Các thông số xác định vị trí mặt trời

CHƯƠNG CÁC THÔNG SỐ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA MẶT TRỜI • 2.1 Góc cao độ mặt trời a • • • • (Solar Altitude Angle): Là góc tạo tia trực xạ hình chiếu lên mặt phẳng nằm ngang Góc cao độ phụ thuộc vào thời điểm đòa điểm khảo sát 2.2 Góc lệch mặt trời  (Declination): Là góc tạo tia trực xạ mặt ( 284 đất  n)  phẳng xích đạo  360Trái  23,45.Sin   365   • • • • 2.3 Góc mặt trời  (Solar Hour Angle): Là góc tạo tia trực xạ đường nối điểm khảo sát với vò trí cao (thiên đỉnh) mặt trời ngày 2.4 Giờ mặt trời (Solar Time): Là thời gian tính theo vò trí biểu kiến mặt trời bầu trời Ta có: Giờ mặt trời = tiêu chuẩn  4(Lst – Lloc) + E • Trong đó: • “+” : vò trí khảo sát nằm phía Đông so với vò trí múi chọn làm gốc • “-” : vò trí khảo sát nằm phía Tây • Loại hiệu chỉnh thứ thể sai biệt kinh độ vò trí chọn làm gốc múi vò trí khảo sát • Lst – kinh độ vò trí múi chọn làm gốc, độ • Lloc – kinh độ vò trí khảo sát, độ • E_ lượngï bù thời gian mặt trời qua vò trí thiên đỉnh biến đổi nhẹ tùy theo thời điểm năm  n  81  B 360– 7,53.Cos(B)  • E = 9,87.Sin(2B) – 1,5.Sin(B) 364   • với Ví dụ 2.1 • Khảo sát biến đổi lượng bù thời gian E theo ngày năm • Giải • Khi cho n biến đổi từ đến 365, giá trò B biến đổi, tương ứng lượng bù thời gian E biến đổi • Đồ thò trình bày biến đổi E (phút) theo n sở chương trình tính toán thiết lập Ví dụ 2.2 • Xác đònh mặt trời tương ứng với lúc sáng (giờ đồng hồ) ngày 15.5, cho biết đòa điểm khảo sát Thành phố Hồ Chí Minh GIẢI • Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng Việt Nam nói chung thuộc múi GMT+7 • Ta xác đònh kinh tuyến qua Thành phố Hồ Chí Minh 106o41’E Kinh tuyến gốc múi GMT+7 15o x = 105oE Từ công thức trình bày trên, mặt trời tương ứng với trường hợp khảo sát là: • Giờ mặt trời = tiêu chuẩn – (Lst – Lloc).4(phút/độ) + E • Trong đó: • Giờ tiêu chuẩn: sáng • Lst – Lloc = 105 – 106,41 = –1o41’ • E = 9,87.Sin(2B) – 7,53.Cos(B) – 1,5.Sin(B) • Với B = 360.(n-81)/364 = 53,4 • E = 9,87.Sin(106,8) – 7,53.Cos(53,4) • – 1,5.Sin(53,4) = 3,75494 • E = phút 45 giây • Từ đó: • Giờ mặt trời = + phút 44 giây + phút 45 giây = 10 phút 29 giây Ví dụ 2.3 • Xác đònh mặt trời tương ứng với lúc 10 sáng (giờ đồng hồ) ngày 15.3 Cho biết đòa điểm khảo sát Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hà Giang, Phú Quốc Qui Nhơn • Nhận xét kết tính • NHẬN XÉT • Khi khảo sát múi giờ, đồng hồ đòa điểm nguyên tắc qui đònh giống nhau, mặt trời đòa điểm thay đổi theo xu hướng phía Đông mặt trời tăng dần Ví dụ 2.4 • Thực lại ví dụ 2.3 • Thời điểm khảo sát 10 sáng ngày 17.1, 15.4, 15.5, 19.6, 16.8, 15.10 10.12 • Có nhận xét biến đổi kết ví dụ này? • Giải • Các bước thực tương tự ví dụ 2.2 Bảng trình bày kết tính toán mặt trời tương ứng với đòa điểm vào ngày khảo sát yêu cầu n E Phú Quốc Hà Giang Hà Nội TP HCM Qui Nhơn Ngày 17.1 17 – 9’58“ 9h45’54 “ 9h50’02 “ 9h53’38 “ 9h56’46 “ 10h07’0 2“ Ngaøy 15.4 10 – 0’14“ 9h53’38 “ 9h59’46 “ 10h03’2 2“ 10h06’3 0“ 10h16’4 6“ Ngaøy 15.5 13 3’45“ 9hø59’3 7“ 10h03’4 5“ 10h07’2 1“ 10h10’2 9“ 10h20’4 5“ Ngaøy 19.6 17 – 1’05“ 9hø54’4 7“ 9h58’55 “ 10h02’3 1“ 10h05’3 9“ 10h15’5 5“ Ngaøy 16.8 22 – 3’53“ 9h51’59 “ 9h56’07 “ 9h59’43 “ 10h02’5 1“ 10h13’0 7“ Ngaøy 15.10 28 14’58 “ 10h10’5 0“ 10h14’5 8“ 10h18’4 4“ 10h21’4 2“ 10h31’5 8“ Ngaøy 10.12 34 6’07“ 10h02’ 10h06’0 7“ 10h09’4 3“ 10h12’5 1“ 10h23’0 7“ • NHẬN XÉT • - Giờ mặt trời đòa điểm ngày thay đổi theo xu hướng phía Đông mặt trời tăng dần • - Ứng với đòa điểm, ảnh hưởng hệ số hiệu chỉnh E mà mặt trời có lớn hay nhỏ đồng hồ • - Tuy nhiên, đòa điểm khảo sát lệch phía Đông vượt giới hạn (ví dụ trường hợp Qui Nhơn) mặt trời luôn lớn đồng hồ ứng với tất ngày năm Ví dụ 2.5 • Ứng với tất ngày năm, muốn mặt trời đòa điểm khảo sát (nằm phía Đông Greenwich) luôn lớn đồng hồ múi tương ứng độ lệch tối thiểu kinh tuyến so với kinh tuyến gốc múi khảo sát phải bao nhiêu? Bình luận kết nhận • Giải • Theo yêu cầu đề ta viết được: • Giờ mặt trời – tiêu chuẩn = – (Lst – Lloc).4(phút/độ) + E  • • • • • • Từ đó: – (Lst – Lloc).4(phút/độ) + E  E  (Lst – Lloc).4(phút/độ) Lst – Lloc  E/4 Hay: Lloc  Lst – E/4 • - Do E biến đổi theo giá trò n, để đảm bảo bất đẳng thức luôn thỏa mãn ta phải xác đònh giá trò nhỏ E tương ứng với ngày cụ thể • - Lập chương trình tính toán biến đổi E theo n, ta thấy n = 44 (ngày 13 tháng hai) E có giá trò nhỏ –14 phút 36 giây • - Cần lưu ý ý nghóa tỉ số E/4 để tránh bò nhầm lẫn Như biết, mặt trời cần phút để vượt qua 1o kinh tuyến Với giá trò E xác đònh trên, ta hiểu khoảng thời gian để mặt trời từ kinh tuyến A đến kinh tuyến B với độ lệch kinh tuyến A B 3o38’ • Như vậy, ứng với múi nằm phía Đông múi gốc (GMT), đòa điểm có kinh tuyến lớn kinh tuyến gốc múi từ o38’ trở lên thoả mãn yêu cầu đề • Cụ thể, giả sử múi khảo sát GMT+7 (kinh tuyến gốc 105oE), tất đòa điểm có kinh tuyến lớn 108o38’E có mặt trời lớn tiêu chuẩn (giờ đồng hồ) múi vào ngày năm • 2.5 Góc thiên đỉnh mặt trời  Z (Zenith Angle): • Là góc tạo tia trực xạ đường thẳng góc với mặt phẳng nằm ngang vò trí khảo sát Ta có: a + Z = 90o CosZ = Cos.Cos.Cos + Sin.Sin  - vó độ đòa điểm khảo sát Khi Z = 900, tương ứng ta xác đònh góc S lúc mặt trời mọc lúc mặt trời lặn ứng với mặt phẳng nằm ngang Do có đối xứng qua thời điểm trưa (Solar Noon) ta cần tính giá trò S Ta có: CosS = - tan.tan • Theo qui ước góc giờ, tương ứng với 150 thời gian Tdmax ngày kỹ thuật lượng mặt trời có giá trò tính là: Tdmax = (2/15)Cos–1(- tan.tan) 2.6 Góc phương vò mặt trời  S (Solar Azimuth Angle): Là góc hợp hình chiếu tia trực xạ lên mặt phẳng nằm ngang phương Nam 2.7 Hệ số khối lượng không khí m (Air Mass): Là tỉ số bề dày quang học (Optical Thickness) bầu khí mà tia trực xạ (Beam Radiation) xuyên qua bề dày quang học bầu khí giả sử mặt trời vò trí thiên đỉnh Ứng với trường hợp khảo sát có < Z < 700 độ cao mực nước biển, ta có:   m = Cos(Z)–1 Như vậy, độ cao mực nước biển, mặt trời vò trí thiên đỉnh m = Z = 600 m = Ứng với trường hợp có Z > 700, ảnh hưởng độ cong bề mặt Trái đất việc xác đònh hệ số khối lượng không khí phức tạp nhiều Đặc biệt, vò trí khảo sát bên bầu khí ta xem m = CÁC THÔNG SỐ XÁC ĐỊNH QUAN HỆ HÌNH HỌC GIỮA MẶT TRỜI VÀ BỀ MẶT KHẢO SÁT • 2.8 Góc phương vò bề mặt khảo sát  (Surface Azimuth Angle): • Là góc hợp hình chiếu lên mặt phẳng nằm ngang pháp tuyến bề mặt khảo sát phương Nam     =0 : hình chiếu pháp tuyến trùng với phương Nam     >0 : lệch phía Tây so với phương Nam    