日期、时间和当地经纬度计算太阳天顶角和方位角.doc

日期、
根据日期、时间和当地经纬度计算太阳天顶角和方位角的原理
转载中国气象科学研究院王炳忠研究员编写的《太阳辐射计算讲座》。
在开展野外试验的时候，经常需要知道当时的太阳天顶角和方位角，比如测量地物反射率时，需要知道太阳天顶角，来选择恰当的灰板反射率曲线。进行地物BRDF测量时，更需要知道太阳天顶角。
太阳天顶角和方位角可以通过经纬仪实地测量得到，但是经纬仪携带不便。只要知道当地经纬度和时间，就可以根据下文的原理，计算得到当时当地的太阳天顶角和方位角。 1日地距离
地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的，太阳位于椭圆两焦点中的一个。发自太阳到达地球表面的辐射能量与日地间距离的平方成反比，因此，一个准确的日地距离值R就变得十分重要了。日地平均距离R0，又称天文单位，
1天文单位=×108km
或者，更准确地讲等于149597890?500km。日地距离的最小值(或称近日点)，其日期大约在1月3日;而其最大值(或称远日点)，日期大约在7月4日。地球处于日地平均距离的日期为4月4日和10月5日。
由于日地距离对于任何一年的任何一天都是精确已知的，所以这个距离可用一个数学表达式表述。为了避免日地距离用具体长度计量单位表示过于冗长，一般均以其与日地平均距离比值的
2平方表示，即E=(r,r)，也有的表达式用的是其倒数，即r,r，这并无实质区别，只是在R00
使用时，需要注意，不可混淆。
我们得到的数学表达式为
E=，，,，(1) R
式中θ称日角，即
θ=2πt,
(2) 这里t又由两部分组成，即
t=N,N 0
(3) 式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月31日的积日为365，闰年则为366，等等。
N=，×(年份,1985) 0
,INT〔(年份,1985),4〕
(4) 2太阳赤纬角
地球绕太阳公转的轨道平面称黄道面，而地球的自转轴称极轴。极轴与黄道面不是垂直相交，?角，并且这个角度在公转中始终维持不变。正是由于这一原因形成了每日中午时刻太阳高度的不同，以及随之而来的四季的变迁。太阳高度的变化可以从图1中形象地看到。图中日地中心的连线与赤道面间的夹角每天(实际上是每一瞬间)均处在变化之中，这个角度称为太阳赤纬角。它在春分和秋分时刻等于零，而在夏至和冬至时刻有极值，?。
图1地球绕太阳运行轨迹
由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它(E)也可以用D与式(1)相类似的表达式表述，即:
E=，， D
,,，
，(5)
式中θ的含义与式(1)中的相同。
3时差
真正的太阳在黄道上的运动不是匀速的，而是时快时慢，因此，真太阳日的长短也就各不相同。但人们的实际生活需