태양 경로
Sun path |
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때때로 낮 호라고도 불리는 태양 경로는 지구가 태양을 회전하고 공전할 때 태양이 하늘을 가로질러 가는 것처럼 보이는 매일의 그리고 계절의 호 같은 경로를 말한다.태양의 경로는 특정 계절 동안 특정 위도를 따라 받은 낮의 길이와 햇빛의 양에 영향을 미친다.
태양의 상대적인 위치는 건물의 열 이득과 태양 [1]에너지 시스템의 성능에 있어 주요한 요인이다.태양 경로와 기후 조건에 대한 정확한 위치별 지식은 태양광 수집기 영역, 방향, 조경, 여름 음영 및 [2][3]태양 추적기의 비용 효율적인 사용에 대한 경제적 의사결정에 필수적이다.
지구의 축방향 기울기의 영향
 | 이 섹션은 너무 길어서 쉽게 읽고 탐색할 수 없습니다.(2017년 6월) |
태양 경로는 1년 중 어느 위도 및 어느 때든 기본 [4][unreliable source?]지오메트리에서 확인할 수 있습니다.지구의 자전축은 태양 주위를 도는 지구 궤도의 평면에 대해 약 23.5도 기울어져 있다.지구가 태양 주위를 돌 때, 이것은 여름과 겨울 사이의 반구 고유의 차이뿐만 아니라 동지 태양 경로 사이의 47° 편각 차이를 만듭니다.
북반구에서는 겨울 태양(11월, 12월, 1월)이 남동쪽에서 뜨고 남쪽에서는 낮은 각도로 천자오선을 통과한 후(열대에서는 남쪽 지평선 위로 43° 이상) 남서쪽에서 진다.그것은 하루 종일 집의 남쪽에 있다.남쪽(에쿼터 측)을 향한 수직 창문은 태양열을 포착하는 데 효과적이다.비교를 위해, 남반구의 겨울 태양은 북동쪽에서 뜨고, 북쪽에서 낮은 각도로 피크를 이룬 다음(열대지방의 지평선에서 절반 이상 위로) 북서쪽에서 진다.그곳에서는, 북쪽을 향한 창문이 많은 태양열을 집으로 들여보낼 것이다.
북반구에서는 여름(5월, 6월, 7월)에 북동쪽에서 태양이 떠오르고, 머리 위로 약간 남쪽으로(위도가 높은 남쪽에서 낮은 쪽)에 도달한 후 북서쪽에서 지는 반면, 남반구에서는 여름(11월, 12월, 1월)에 태양이 남동쪽에서 떠오르고, 머리 위로 약간 북쪽으로 올라갑니다.연고(북쪽의 낮은 위도), 그리고 남서쪽에서 형성된다.위도에 의존하는 단순한 적도측 돌출부는 일년 중 가장 더운 날에 태양계의 직접적인 이득이 수직 적도에 면한 창으로 들어오는 것을 100% 차단하도록 쉽게 설계할 수 있습니다.롤다운 외부 그늘막, 내부 반투명 또는 불투명한 창문 퀼트, 커튼, 셔터, 이동식 트렐리스 등은 시간별, 일별 또는 계절별 태양 및 열 전달 제어에 사용할 수 있습니다(활성 전기 에어컨 없이).
극을 제외한 세계 모든 곳에서 춘분(3월 20/21일과 9월 22/23일)은 정동으로 뜨고 정서로 진다.북반구에서는 남반구(중위도 수평선으로부터 약 반 정도 위도)에서 분점 태양이 최고조에 달하고 남반구에서는 태양이 북반구에서 최고점에 달합니다.적도를 바라볼 때, 태양은 북반구에서는 왼쪽에서 오른쪽으로, 남반구에서는 오른쪽에서 왼쪽으로 움직이는 것처럼 보입니다.
위도(및 반구) 고유의 태양 경로 차이는 효과적인 수동 태양 건물 설계에 중요하다.이러한 데이터는 최적의 창 및 돌출된 계절 설계에 필수적인 데이터입니다.태양광 설계자는 자신이 설계하는 각 위치의 정확한 태양 경로 각도와 장소 기반 계절 난방 및 냉방 요건과 어떻게 비교하는지 알아야 한다.
미국에서는 NOAA에서 정확한 위치별 계절별 태양 경로 번호를 구할 수 있다. 즉, 건물의 "등화면"은 북반구에서 남쪽이고, 12월 21일에 하지 태양 고도가 최고점에 이르는 남반구에서 북쪽이다.
태양 정오의 세로 막대 그림자
적도에서, 태양은 머리 위로 곧게 뻗을 것이고 수직 막대기는 분점의 태양 정오에 그림자를 드리우지 않을 것이다.북반구의 하지인 6월 21일에는 북반구의 적도 북위 약 23.5도 지점에서 수직 막대기가 그림자를 드리우지 않을 것이다.올해 남은 기간 동안, 정오 그림자는 북극을 가리킬 것이다.남반구 하지인 12월 21일에는 남반구 적도로부터 약 23.5도 남쪽으로 수직의 막대기가 그림자를 드리우지 않을 것이며, 나머지 해에는 남극을 가리킬 것이다.북회귀선 북쪽에서는 정오의 그림자가 항상 북쪽을 가리키고 반대로 남회귀선 남쪽에서는 정오의 그림자가 항상 남쪽을 가리킵니다.
태양 편차가 최대 양수일 때(θ=+23.44°)만 태양 아래 지점의 물체의 태양 정오 그림자는 각각 진북쪽과 진남쪽을 가리킬 것이다.또는 최대 음수 값(표준 = -23.44°)입니다.반면, 태양이 북쪽이나 남쪽으로 기울지 않는 분점에서는 태양 시간 정오 그림자가 적도의 북쪽 NNW, 적도의 남쪽 SSE(그리고 적도의 북쪽 NNE, 적도의 남쪽 SSW)를 가리키고 있다.
일광 시간
극권 내에서(북극권 북쪽과 남극권 남쪽) 매년 태양이 24시간 동안 수평선 아래로 머무는 날(동지일)과 태양이 24시간 동안 수평선 위로 머무는 날(하지일)을 경험한다.
중위도에서는 낮의 길이와 태양 고도, 방위각은 하루와 계절에 따라 다르다.여름의 긴 낮과 겨울의 짧은 낮의 길이는 [2]적도에서 멀어질수록 차이가 커진다.
시각화
아래 사진들은 지구에서 바라본 다음 원근법을 보여주며, 양지일에서의 태양의 시간당 위치를 표시합니다.연결되면, 태양은 2일 호를 형성하는데, 이 호를 따라 태양이 일주 운동을 할 때 천구를 따라가는 것처럼 보입니다.긴 호는 항상 한여름 경로이고 짧은 호는 한겨울 경로입니다.두 호는 46.88°(2 × 23.44°) 떨어져 있어 동지 태양 사이의 편각 차이를 나타낸다.
게다가, 일부 "유령" 태양은 수평선 아래에서 볼 수 있는데, 그 동안 황혼이 일어납니다.이 사진들은 지구의 북반구와 남반구 모두에서 사용될 수 있다.이론적인 관찰자는 바다 한가운데 있는 작은 섬의 나무 근처에 서 있어야 한다.녹색 화살표는 기본 방향을 나타냅니다.
- 북반구에서 북쪽은 왼쪽이다.태양은 동쪽에서 뜨고(먼 화살표), 남쪽에서 절정을 이루고(오른쪽으로), 서쪽으로 진다(쪽 화살표).한여름에는 북향, 한겨울에는 남향으로 상승 및 하강 위치 모두 이동한다.
- 남반구에서, 남쪽은 왼쪽에 있다.태양은 동쪽에서 뜨고(화살표 근처), 북쪽에서 절정을 이루고(오른쪽), 그리고 서쪽에서 진다(먼 화살표).상승 및 설정 위치 모두 한여름에는 남쪽으로, 한겨울에는 북쪽으로 이동한다.
다음은 예를 제시하겠습니다.
- 적도(위도 0°)의 추상선에서 태양의 최고 고도는 1년 내내 크지만 매일 정오에 지면과 완벽한 직각을 이루지는 못한다.사실 그것은 1년 중 이틀인 춘분 동안에 일어납니다.태양은 천정에서 가장 멀리 떨어져 있는 날짜이지만, 이 경우 태양은 북쪽이나 남쪽의 고도 66.56°에 도달합니다.솔시스를 포함한 연중 모든 요일의 길이는 12시간이다.
- 위도 20°에서 볼 때 동짓날은 호를 그린다.태양은 겨울에는 46.56°, 여름에는 93.44°의 고도에서 절정을 이룬다.이 경우 90°보다 큰 각도는 정점이 반대 방향의 86.56° 고도에서 발생한다는 것을 의미한다.예를 들어, 남반구의 경우, 태양은 겨울에는 북쪽에 있지만, 한여름에는 남쪽의 천정을 넘을 수 있습니다.여름은 겨울보다 길지만, 그 차이는 약 2시간 30분 정도밖에 나지 않는다.태양의 매일의 경로는 일년 내내 지평선에서 가파르고, 아침과 저녁에 약 1시간 20분 정도의 황혼이 발생한다.
- 50° 위도에서 볼 때 동짓날은 호를 그린다.동지 동안, 태양은 한낮에 지평선 위로 16.56° 이상 뜨지 않지만, 하지에는 같은 지평선 방향 위로 63.44° 올라갑니다.여름과 겨울의 길이 차이는 여기서부터 북쪽까지 두드러지기 시작합니다 – 동지에서는 8시간 조금 넘고 하지에서는 16시간 이상입니다.일출과 일몰의 방향 차이도 마찬가지다.이 위도 자정(여름 법정 시간으로 오전 1시)에는 여름 태양이 수평선 아래로 16.56° 떨어져 있어 천문학적 황혼이 밤새 계속된다는 것을 의미한다.이 현상은 천문학자들이 깊은 하늘을 관측할 수 있을 만큼 어두워지지 않는 회색 밤, 즉 밤으로 알려져 있다.위도 60°를 넘으면 태양은 지평선에서 불과 6.56° 떨어져 더 가까워질 것이다.그리고 나서 거의 밤새도록 민간의 황혼이 계속되며, 현지 자정 무렵에는 아주 조금의 해상 황혼만 남았습니다.위도 66.56°를 넘어서면 해가 지는 현상이 전혀 없는데, 이는 한밤의 태양이라고 불린다.
- 위도 70°에서 볼 때 동짓날은 호를 그린다.현지 정오에 겨울 태양은 -3.44°, 여름 태양은 43.44°로 절정을 이룬다.겨울 동안에는 태양이 지평선 위로 떠오르지 않고 극지방의 밤이라고 한다.하지만 여전히 강한 황혼이 있을 것이다.현지 자정에 여름 태양은 3.44°로 최고조에 달합니다.또 다른 방법으로, 그것은 지는 것이 아니라 극지방의 날이라고 말했습니다.
- 어느 한 극(위도 90°)에서 볼 때 동짓날은 호를 그린다.여름이나 겨울의 태양은 하루 중 시간에 관계없이 각각 지평선 위나 아래 23.44°에 있다.태양이 뜨는 동안(여름에는) 하늘 전체를 돌며(북극에서는 시계 반대, 남극에서는 시계 반대) 수평선에서 같은 각도로 머무는 것처럼 보이기 때문에 낮과 밤의 개념은 무의미하다.해가 하지에 가장 높은 지점에 도달하고, 추분 후에 춘분 전에 며칠 동안 황혼이 지속되면서, 일 년 주기에 따라 상승 각도가 점차 변화할 것이다.
- 선택한 위도에서 볼 때 동지일 호
주야간 모두 연중 매일 시각화
2021년 태양 기하학에 관한 간행물은 먼저 태양 벡터의 x, y, z 성분을 계산한다. 이것은 관측자의 위치에 꼬리가 고정되어 있고 머리가 계속 태양을 가리키고 있는 단위 벡터이다. 그리고 나서 그 성분들을 태양 천정각과 태양 방위각을 계산하기 위해 사용한다.계산된 태양 벡터는 주간과 야간 모두 1년 내내 1시간 스텝으로 태양 경로를 효과적으로 시각화하는 데 사용할 수 있다.
다음 그림에서 좌표계의 원점은 관찰자의 위치이고, x-양성은 동쪽, y-양성은 북쪽, z-양성은 위쪽이다. 북극에서 y-음성은 본초 자오선에 접하며, 남극에서 y-양성은 본초 자오선에 접하며, z-음성은 낮이고, z-음성은 밤이다.ur.
모든 그림에서 각각의 "8" 패턴은 1년 중 매일의 특정 시간에 대응하는 항문이다; 그 해의 모든 24시간은 그 날의 태양 경로를 묘사한다.
네덜란드 로테르담
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ "Solar Resource Information". National Renewable Energy Laboratory. Retrieved 2009-03-28.
- ^ a b Khavrus, V.; Shelevytsky, I. (2010). "Introduction to solar motion geometry on the basis of a simple model". Physics Education. 45 (6): 641. Bibcode:2010PhyEd..45..641K. doi:10.1088/0031-9120/45/6/010.
- ^ Khavrus, V.; Shelevytsky, I. (2012). "Geometry and the physics of seasons". Physics Education. 47 (6): 680. doi:10.1088/0031-9120/47/6/680.
- ^ Librorum, Helluo (2012). "Notes from Noosphere: The simple geometry of sun, moon, and star paths". notesfromnoosphere.blogspot.com. Retrieved September 19, 2013.
- ^ 장, T, P.W., 맥퍼슨, B. 그리고 2021년 J.C. 미코비츠.수학적 엄격함을 희생하지 않고 상황을 불필요하게 만드는 태양 방위 공식:아태양점 및 아탄2 함수를 기반으로 한 공식의 수학적 설정, 적용 및 확장.재생 에너지, 172, 1333-1340.DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.03.047
