Góc cao Mặt Trời là gì?
Góc cao Mặt Trời (hay còn gọi là góc độ cao Mặt Trời, ký hiệu \(\alpha\)) là góc giữa Mặt Trời và đường chân trời tại nơi quan sát. Góc này bằng 0° lúc Mặt Trời mọc và lặn, đạt giá trị lớn nhất vào thời điểm chính ngọ Mặt Trời, và mang giá trị âm khi Mặt Trời nằm dưới đường chân trời. Việc nắm được độ cao của Mặt Trời rất quan trọng để bố trí tấm pin năng lượng mặt trời, phân tích bóng đổ, thiết kế chiếu sáng tự nhiên và trong thiên văn học. Công cụ này mang tính phổ quát — áp dụng được cho mọi vị trí trên Trái Đất.
Cách sử dụng công cụ
Bạn cần nhập ba giá trị: vĩ độ của bạn (dương ở Bắc bán cầu, âm ở Nam bán cầu), độ xích vĩ Mặt Trời \(\delta\) tương ứng với ngày trong năm (dao động từ −23,45° đến +23,45° trong cả năm, và bằng 0° vào các ngày xuân phân, thu phân), và góc giờ \(H\) (bằng 0° lúc chính ngọ Mặt Trời, +15° cho mỗi giờ sau buổi trưa, −15° cho mỗi giờ trước buổi trưa). Công cụ sẽ trả về góc cao Mặt Trời, góc thiên đỉnh bù với nó, cùng giá trị sin thô.
Giải thích công thức
Vị trí Mặt Trời được xác định bằng công thức:
$$\alpha = \arcsin\!\left( \sin\phi \sin\delta + \cos\phi \cos\delta \cos H \right)$$
trong đó \(\phi\) là vĩ độ, \(\delta\) là độ xích vĩ Mặt Trời, và \(H\) là góc giờ. Tất cả các góc đều được chuyển sang radian trong quá trình tính toán. Lấy hàm sin nghịch đảo (arcsin) ta được góc cao \(\alpha\), còn góc thiên đỉnh đơn giản là \(90° - \alpha\).
Ví dụ minh họa
Với vĩ độ \(\phi = 40°\), độ xích vĩ \(\delta = 20°\), và lúc chính ngọ Mặt Trời (\(H = 0°\)):
$$\sin(\alpha) = \sin 40 \cdot \sin 20 + \cos 40 \cdot \cos 20 \cdot 1 = 0{,}6428 \cdot 0{,}3420 + 0{,}7660 \cdot 0{,}9397 = 0{,}2199 + 0{,}7198 = 0{,}9397$$
Vậy \(\alpha = \arcsin(0{,}9397) \approx 70°\), và góc thiên đỉnh khoảng 20°.
Câu hỏi thường gặp
Góc giờ là gì? Góc giờ đo vị trí của Mặt Trời so với thời điểm chính ngọ, tăng thêm 15° cho mỗi giờ. Các giờ buổi sáng mang giá trị âm, còn các giờ buổi chiều mang giá trị dương.
Làm sao để xác định độ xích vĩ Mặt Trời? Một cách tính gần đúng phổ biến là \(\delta = 23{,}45° \cdot \sin(360 \cdot (284 + N)/365)\), trong đó \(N\) là số thứ tự của ngày trong năm.
Tại sao góc cao của tôi lại âm? Kết quả âm có nghĩa là Mặt Trời đang ở dưới đường chân trời — tức là ban đêm hoặc lúc chạng vạng ứng với góc giờ đó.
