Cálculo de horas de luz solar

Una pregunta divertida. El problema es que dependerá mucho de los detalles. Podrías diseñar mal tu mega ciudad y empeorarla mucho más al crear sombras o diseñarla de alguna manera inteligente y hacer que la luz del sol rebote más adentro.

El amanecer y el atardecer dependerán un poco de la altitud, pero no mucho. Varios cientos de pies le darán de 3 a 5 minutos, varios miles de pies de 10 a 15 minutos.

La dirección en la que mires es importante ya que estamos sobre el ecuador. La cara sur de la ciudad recibirá más luz solar. Entonces, la parte exterior de la ciudad recibirá más luz.

En medio de la ciudad, el espacio entre los edificios altos cambiaría mucho la respuesta. Cuanto mayor sea el espacio, mayor será el rango de ángulos donde la luz puede llegar al suelo.

Existen calculadoras solares, para la energía solar, en las que puede ingresar la latitud y la longitud y obtener varios parámetros que podrían ayudarlo a resolver algo de esto. Algunos tienen en cuenta la refracción de la atmósfera, etc. Un programa CAD en el que puede mover la fuente de luz puede permitirle ver cómo se verían los efectos.

Información adicional que puede ayudar:

Crepúsculo : el Sol no se ve en el horizonte, pero su luz aún llega a la superficie del planeta debido a los diversos procesos de interacción entre la atmósfera y la luz solar.

La definición práctica del tiempo del crepúsculo varía según el propósito específico de esa definición (y, con extraterrestres en la ecuación, variará de una especie a otra). Para la especie humana:

• el crepúsculo astronómico - el Sol está 18 grados detrás del horizonte - las condiciones adecuadas (si la atmósfera está despejada y tranquila) para observar las estrellas o nebulosas más tenues - garantizado que la luz solar no interferirá.

• el crepúsculo náutico - El sol está 12 grados detrás del horizonte. El ojo humano sin ayuda no puede distinguir la luz del sol en el horizonte (es decir, se vuelve imposible ver la silueta de un barco contra el fondo del horizonte)

• el crepúsculo civil - El sol está 6 grados detrás del horizonte. Enciendan sus luces de posición, amigos, no pueden resolver los detalles (de otro vehículo) contra los fondos más comunes; sin ellos, es demasiado arriesgado conducir o pilotar.

En su configuración, probablemente el "crepúsculo civil" es lo que está buscando.

Dado que ahora tenemos una definición adecuada del problema (ya no es "duración día/noche"), podemos usar los motores de búsqueda para buscar "calculadora en línea crepuscular" . Una de esas entradas es esta , que permite ingresar la ubicación geográfica y la fecha y (seleccionando Without Moon data/ Sunrise/Sunset + Twilight (Civil, Nautical & Astronomical)en el modo) generará una tabla para todo el mes.
Para Houston, Texas, en este hermoso día del 13/11/2021, la página anterior indica que el crepúsculo civil comienza a las 06:19 y finaliza a las 17:53 (hora del día expresada en hora local basada en el mediodía, no se considera el horario de verano).

En relación con la influencia de la altitud en la duración de la luz del día, a menos que sus edificios estén lo suficientemente cerca de los polos , la altura habitual de los edificios presenta una variación insignificante en términos humanos (a menos que desee una duración del evento para la cual un par de minutos hace toda la diferencia).

En el ecuador, una altura de 50 km para el rascacielos en un radio de la Tierra de 6379 km traerá una variación máxima del ángulo en que el Sol ya no es visible proporcional con$atan(50/6379) = 0.0078 rad = 0.44908768^o$. Dado que la Tierra tarda 24 horas en completarse$2\pi$radianes, la diferencia de tiempo entre cuando cae la noche en la base y cuando cae en la parte superior es

Entonces, un día a 50 km de altitud en el ecuador de la Tierra es más largo en aproximadamente (más o menos) 3 minutos.

¿Es la Tierra?

Para conocer la duración del día en una fecha determinada en un lugar, puede usar esta calculadora , entre muchas otras en línea.

Para edificios muy compactos, las horas de luz solar directa potencial ¹ son puramente un problema geométrico: qué porcentaje del cielo puede ver una persona en un lugar dado a lo largo de la trayectoria del sol. Multiplique ese porcentaje por las horas de luz del día en ese lugar. Hecho.

Calcular las horas de luz solar en función de la altitud es bastante simple y se puede aproximar de manera aproximada. Ignorando la refracción, que hace que las horas de luz solar sean un poco más largas, ya que la luz se dobla sobre el horizonte, y la leve falta de redondez de la Tierra que apenas cuenta, puede usar la trigonometría básica para calcular cuánto más "alrededor" del planeta. puedes ver basado en la altitud en comparación con alguien en el suelo. El sol se mueve por el cielo a aproximadamente 0,25 grados por minuto, por lo que cuando calculas cuántos grados más alrededor del planeta tu horizonte se compara con alguien en el suelo, sabes que tienes que agregar 4 minutos (a cada lado, hasta el amanecer). y hasta la puesta del sol) para cada grado.

Según este sitio web , la regla básica es que por cada 1,5 kilómetros de altitud (en la Tierra), ganas 1 minuto en cada lado, por lo que el día se alarga 2 minutos.

Supongamos que alguien está en el ecuador. Desde el amanecer hasta el atardecer es de 12 horas. Para llegar a las 16 horas, necesitas (240 minutos / 2 minutos) * 1,5 km. En otras palabras, tu altitud tendría que ser, aproximadamente, de 180 kilómetros.

Así que sí, no hay edificios.

Visto de otra manera, un edificio de 50 plantas tiene una altura media de unos 160 metros. Alguien en el ático, por lo tanto, disfrutaría de un impresionante amanecer unos 6,4 segundos antes que uno de los plebeyos en el nivel de la calle.

1. Tenga en cuenta que todavía hay mucha luz a nivel de la calle, incluso en lugares como Manhattan, o en lugares con mucha cubierta superior como los bosques, incluso si el sol, o incluso el cielo, no es visible directamente en un lugar determinado.