用Java计算Fajr

计算 Fajr（黎明）的时间需要使用经度、纬度、时区和日期等信息，以及一些数学公式。以下是一个使用 Java 计算 Fajr 时间的代码示例：

import java.util.Calendar;

public class FajrCalculator {

    private static final double DEG_TO_RAD = Math.PI / 180.0;
    private static final double RAD_TO_DEG = 180.0 / Math.PI;

    private static final double DEFAULT_FAJR_ANGLE = 15.0;

    public static void main(String[] args) {
        double longitude = 120.1551; // 经度
        double latitude = 30.2741; // 纬度
        double timezone = 8.0; // 时区

        Calendar date = Calendar.getInstance();
        date.set(Calendar.YEAR, 2022);
        date.set(Calendar.MONTH, Calendar.JANUARY);
        date.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 1);

        double fajrTime = calculateFajrTime(longitude, latitude, timezone, date.getTime());
        System.out.println("Fajr time: " + formatTime(fajrTime));
    }

    private static double calculateFajrTime(double longitude, double latitude, double timezone, java.util.Date date) {
        double fajrAngle = DEFAULT_FAJR_ANGLE;
        double decimalHours = calculateDecimalHours(date);
        double solarNoon = calculateSolarNoon(longitude, timezone, date);
        double sunrise = calculateSunrise(latitude, solarNoon);
        double fajrTime = sunrise - (fajrAngle / 60.0);

        return fajrTime - (longitude / 15.0 * (1.0 / 60.0)) + (timezone * (1.0 / 60.0));
    }

    private static double calculateDecimalHours(java.util.Date date) {
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.setTime(date);
        int hours = calendar.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);
        int minutes = calendar.get(Calendar.MINUTE);
        int seconds = calendar.get(Calendar.SECOND);

        return hours + (minutes / 60.0) + (seconds / 3600.0);
    }

    private static double calculateSolarNoon(double longitude, double timezone, java.util.Date date) {
        double julianDay = calculateJulianDay(date);
        double t = calculateTimeAdjustedForLongitude(julianDay, longitude);
        double solarNoon = calculateSolarNoonTime(t, timezone);

        return solarNoon;
    }

    private static double calculateJulianDay(java.util.Date date) {
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.setTime(date);
        int year = calendar.get(Calendar.YEAR);
        int month = calendar.get(Calendar.MONTH) + 1;
        int day = calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);

        if (month <= 2) {
            year -= 1;
            month += 12;
        }

        int a = year / 100;
        int b = 2 - a + (a / 4);
        int c = (int) (365.25 * year);
        int d = (int) (30.6001 * (month + 1));

        return b + c + d + day + 1720994.5;
    }

    private static double calculateTimeAdjustedForLongitude(double julianDay, double longitude) {
        return (julianDay - 2451545.0 - (longitude / 360.0)) / 36525.0;
    }

    private static double calculateSolarNoonTime(double t, double timezone) {
        double equationOfTime = calculateEquationOfTime(t);
        double solarNoon = 12.0 - (timezone - (equationOfTime / 60.0));

        return solarNoon;
    }

    private static double calculateEquationOfTime(double t) {
        double epsilon = calculateObliquityOfTheEcliptic(t);
        double l0 = calculateGeometricMeanLongitudeSun(t);
        double e = calculateEccentricityEarthOrbit(t);
        double m = calculateGeometricMeanAnomalySun(t);

        double y = Math.tan(epsilon / 2.0);
        y *= y;

        double sin2l0 = Math.sin(2.0 * l0);
        double sinm = Math.sin(m);
        double cos2l0 = Math.cos(2.0 * l0);
        double sin4l0 = Math.sin(4.0 * l0);
        double sin2m = Math.sin(2.0 * m);

        double etime = y * sin2l0 - 2.0 * e * sinm + 4.0 * e * y * sinm * cos2l0
                - 0.5 * y * y * sin4l0 - 1.25 * e * e * sin2m;

        return RAD_TO_DEG * etime * 4.0;
    }

    private static double calculateObliquityOfTheEcliptic(double t) {
        double seconds = 21.448 - t * (46.8150 + t * (0.00059 - t * (0.001813)));
        double obliquity = 23.0 + (26.0 + (seconds / 60.0)) / 60.0;

        return obliquity * DEG_TO_RAD;
    }

    private static double calculateGeometricMeanLongitudeSun(double t) {
        double L = 280.46646 + t * (36000.76983 + t * 0.0003032);
        while (L > 360.0) {
            L -= 360.0;
        }
        while (L < 0.0) {
            L += 360.0;
        }

        return L;
    }

    private static double calculateEccentricityEarthOrbit(double t) {
        double e = 0.016708634 - t * (0.000042037 + 0.0000001267 * t);

        return e;
    }

    private static double calculateGeometricMeanAnomalySun(double t) {
        double M = 357.52911 + t * (35999.05029 - 0.0001537 * t);

        return M;
    }

    private static double calculateSunrise(double latitude, double solarNoon) {
        double angle = -0.8333;
        double cosAngle = Math.cos(angle * DEG_TO_RAD);
        double sinLatitude = Math.sin(latitude * DEG_TO_RAD);
        double cosLatitude = Math.cos(latitude * DEG_TO_RAD);

        double sinSunrise = cosAngle / (cosLatitude * Math.cos(solarNoon * DEG_TO_RAD)) - Math.tan(latitude * DEG_TO_RAD) * Math.tan(angle * DEG_TO_RAD);

        double sunrise = RAD_TO_DEG * Math.acos(sinSunrise) / 15.0;

        return solarNoon - sunrise;
    }

    private static String formatTime(double time) {
        int hours = (int) time;
        int minutes = (int) ((time - hours) * 60.0);

        return String.format("%02d:%02d", hours, minutes);
    }

}

在此示例中，我们使用 `longitude`、`latitude` 和 `timezone` 表示所在位置的经度、纬度和时区。我们还使用 `date` 表示要计算 Fajr 时间的日期。

计算 Fajr 时间的过程被封装在 `calculateFajrTime` 方法中。该方法使用一系列辅助方法来计算 Fajr 时间。这些辅助方法包括：

- `calculateDecimalHours`：计算给定日期的十进制小时数。
- `calculateSolarNoon`：计算太阳正午的时间。
- `calculateJulianDay`：计算给定日期的儒略日。
- `calculateTimeAdjustedForLongitude`：根据经度调整时间。
- `calculateSolarNoonTime`：根据时区计算太阳正午时间。
- `calculateEquationOfTime`：计算时间方程。
- `calculateObliquityOfTheEcliptic`：计算黄道倾斜角。
- `calculateGeometricMeanLongitudeSun`：计算太阳几何平均经度。
- `calculateEccentricityEarthOrbit`：计算地球轨道离心率。
- `calculateGeometricMeanAnomalySun`：计算太阳几何平均近点角。
- `calculateSunrise`：根据地理位置和太阳正午时间计算日出时间。
- `formatTime`：将时间格式化为 HH:mm 的字符串。

在 `main` 方法中，我们设置了要计算 Fajr 时间的位置和日期，并调用 `calculateFajrTime` 方法来进行计算。最后，我们使用 `formatTime` 方法将计算结果格式化为字符串并输出到控制台。

请注意，此代码示例仅提供了一种计算 Fajr 时间的方法，可能与实际情况略有不同。