào các thời điểm khác nhau trong năm, kinh độ trong ngày (được đo từ trưa đến trưa hôm sau của mặt trời) có phần khác với kinh độ của ngày theo thời gian trung bình của mặt trời (được đo theo quy ước). đồng hồ). Khi tính toán giờ mặt trời địa phương, sự khác biệt này được tính đến, cùng với hiệu chỉnh kinh độ, nếu người quan sát không ở trên kinh tuyến thời gian tiêu chuẩn của múi giờ của anh ta.

Để sửa giờ chuẩn địa phương (sử dụng đồng hồ chính xác) theo giờ mặt trời của địa phương, bạn cần thực hiện một số thao tác:

1) nếu thời gian thai sản có hiệu lực, thì trừ đi 1 giờ;

2) xác định kinh tuyến của điểm này. Xác định kinh tuyến thời gian tiêu chuẩn cho vị trí này (75° cho Giờ chuẩn miền Đông, 90° cho Giờ chuẩn miền Trung, 150° cho Giờ chuẩn Alaska-Hawaii). Nhân sự khác biệt giữa các kinh tuyến với 4 phút/độ. Nếu điểm này nằm ở phía đông của kinh tuyến vùng, thì hãy thêm số phút hiệu chỉnh vào giờ chuẩn; nếu là hướng Tây thì hãy trừ họ;

3) thêm phương trình thời gian (Hình 6.25) cho

Hình 6 23 Vị trí của Mặt trời trên bầu trời)