Công cụ tính Giờ Mặt Trời đỉnh đầu & Phương trình thời gian là gì?
Đây là một công cụ thiên văn dùng được trên toàn cầu, giúp tính cho mỗi ngày trong bất kỳ năm Dương lịch nào, với bất kỳ kinh độ và độ lệch múi giờ chuẩn nào của người quan sát, hai đại lượng có liên hệ chặt chẽ với nhau: phương trình thời gian (chênh lệch giữa giờ Mặt Trời trung bình và giờ Mặt Trời thực) và giờ Mặt Trời đỉnh đầu — tức thời điểm theo đồng hồ mà Mặt Trời thực đi qua kinh tuyến địa phương. Công cụ còn vẽ đường cong kiểu analemma của phương trình thời gian trong cả năm. Giá trị mặc định (kinh độ 135 độ Đông, múi giờ +9 giờ) tương ứng với Giờ chuẩn Nhật Bản (JST), nhưng bạn có thể nhập bất kỳ vị trí nào trên thế giới — kể cả Việt Nam (khoảng 105–109°Đ, múi giờ +7).
Cách sử dụng
Nhập năm (giá trị này quyết định năm có 365 hay 366 ngày), chọn khoảng lấy mẫu cho bảng và biểu đồ, sau đó nhập kinh độ của bạn theo độ thập phân (Đông là dương, Tây là âm) cùng độ lệch giờ chuẩn so với UTC tính bằng giờ (Đông là dương). Phần kết quả nổi bật hiển thị giá trị cho ngày được lấy mẫu gần với ngày thứ 36 trong năm nhất (đầu tháng 2); toàn bộ chuỗi dữ liệu được vẽ ở bên dưới.
Giải thích công thức
Với ngày thứ \(n\) trong năm và \(N\) ngày trong năm đó, góc phân năm là \(\gamma = \frac{2\pi}{N}\,(n - 1)\) radian. Phương trình thời gian theo công thức xấp xỉ độ chính xác thấp của NOAA, tính bằng phút, là
$$\text{EoT} = 229.18\,\big(0.000075 + 0.001868\cos\gamma - 0.032077\sin\gamma - 0.014615\cos 2\gamma - 0.040849\sin 2\gamma\big)$$trong đó giá trị dương nghĩa là Mặt Trời thực đi nhanh hơn Mặt Trời trung bình. Giờ Mặt Trời đỉnh đầu theo đồng hồ chuẩn là
$$12 + \left(\text{timeZone} - \frac{\text{longitude}}{15}\right) + \frac{\text{EoT}}{60}$$bởi kinh tuyến chuẩn của múi giờ nằm tại \(15 \cdot \text{timeZone}\) độ và 15 độ kinh độ tương đương một giờ.
Ví dụ minh họa
Với năm 2024 (năm nhuận, \(N = 366\)), kinh độ 135 độ Đông, múi giờ +9, ngày \(n = 36\) (mùng 5 tháng 2): \(\gamma = \frac{2\pi}{366} \cdot 35 = 0.60099\) rad, cho ra EoT khoảng \(-13.73\) phút (Mặt Trời thực chậm hơn trung bình). Giờ Mặt Trời đỉnh đầu
$$12 + \left(9 - \frac{135}{15}\right) + \frac{-13.73}{60} = 12 + 0 - 0.2288 = 11.7712 \text{ giờ}$$tức khoảng 11:46:16 theo giờ chuẩn — sớm hơn 12 giờ trưa đồng hồ chừng 14 phút.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao ngày Mặt Trời lặn sớm nhất lại không rơi vào ngày đông chí? Vì phương trình thời gian làm giờ Mặt Trời đỉnh đầu dịch chuyển theo từng ngày, nên thời điểm Mặt Trời lặn sớm nhất (ví dụ ở Tokyo là khoảng ngày 5 tháng 12) xảy ra trước ngày đông chí.
Độ chính xác ra sao? Công thức xấp xỉ của NOAA đạt độ chính xác khoảng cộng trừ 0.5 phút — đủ tốt cho biểu đồ cả năm, nhưng không phù hợp cho độ chính xác đến từng giây.
Quy ước dấu nào được dùng? Phương trình thời gian hiển thị ở đây là Mặt Trời thực trừ trung bình (đúng như đồ thị analemma thông thường); lấy giá trị âm của nó sẽ ra quy ước trung bình trừ thực.