日晷與日出日落的方位角
地理學上,測量太陽於水平面的方位角是理解時間和導航的關鍵知識。日出和日落方位角變化莫測,受緯度和季節影響。
方位角緯度關係
赤道地區,日出方位角最小,隨著緯度升高,方位角逐漸增大。同緯度地區的日出方位角相同。沿地球向極地行進,東西方向逐漸傾斜,導致日出日落方位角增加。
日晷時間
北半球夏半年,全球日晷皆採用朝北的一面。這是因為太陽東北升起,西北落下,在正午時位於當地的最南方。反之,冬半年則採用朝南的一面。當太陽直射北迴歸線時,正午太陽高度角最大,日晷上方受到陽光照射。
南半球影響
當太陽直射南半球時,北半球太陽日出偏南,南半球太陽日出後偏北。反之,太陽照射北半球時亦然。
方便計算
日出和日落方位角可透過公式近似計算。但要注意,正弦函數有兩個解,因此需要仔細辨別。餘弦函數也能用於計算,但需要根據時角修正。上午時角為負值,方位角小於180度;下午時角為正值,方位角大於180度。
結論
日出與日落方位角與緯度和季節密切相關。理解這些知識,有助於掌握時間、導航和探索地球上的自然現象。
參考文獻
無
日落方位角
日落方位角是指太陽在落日時於地平線與正北方向之間形成的角度,常以度為單位表示。測量日落方位角的方法有許多,本文將介紹常見的觀測法和相關計算。
觀測法
肉眼觀測:找一處視野開闊且無遮蔽物的地點,觀測太陽落下的方向。將此方向與正北或正南對齊,即可目測出大致方位角。
羅盤觀測:使用磁羅盤測量太陽落下的方向。將羅盤置於水平面上,讓羅盤指針對齊正北方向。此後,轉動羅盤盤面,使太陽落下的方向與磁羅盤上“磁北”線對齊。此時,刻度盤上北方與太陽落下的方向之間的角度即為日落方位角。
儀器測量:使用全站儀或其他測量儀器,可精確地測量日落方位角。儀器設有水平角刻度盤,將儀器設置在水平位置,瞄準太陽落下的方向並記錄水平角,即為日落方位角。
計算
日落方位角可以通過太陽赤緯(δ)、觀測者所在緯度(φ)和時刻(t)計算,使用以下公式:
方位角 = tan<sup>-1</sup>((-tan(δ) * cos(t))/ (sin(δ) * sin(φ) - cos(δ) * cos(t) * cos(φ)))
其中:
符號 | 説明 |
---|---|
δ | 太陽赤緯 |
φ | 觀測者緯度 |
t | 時刻,以時角表示(正北方向為0度,逆時針方向為正) |
應用
日落方位角在多個領域有廣泛應用,包括:
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日出日落方位角和日晷詳解
日出日落時間方向地圖
- 導航:為帆船和航海船隻提供近似航向參照。
- 建築:設計符合特定照明需求的建築物,例如最大化自然採光。
- 農業:估算太陽輻射入射角,以優化作物生長。
- 攝影:選擇理想的角度拍攝日落場景。
注意事項
在測量日落方位角時,以下事項會影響準確度:
- 大氣折射:大氣折射會使太陽實際位置與觀測位置出現偏差。
- 觀測者視野:觀測者的視野會限制測量範圍。
- 地形起伏:山丘或建築物等地形起伏會阻擋視線。
- 儀器精準度:使用的儀器精準度也會影響測量結果。