Công cụ này làm gì
Công cụ ước tính mức độ một tòa nhà nằm ở phía Nam nhà bạn (hoặc ở phía Bắc, nếu bạn ở Nam bán cầu) che chắn ánh nắng trực tiếp. Với một ngày và vĩ độ bạn chọn, công cụ mô phỏng đường đi của mặt trời trên bầu trời theo từng phút, xác định khoảng thời gian mặt trời bị khuất sau đường mái của tòa nhà, rồi tính ra số giờ nắng thực sự mà cửa sổ nhà bạn còn nhận được. Các phép tính thiên văn mang tính phổ quát nên công cụ hoạt động ở mọi vĩ độ và kinh độ.
Cách sử dụng
Nhập vĩ độ (Bắc bán cầu là số dương), kinh độ và độ lệch múi giờ, sau đó nhập ngày trong năm (1/1 = 1). Đo khoảng cách ngang từ cửa sổ đến tòa nhà phía Nam và chiều cao của tòa nhà tính từ điểm đo của bạn (trừ đi chiều cao bệ cửa nếu cần). Để bán chiều rộng bằng 0 nếu muốn mô phỏng một bức tường rộng vô hạn, hoặc nhập một nửa chiều dài theo hướng Đông–Tây để tính cả phần nắng lọt qua hai mép tòa nhà. Kinh độ, múi giờ và phương trình thời gian sẽ quy đổi giờ mặt trời biểu kiến sang giờ đồng hồ địa phương của bạn.
Giải thích công thức
Góc cao tới hạn mà mặt trời phải vượt qua để ló trên mái là $$\theta_c = \arctan\!\left(\frac{\text{chiều cao}}{\text{khoảng cách}}\right)$$ Độ cao mặt trời được tính bằng $$\sin(\alpha) = \sin(\phi)\,\sin(\delta) + \cos(\phi)\,\cos(\delta)\,\cos(H)$$ trong đó \(\delta\) là xích vĩ mặt trời theo xấp xỉ hàm sin, còn \(H\) là góc giờ (15 độ mỗi giờ tính từ thời điểm chính ngọ theo mặt trời). Một phút được tính là bị che khi mặt trời đã mọc, nằm trong khoảng phương vị của tòa nhà và có độ cao thấp hơn \(\theta_c\). Cộng tổng số phút đó cho ra số giờ bị che; lấy độ dài ban ngày trừ đi số giờ bị che sẽ ra số giờ nắng còn lại.
Ví dụ minh họa
Vĩ độ 35 độ, ngày thứ 81 (xích vĩ bằng 0), khoảng cách 10 m, chiều cao 8 m, tường rộng vô hạn. \(\theta_c = \arctan(0{,}8) = 38{,}66\) độ. Mặt trời chỉ ló trên mái trong khoảng từ 09:19 đến 14:41 theo giờ mặt trời, nên số giờ bị che vào khoảng 6,63 và số giờ nắng còn lại khoảng 5,37 trong tổng số 12 giờ ban ngày.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao dùng chiều cao tính từ cửa sổ? Chỉ phần tòa nhà nằm cao hơn tầm nhìn của bạn mới đổ bóng lên cửa sổ, vì vậy hãy lấy chiều cao mái trừ đi chiều cao bệ cửa.
Còn ở Nam bán cầu thì sao? Hãy nhập vĩ độ âm; khi đó hướng vật cản chuyển thành phía Bắc (hướng về xích đạo), và các công thức vẫn đúng.
Giờ đồng hồ có chính xác không? Kết quả đã bao gồm hiệu chỉnh theo kinh độ và phương trình thời gian, cho ước lượng bậc nhất khá sát nhưng bỏ qua khúc xạ khí quyển, địa hình và việc đổi giờ mùa hè.
