¿Cómo calcular el azimut solar máximo y mínimo en un lugar determinado?

Cada ecuación de acimut que he podido ubicar hasta ahora depende de ingresar un tiempo, y no quiero tener que forzar la solución simplemente probando todos los tiempos. (Consulte a continuación las ecuaciones estándar).

Mi caso de uso no requiere una gran precisión, dentro de unos pocos grados está bien. Entonces, idealmente, estoy buscando ecuaciones que tomen solo la latitud (¿y posiblemente la longitud?) Como ángulos de azimut máximos y / o mínimos de entrada y salida para esa ubicación. Además, solo me importarán los años dentro de un siglo a partir de ahora, por lo que no creo que la variación de un año a otro importe dados mis requisitos de precisión, pero si me equivoco, estaré feliz de proporcionar el año actual. también.

Ecuaciones solares estándar basadas en la calculadora solar de la NOAA

Note: The sunrise and sunset results are theoretically accurate to within a minute
 for locations between +/- 72° latitude, and within 10 minutes outside of those latitudes.  
 However, due to variations in atmospheric composition, temperature, pressure and conditions, 
 observed values may vary from calculations.
...
Please note that calculations in the spreadsheets are only valid for dates between 1901 and 2099, 
 due to an approximation used in the Julian Day calculation." 

Ξ = Latitud (+ a N)

Φ = Longitud (+ a E)

ω = Zona horaria (+ a E)

d = Fecha

τ = Hora (horas después de la medianoche local)

υ = día juliano = d + 2415018.5 + τ ω 24

σ = siglo juliano = υ 2451545 36525

ρ = Sol largo medio de Geom (grados) = ( 280.46646 + σ ( 36000.76983 + 0.0003032 σ ) ) modificación 360

ξ = Geom Media Anom Sol (grados) = 357.52911 + σ ( 35999.05029 0.0001537 σ )

m = Órbita terrestre excente = 0.016708634 σ ( 0.000042037 + 0.0000001267 σ )

λ = Sol Eq de Ctr = pecado ( ξ r a d ) ( 1.914602 σ ( 0.004817 + 0.000014 σ ) ) + pecado ( 2 ξ r a d ) ( 0.019993 0.000101 σ ) + 0.000289 pecado ( 3 ξ r a d )

k = Sol Verdadero Largo (grados) = ρ + λ

yo = Sol Verdadero Anom (grados) = ξ + λ

θ = Vector de rayos solares (AU) = 1.000001018 ( 1 m 2 ) 1 + m porque ( yo r a d )

η = Sun App Long (grados) = k 0.00569 0.00478 pecado ( ( 125.04 1934.136 σ ) r a d )

ζ = Eclíptica oblicua media (grados) = 23 + 26 + 21.448 σ ( 46.815 + σ ( 0.00059 σ 0.001813 ) ) 60 60

ϵ = Corr. obliq (grados) = ζ + 0.00256 porque ( ( 125.04 1934.136 σ ) r a d )

d = Declinación solar (grados) = ( arcsen ( pecado ( ϵ r a d ) pecado ( η r a d ) ) ) o

y = var y = broncearse ( ( ϵ 2 ) r a d ) 2

Γ = Eq de Tiempo (minutos) = 4 ( y pecado ( 2 ρ r a d ) 2 m pecado ( ξ r a d ) + 4 m y pecado ( ξ r a d ) porque ( 2 ρ r a d ) 0.5 y 2 pecado ( 4 ρ r a d ) 1.25 m 2 pecado ( 2 ξ r a d ) ) o

γ = Hora solar verdadera (min) = ( 1440 τ + Γ + 4 Φ 60 ω ) modificación 1440

β = Ángulo horario (grados) = i F ( γ 4 < 0 ) { γ 4 + 180 } mi yo s mi { γ 4 180 }

Ω = Ángulo cenital solar (grados) = ( arccos ( pecado ( Ξ r a d ) pecado ( d r a d ) + porque ( Ξ r a d ) porque ( d r a d ) porque ( β r a d ) ) ) o

α = Ángulo de acimut solar (grados cw desde N) = i F ( β > 0 ) { ( arccos ( pecado ( Ξ r a d ) porque ( Ω r a d ) pecado ( d r a d ) porque ( Ξ r a d ) pecado ( Ω r a d ) ) o + 180 ) modificación 360 } mi yo s mi { ( 540 arccos ( pecado ( Ξ r a d ) porque ( Ω r a d ) pecado ( d r a d ) porque ( Ξ r a d ) pecado ( Ω r a d ) ) o ) modificación 360 }

Gracias por la sugerencia @uhoh. He agregado las ecuaciones como usted sugirió.
Wow eso es mucho trabajo, se ve muy bien!
Si entiendo su pregunta correctamente, ¿pregunta por el azimut de la salida y la puesta del sol para el día más largo de un lugar determinado en la tierra? ¿Dentro de unos pocos grados? Entonces, ¿tratar a la Tierra como un globo perfecto e ignorar los efectos de la atmósfera estaría bien?
Me parece razonable que esas suposiciones no causen más que unos pocos grados de error.
¡En realidad @ralf-kleberhoff que apunta a la solución exacta! ¡Gracias! Solo calcula la fecha del solsticio de verano. Úselo para encontrar las horas de salida y puesta del sol. Úselos para calcular el mínimo y el máximo.

Respuestas (3)

Gracias a Ralf Kleberhoff por señalarme en la dirección correcta.

Paso 1: Encuentra la fecha del solsticio de verano

Para las necesidades de precisión de esta pregunta, bastará con encontrar el hemisferio y elegir la fecha más común. (21 de junio en el Hemisferio Norte y 22 de Diciembre para el Hemisferio Sur). Si se requiere mayor precisión. Hay muchos recursos disponibles . _

Paso 2: encuentre las horas de salida y puesta del sol en la fecha del solsticio

Esto es sencillo. Sin embargo, para completar. (Nota: 90,833 es el ángulo de elevación solar para el amanecer y el atardecer . Sin embargo, 90 es suficiente para esta precisión y simplifica las ecuaciones).

h a = arccos ( porque ( 90 o ) porque ( Ξ r a d ) porque ( d r a d ) broncearse ( Ξ r a d ) broncearse ( d r a d ) ) o = arccos ( broncearse ( Ξ r a d ) broncearse ( d r a d ) )

s o yo a r norte o o norte = 720 4 Ξ Γ 1440

s tu norte r i s mi t i metro mi = s o yo a r norte o o norte 4 h a 1440

s tu norte s mi t t i metro mi = s o yo a r norte o o norte + 4 h a 1440

Paso 3: Resuelva la ecuación de acimut para las horas de salida y puesta del sol

Simplemente conecte el s tu norte r i s mi t i metro mi y s tu norte s mi t t i metro mi en las ecuaciones proporcionadas en la pregunta.

¡Muy buena solución! También es bueno tomarse el tiempo para publicar su solución en beneficio de los futuros lectores.

El ángulo de acimut desde el sur hasta el punto donde un objeto sale o se pone es una función de la latitud (lat) y la declinación (decl), de la siguiente manera: cos(ángulo) = -sin(decl)/cos(lat)

Esto ignora la refracción y el radio del objeto, por lo que introducirá cierta inexactitud para el Sol. (La refracción y el radio del Sol ascienden a 50 minutos de arco. El cambio en el acimut cuando el Sol sale 50 minutos de arco es el error al usar esta fórmula. A menos que esté en una latitud cercana a un polo, la ecuación debe tener una precisión de una fracción de un grado.)

(edición 23 de enero). La declinación máxima del Sol para usar en la fórmula my anterior es igual a la oblicuidad media de la eclíptica (ζ en sus ecuaciones) o la oblicuidad corregida (ϵ) según la precisión deseada. La declinación mínima del Sol es igual al valor negativo de la oblicuidad. Por lo tanto, puede calcular el acimut máximo y mínimo del sol naciente y poniente sin saber la fecha ni la hora.

La oblicuidad es de aproximadamente 23,5 grados, y si utiliza una latitud de 40, por ejemplo, mi fórmula indica que el coseno del punto de subida es -sin(23,5)/cos(40), lo que da como resultado un punto de subida de 121,4 grados al este del sur, o un acimut de 58,6 grados (180-121,4=58,6). La puesta del sol es 121,4 grados al oeste del sur, o un acimut de 301,4 (180+121,4=301,4).

Esto no responde a mi pregunta. Resolver la fórmula de Azimut que proporcioné para el amanecer y el atardecer no elimina el problema de intentar muchas veces que pregunté.
Quizás no entendí la pregunta. Pensé que querías saber el azimut de donde sale un objeto (como el Sol). Si conoce la declinación (como 23,5 en el solsticio de junio) y la latitud (40 por ejemplo), mi fórmula indica que el punto de subida es -sin(23,5)/cos(40), lo que da como resultado 121,4 grados al este del sur, o un acimut de 58,6. La puesta del sol está a 121,4 grados al oeste del sur, o un acimut de 301,4. Si esto no es lo que desea, ¿puede aclarar qué otra información desea?
Conocer la declinación requiere conocer el tiempo. Necesito una respuesta que me permita saber la hora y luego calcular la declinación.
@antgiant Si está preguntando sobre el azimut mínimo y máximo anual del Sol, esta respuesta es esencialmente correcta. ¿Estabas preguntando por otra cosa? ¿Acimut mínimo/máximo diario o algo más?
@barrycarter tienes razón. La edición que ocurrió después de mi comentario y respuesta lo explicó de una manera que pude entender. He marcado la respuesta de JohnHoltz como la solución, ya que es mucho más simple que la mía. Gracias JohnHoltz.

Tome el absoluto tanto de la latitud como de la declinación del sol, si la latitud es menor que la declinación, luego, siguiendo la fórmula, puede encontrar el ángulo de azimut máximo que el sol puede ir hacia el este o el oeste con respecto al norte o sur verdaderos, dependiendo de la latitud, digamos latitud = - 12, declinación = 19, Acimut máximo = atan(1÷√(cos(-12)^2tan(19)^2-sin(-12)^2)) =75.159374710582 =75°09'33.75” De verdadero Norte

¡Bienvenido a Astronomy SE! En este momento es difícil saber si la respuesta es correcta o incorrecta porque muestra una ecuación pero no explica de dónde viene la ecuación o cómo se aplica. ¿Puede agregar un enlace o citar una fuente para esta expresión? Además, en Stack Exchange usamos MathJax para escribir ecuaciones. De esa manera, por ejemplo, sería más fácil ver cómo se extiende la raíz cuadrada. Si puede agregar más información, una captura de pantalla y/o un enlace, yo (u otra persona) podemos ayudarlo a reformatear su expresión. ¡Gracias!