この計算ツールでできること
このツールは、太陽の光を受ける物体に関する3つの値、すなわち物体の高さ、地面に伸びる影の長さ、そして太陽の高度角(太陽が地平線からどれだけ高い位置にあるか)の関係を扱います。このうち2つを入力すれば、残りの1つが自動的に求められます。計算は純粋に幾何学にもとづくため、メートル・フィート・インチなど単位をそろえてあればどれでも使え、世界中どこでも同じように利用できます。
使い方
まずモードを選びます。影の長さを求めるには、物体の高さと太陽の高度角(度)を入力します。太陽の角度を求めるには、物体の高さと実際に測った影の長さを入力します。あとは計算ボタンを押すと、ハイライト表示された結果が確認できます。
計算式の解説
物体・その影・太陽光線は、直角三角形を形づくります。物体は垂直の辺(高さ \(h\))、影は水平の辺(長さ \(L\))にあたり、太陽の高度角 \(\theta\) は影の先端の角に位置します。\(\tan(\theta) = \text{対辺} / \text{隣辺} = h / L\) が成り立つため、これを変形すれば未知数を求められます。
$$L = \frac{h}{\tan(\theta)}$$ そして $$\theta = \arctan\!\left(\frac{h}{L}\right)$$ です。太陽が低くなる(\(\theta \to 0°\))ほど \(\tan(\theta)\) はゼロに近づき、影は無限に長くなっていきます。日の出や日の入りの頃に影がもっとも長く伸びるのはこのためです。
計算例
高さ10mの旗ざおがあり、太陽が地平線から30°の高さにあるとします。影の長さは $$L = \frac{10}{\tan(30°)} = \frac{10}{0.57735} \approx 17.32\,\text{m}$$ となります。逆に求める場合、高さ10mのさおに17.32mの影ができていれば、$$\theta = \arctan\!\left(\frac{10}{17.32}\right) = \arctan(0.5774) \approx 30°$$ です。
よくある質問
単位は何を使えばいいですか? 高さと影で同じ単位を使ってさえいれば何でも構いません。答えも同じ単位で返されます。角度は常に「度」で表します。
なぜ角度は0°〜90°でなければならないのですか? 高度角が0°のときは太陽が地平線上にある状態(影は無限大)、90°のときは真上にある状態(影なし)を意味します。この範囲を外れる値は、現実の太陽高度としては存在しません。
空での太陽の高さを求めるのにも使えますか? はい、使えます。任意の垂直な物体とその影を測り、角度モードを使えば、その時点の太陽高度を求められます。