下面对这种坐标系旋转方法做出解释:
我们知道地球相对来说体积巨大,所以单纯讨论太阳日出方位可以从所处地区出发,将地球视作平面,这个平面事实上即为该点的球切面。而我们又知道太阳光线可视为一束平行光线,故太阳日出时,太阳光线与晨线上各点的球切面是平行或重合的。我们通过太阳直射纬度可以轻松求得赤道上的太阳日出方位角,我们将其视为固定的向量,通过坐标系的旋转,旋转至与需求地点的坐标系相同,求出先前向量在该坐标系中的表示方法,即可得出答案。具体情况如下图:
实际观测记录为57°,由于记录数据只取了整数位,因而实际误差应该更小,计算结果可以说已经相当准确了.
除了夏至这一天,对于一年中任意的其他一天,能否也通过计算得知当天某一纬度的日出方位角呢?答案当然是肯定的。事实上,以上的思路完全适用于任何一天,不同的只是当天太阳的赤纬(也即当天太阳直射点的纬度),由于地球绕太阳公转的轨道离心率很小,可以近似看成正圆,太阳的赤纬可以通过以下公式近似计算,其中N为该天的次序(如一月一日,N=1):
综上,想要求出太阳日出方位角分三步
- 求出洗他值(原谅我不会打拉丁字母)
- 利用公式求出赤纬
- 利用以上两个值通过旋转坐标系求得答案
后记:笔者高三毕业,实在不忍心自己的研究成果被时间掩埋,故将其整理成文。再次致谢知乎博主漠风,本文的很大一部分援引了他的文章,基本思路也是受其启发。感谢我的地理老师丁淑娟,不断鼓励引导我探究发现。感谢老丁侃地理,为我搭建了一个发表作品的平台。另外,本文仅作学术用途,撰稿人拥有本文版权。学术转载需注明出处,商业用途需征得撰稿人同意。
撰稿人:伊春一中 戢云