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数学公式

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  1. Solar Time Correction

    Solar Time Correction: 南侧楼房对住宅日照的遮挡影响

    Converts apparent solar time to local clock time using the equation of time (EoT) and the difference between the timezone standard meridian and the actual longitude. B is the day-of-year angle.

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结果

住宅剩余日照时长
7.75
阳光越过南侧楼房的直射小时数
白昼总长 14.35 h
被楼房遮挡的时长 6.6 h
临界屋顶高度角 38.66 deg
日出(钟表时间,时) 5.14
日落(钟表时间,时) 19.48
太阳没入楼房(时) 5.14
太阳露出楼房(时) 19.48

这个计算器能做什么

这款工具用于估算位于你住宅南侧(在南半球则为北侧)的楼房会遮挡多少直射阳光。针对指定的日期和纬度,它会逐分钟追踪太阳划过天空的轨迹,找出太阳被楼房屋顶轮廓遮住的那段时间,进而算出你家窗户真正能接收到的剩余日照时长。由于天文计算原理是通用的,本工具适用于任意纬度和经度。

使用方法

先填入你所在的纬度(北纬为正)、经度和时区偏移,再填写一年中的第几天(1月1日为第1天)。测量从你家窗户到南侧楼房的水平距离,以及该楼房高出你测量基准点的净高度(如有需要,请减去窗台高度)。若想把南楼当作无限宽的墙体来计算,半宽保持为0即可;如果想考虑阳光从楼房两侧边缘绕过的情况,则填入东西向宽度的一半。经度、时区和时差方程会把真太阳时换算成你当地的钟表时间。

计算公式解析

太阳要越过屋顶所需达到的临界高度角为 \(\theta_C = \arctan\!\left(\frac{\text{高度}}{\text{距离}}\right)\)。太阳高度角的公式为 \(\sin(\alpha) = \sin(\phi)\sin(\delta) + \cos(\phi)\cos(\delta)\cos(H)\),其中 \(\delta\) 是用正弦近似法求得的太阳赤纬,\(H\) 是时角(以正午为基准,每小时15度)。当某一分钟内太阳已升起、位于楼房的方位角范围之内、且其高度角低于 \(\theta_C\) 时,这一分钟就计为被遮挡。把这些分钟累加起来便得到被遮挡的时长;用白昼总长减去被遮挡时长,即为剩余日照时长。

显示相对于房屋的地平线之上太阳高度角alpha的示意图
太阳高度角alpha取决于纬度、太阳赤纬和时角。
一栋房屋及其南侧更高建筑的剖面示意图,阳光掠过建筑的屋顶轮廓线
屋顶临界角θc由南侧建筑的高度h及其与你家的距离d决定。

实例演算

纬度35度,第81天(赤纬为0),距离10米,高度8米,无限宽墙体。 $$\theta_C = \arctan(0.8) = 38.66^\circ$$ 太阳大约只在真太阳时09:19到14:41之间才能越过屋顶,因此被遮挡的时长约为6.63小时,在全天12小时中剩余日照约为5.37小时。

常见问题

为什么要用高出窗户的净高度? 只有楼房高出你视线的那部分才会把阴影投到窗户上,所以应当用屋顶高度减去窗台高度。

南半球该怎么算? 填入负的纬度即可;此时遮挡物的方位方向变为北侧(朝向赤道的一侧),相关公式依然成立。

钟表时间精确吗? 计算已纳入经度和时差方程的修正,可给出较为接近的一阶估算,但未考虑大气折射、地形起伏和夏令时调整。

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