太阳时角、太阳高度角、天顶角、太阳方位角和剖面角计算的python程序
时间: 2023-06-05 18:01:18 浏览: 145
为了计算太阳时角、太阳高度角、天顶角、太阳方位角和剖面角,我们需要使用一些数学公式和常数。以下是用Python编写的程序。
import math
# 常数
DEG_TO_RAD = math.pi / 180.0
RAD_TO_DEG = 180.0 / math.pi
DAYS_IN_YEAR = 365
# 输入
latitude = float(input("请输入纬度(单位:度):"))
longitude = float(input("请输入经度(单位:度):"))
date = input("请输入日期(格式:YYYY-MM-DD):")
time = input("请输入时间(格式:HH:MM:SS):")
# 计算儒略日
date_parts = date.split("-")
time_parts = time.split(":")
year, month, day = int(date_parts[0]), int(date_parts[1]), int(date_parts[2])
hour, minute, second = int(time_parts[0]), int(time_parts[1]), int(time_parts[2])
if month <= 2:
year -= 1
month += 12
a = year // 100
b = 2 - a + a // 4
jd_day = int(365.25 * (year + 4716)) + int(30.6001 * (month + 1)) + day + b - 1524.5
jd_hour = hour + minute / 60.0 + second / 3600.0
jd = jd_day + jd_hour / 24.0
# 计算黄赤交角
n = jd - 2451545.0
L = 280.460 + 0.9856474 * n
g = 357.528 + 0.9856003 * n
lamda = L + 1.915 * math.sin(g * DEG_TO_RAD) + 0.020 * math.sin(2 * g * DEG_TO_RAD)
epsilon = 23.439 - 0.0000004 * n
alpha = math.atan2(math.cos(epsilon * DEG_TO_RAD) * math.sin(lamda * DEG_TO_RAD), math.cos(lamda * DEG_TO_RAD)) * RAD_TO_DEG
delta = math.asin(math.sin(epsilon * DEG_TO_RAD) * math.sin(lamda * DEG_TO_RAD)) * RAD_TO_DEG
# 计算时角
time_offset = longitude / 15.0
solar_noon = 12.0 - time_offset
hour_angle = (jd_hour - solar_noon) * 15.0
if hour_angle > 180.0:
hour_angle -= 360.0
elif hour_angle < -180.0:
hour_angle += 360.0
# 计算太阳高度角和天顶角
latitude_rad = latitude * DEG_TO_RAD
delta_rad = delta * DEG_TO_RAD
hour_angle_rad = hour_angle * DEG_TO_RAD
cos_theta = math.sin(latitude_rad) * math.sin(delta_rad) + math.cos(latitude_rad) * math.cos(delta_rad) * math.cos(hour_angle_rad)
theta = math.acos(cos_theta) * RAD_TO_DEG
zenith = 90.0 - theta
# 计算方位角
azimuth_cos = (math.sin(delta_rad) - math.sin(latitude_rad) * cos_theta) / (math.cos(latitude_rad) * math.sin(theta * DEG_TO_RAD))
azimuth_sin = math.sin(hour_angle_rad) * math.cos(delta_rad) / math.sin(theta * DEG_TO_RAD)
azimuth = math.atan2(azimuth_cos, azimuth_sin) * RAD_TO_DEG
if azimuth < 0.0:
azimuth += 360.0
# 计算剖面角
declination_cos = math.cos(delta_rad)
latitude_cos = math.cos(latitude_rad)
cos_alpha = math.sin(theta * DEG_TO_RAD) * math.sin((90.0 - zenith) * DEG_TO_RAD) / (declination_cos * latitude_cos)
alpha = math.asin(cos_alpha) * RAD_TO_DEG
# 输出结果
print("太阳时角:{:.4f} 度".format(hour_angle))
print("太阳高度角:{:.4f} 度".format(theta))
print("天顶角:{:.4f} 度".format(zenith))
print("太阳方位角:{:.4f} 度".format(azimuth))
print("剖面角:{:.4f} 度".format(alpha))
这个程序的输入包括纬度、经度、日期和时间。程序用输入的参数计算儒略日,并计算出黄赤交角和太阳的赤纬和赤经。然后程序计算出时角、太阳高度角、天顶角、太阳方位角和剖面角,最后输出结果。