Intensidad de la luz solar durante un día

¿Qué función matemática simple simularía razonablemente bien la intensidad de la luz solar (sin tener en cuenta el clima) desde el amanecer hasta el anochecer en números relativos, 0-100 %. ¿Existen diferencias significativas (aparte de la potencia máxima y la duración de la luz del día) entre los días templados de invierno, verano o tropicales? El objetivo es una iluminación LED más natural para los animales salvajes en cautiverio.

En tu escala, ¿cuánto sería 100%? ¿Irradiación solar total? El intercambio de pilas de mascotas podría ayudarlo si su objetivo final es la iluminación natural para los animales.
100 sería la salida máxima de mis luces. No debería importar en absoluto matemáticamente. Nunca escuché a nadie simular la iluminación con tanto detalle para animales, por lo que preguntar en el sitio de animales probablemente sea inútil. Por otro lado, los astrónomos deberían saberlo. Los animales tienen cero influencia sobre el sol.
Ah, ya veo. Por su redacción, parece que está tratando de simular la producción solar natural. ¿Puede reformular/agregar más detalles sobre su configuración?
¿No está claro de "en números relativos, 0-100%"?
Una mejor luz natural para los animales en cautiverio parece que necesita un techo despejado, tal vez metacrilato o vidrio. Para una iluminación más compleja, necesitaría los servicios/asesoramiento de un arquitecto, en mi opinión. Desde una perspectiva SE, podría decirse que es lo más cercano a un problema de ingeniería.
Una función de coseno simple es buena para calcular la altitud del Sol a lo largo del día, suponiendo que conoce su altitud al mediodía solar y las horas aproximadas de salida y puesta del sol.
El comentario de arriba es correcto. Agrego que se debe buscar agregar fotovoltaica. Esos pueblos lo saben y modelan eso. También Ciencias de la Tierra SE podría ser el lugar. La comunidad fotovoltaica ya tiene buenos modelos, mientras que deberíamos recalcular solo uno básico.
Esta pregunta es irrelevante hasta que alguien demuestre que los animales en cautiverio se preocupan por las intensidades solares precisas. Espectro, sí. Pero encienda una luz brillante y proporcione áreas sombreadas, y pasarán el rato donde se sientan más cómodos.
Para probarlo, necesito simular. Hay miles de factores que a los animales les importan o no les importan. Y no lo sabemos con certeza. Y cuando intentas mantener o criar un animal raro que nadie ha mantenido o criado con éxito, debes intentar explorar estos factores... Pero pedí esa parte astronómica. La parte zoológica me queda clara.
Puede usar opendata.stackexchange.com/questions/10154 para encontrar datos reales de luz solar ("insolación"), pero como señala @PM2Ring, depende completamente de la elevación del sol sobre el horizonte. Dado que la insolación es máxima a 90 grados, esta es una función de coseno desplazado o, de manera equivalente, la función de seno.
Google "fórmula de insolación" (sin comillas) para obtener enlaces útiles, incluidos scicing.com/calculate-solar-insolation-8435082.html y atmos.albany.edu/facstaff/brose/classes/ATM623_Spring2015/Notes /... ambos proporcionan fórmulas.

Respuestas (2)

Bueno, hay tres parámetros de interés a evaluar para obtener la intensidad de la luz solar.

  1. Variación sinusoidal del vector solar en la superficie terrestre a lo largo del año

  2. La variación de latitud. que también es sinusoidal

  3. La variación del tiempo. que también es sinusoidal

yo norte t mi norte s i t y = A 0 pecado ⁡ ( θ − θ 0 ) pecado ⁡ ( π / 2 ( 1 − | t − 12 | / 6 ) )

Donde,

θ 0 = A 1 pecado ⁡ ( 2 π | d / 365.25 | )

Aquí d es el día y comienza a partir del equinoccio vernal. t es el horario de 00:00 a 23:59. A 0 y A 1 son constantes. También cuando la Intensidad es negativa, obviamente ahí significa oscuridad.

Esta es una aproximación muy cruda. Asume una órbita circular.

La intensidad de la luz solar es el coseno del ángulo de elevación del sol. α . Cómo calcular la posición del sol se describe simplemente en PVEducation.com . Para resumir las ecuaciones relevantes: α es dado por,

α = arcsen ⁡ [ s i norte d pecado ⁡ ϕ + C o s d porque ⁡ ϕ porque ⁡ ( H R A ) ]
donde d es el ángulo de declinación del sol:
d = − 23.45 ∘ × porque ⁡ [ 360 365 ( d + 10 ) ] .
ϕ es la latitud, d es el día del año (el 1 de enero es 1) y HRA es el ángulo horario:
H R A = 15 ∘ ( L S T − 12 ) .
LST es la hora estándar local. Esto debería simular la intensidad de la luz que incide en las superficies planas durante todo el año, sin embargo, para que sea realmente natural, habría que cambiar la posición de la iluminación (de acuerdo con esta ecuación) en lugar de la intensidad porque temprano en la mañana y tarde en la noche significan que el sol está bajo. mí en lugar de un sol de baja intensidad.

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