Công cụ này làm gì?
Công cụ này tính độ cao (góc nâng của Mặt Trời so với đường chân trời) và phương vị (hướng la bàn, đo theo chiều kim đồng hồ tính từ hướng Bắc) cho người quan sát ở bất kỳ đâu trên Trái Đất. Thay vì chỉ tính một thời điểm duy nhất, công cụ lấy một dòng dữ liệu cho mỗi tuần trong suốt cả năm dương lịch, tất cả đều vào cùng một giờ theo đồng hồ địa phương, để bạn thấy rõ độ cao và hướng của Mặt Trời thay đổi như thế nào theo mùa. Đây là vật lý thiên văn áp dụng được khắp nơi — chỉ riêng giá trị mặc định là mang màu sắc khu vực (tọa độ Tokyo và múi giờ +9).
Cách sử dụng
Nhập kinh độ (Đông là số dương, Tây là số âm) và vĩ độ (Bắc là số dương, Nam là số âm) của bạn. Đặt chênh lệch múi giờ của đồng hồ dân dụng so với UTC (ví dụ +9 cho Nhật Bản, −5 cho giờ chuẩn miền Đông Hoa Kỳ; còn Việt Nam là +7). Chọn năm trong khoảng từ 1900 đến 2099, rồi chọn giờ và phút quan sát theo giờ chuẩn địa phương. Dòng nổi bật hiển thị mẫu dữ liệu tuần đầu tiên; các thẻ cho biết độ cao lớn nhất và nhỏ nhất theo tuần; bảng liệt kê từng mốc ngày theo tuần kèm độ cao và phương vị tương ứng.
Giải thích công thức
Từ ngày tháng và giờ địa phương, thuật toán dựng nên số ngày Julian (Julian Day), sau đó suy ra kinh độ hoàng đạo, độ xích vĩ (delta) và xích kinh của Mặt Trời bằng các chuỗi tính gần đúng của NOAA/Meeus. Thời gian sao Greenwich cộng với kinh độ của bạn cho ra thời gian sao địa phương, và trừ đi xích kinh sẽ thu được góc giờ H. Cuối cùng, $$\text{alt} = \arcsin\!\big(\sin\phi\cdot\sin\delta + \cos\phi\cdot\cos\delta\cdot\cos H\big)$$ và $$\text{az} = \operatorname{atan2}\!\big(-\sin H,\; \tan\delta\cdot\cos\phi - \sin\phi\cdot\cos H\big).$$ Sai số nằm trong khoảng một phút cung cho giai đoạn 1900–2099, và lớn hơn đôi chút ở các vĩ độ cao.
Ví dụ minh họa
Tokyo (kinh độ 139,7447°, vĩ độ 35,6544°), múi giờ +9, lúc 11:45 giờ địa phương. Vào tuần hạ chí, Mặt Trời đạt độ cao khoảng \(77{,}6^\circ\) — gần như thẳng đỉnh đầu. Quanh thời điểm đông chí, cũng vào đúng 11:45 đó, Mặt Trời lại thấp hơn nhiều, cho thấy rõ biên độ dao động theo mùa.
Các Thuật Ngữ và Biến Chính
- Độ cao (độ cao)
- Góc của Mặt Trời phía trên đường chân trời địa phương, từ \(-90^\circ\) (nadir) qua \(0^\circ\) (đường chân trời) đến \(+90^\circ\) (thiên đỉnh). Được tính toán tại đây như \(\arcsin(\sin\phi\sin\delta + \cos\phi\cos\delta\cos H)\).
- Phương vị
- Phương hướng la bàn của Mặt Trời được đo theo chiều kim đồng hồ từ hướng bắc thực: \(0^\circ\) B, \(90^\circ\) Đ, \(180^\circ\) N, \(270^\circ\) T.
- Vĩ độ (\(\phi\))
- Vị trí góc bắc-nam của người quan sát, \(+90^\circ\) tại Cực Bắc đến \(-90^\circ\) tại Cực Nam. Là một đầu vào chính cho các công thức tính độ cao và phương vị.
- Độ lệch xích đạo của Mặt Trời (\(\delta\))
- Vĩ độ trên Trái Đất nơi Mặt Trời ở trực tiếp phía trên vào buổi trưa của một ngày nhất định, thay đổi trong khoảng \(\pm 23,44^\circ\) trong năm. Được suy ra từ kinh độ hoàng đạo thông qua \(\delta = \arcsin(\sin\varepsilon\sin\lambda)\).
- Góc giờ (\(H\))
- Khoảng cách góc của Mặt Trời về phía đông hoặc tây so với kinh tuyến địa phương, tăng thêm \(15^\circ\) mỗi giờ; \(H = 0\) vào buổi trưa mặt trời. Ở đây \(H = (\text{GMST} + \text{kinh độ}) - \alpha\).
- Xích kinh (\(\alpha\))
- Tọa độ bắc-nam của Mặt Trời trên bầu trời thiên thể, là tương tự thiên thể của kinh độ, được đo dọc theo xích đạo từ điểm xuân phân.
- Ngày Julianum (JD)
- Một số lượt tính liên tục các ngày (và phân số) kể từ buổi trưa UT vào ngày 1 tháng 1 năm 4713 trước Công Nguyên, được sử dụng để đưa ra cho mỗi thời điểm một số thập phân duy nhất. Thuật ngữ \(n = \mathrm{JD} - 2451545\) tính số ngày từ thời kỳ J2000.0.
- Thời gian sidereal (GMST)
- Thời gian Sidereal Trung bình Greenwich — thời gian được đo bằng sự quay biểu kiến của các sao chứ không phải Mặt Trời. Nó liên kết xích kinh của Mặt Trời với kinh tuyến địa phương của người quan sát.
- Kinh độ hoàng đạo (\(\lambda\))
- Vị trí của Mặt Trời dọc theo hoàng đạo (mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất), \(0^\circ\) tại điểm xuân phân tăng đến \(360^\circ\). Được tính toán từ kinh độ trung bình \(L\) và phương trình tâm sai sử dụng dị thường trung bình \(g\).
- Độ lệch múi giờ (timeZoneOffset)
- Số giờ mà đồng hồ địa phương của bạn nhanh hơn (dương) hoặc chậm hơn (âm) Giờ Phối hợp Quốc tế; được sử dụng để chuyển đổi giờ quan sát của bạn thành thời gian phổ quát. Tokyo/JST là \(+9\).
- Thời gian mặt trời và thời gian dân sự
- Thời gian dân sự (thời gian trên đồng hồ) được xác định bởi các múi giờ và các quy tắc ánh sáng ban ngày, trong khi thời gian mặt trời được xác định bởi vị trí thực tế của Mặt Trời (buổi trưa mặt trời = Mặt Trời trên kinh tuyến). Hai giờ này khác nhau bởi phương trình thời gian, độ lệch kinh độ trong khu vực, và bất kỳ điều chỉnh tiết kiệm ánh sáng ban ngày nào, vì vậy Mặt Trời hiếm khi ở đúng hướng nam lúc 12:00 trên đồng hồ.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao đôi khi độ cao lại là số âm? Khi đó Mặt Trời đang ở dưới đường chân trời — tức là ban đêm, hoặc trước lúc mọc / sau lúc lặn.
Phương vị được đo theo chiều nào? Theo chiều kim đồng hồ tính từ hướng Bắc: 0 = Bắc, 90 = Đông, 180 = Nam, 270 = Tây.
Tôi có cần nhập cả kinh độ lẫn chênh lệch múi giờ không? Có. Chênh lệch múi giờ giúp quy đổi đồng hồ dân dụng của bạn sang UTC; còn kinh độ giúp quy đổi thời gian sao UTC sang thời gian sao địa phương. Đây là hai đại lượng khác nhau.
