ВС путь, иногда называемый также день дугой, относится к суточной и сезонной дуге -like пути, что ВС, кажется, следует по небу, как Земля вращается и орбита Солнца Путь Солнца влияет на продолжительность дневного опытным и количество дневного света, полученный по определенной широте в течение данного сезона.
Относительное положение Солнца является основным фактором притока тепла зданиями и производительности солнечных энергетических систем. Точные данные о пути солнца и климатических условиях в зависимости от местоположения необходимы для принятия экономических решений относительно площади солнечного коллектора, ориентации, ландшафтного дизайна, летнего затенения и экономичного использования солнечных трекеров.
Пути Солнца на любой широте и в любое время года можно определить с помощью базовой геометрии. Ось Земли от вращения наклоняется около 23,5 градусов, по отношению к плоскости с орбитой Земли вокруг Солнца. Поскольку Земля вращается вокруг Солнца, это создает разницу в склонении на 47 ° между солнечными путями в период солнцестояния, а также особую разницу в полушарии между летом и зимой.
В северном полушарии, зимнее солнце (ноябрь, декабрь, январь) поднимается на юго - востоке, проходит в астрономический меридиан под небольшим углом на юге (более 43 ° над южным горизонтом в тропиках), а затем устанавливает в юго-запад. Он находится на южной (экваториальной) стороне дома в течение всего дня. Вертикальное окно, выходящее на юг (сторона экватора), эффективно улавливает солнечную тепловую энергию. Для сравнения: зимнее солнце в Южном полушарии (май, июнь, июль) встает на северо-востоке, достигает максимума под небольшим углом на севере (более чем на полпути от горизонта в тропиках), а затем садится на северо-западе.. Окно, выходящее на север, пропускало в дом много солнечной тепловой энергии.
В Северном полушарии летом (май, июнь, июль) Солнце встает на северо-востоке, достигает максимума немного южнее точки над головой (ниже на юге на более высоких широтах ), а затем заходит на северо-западе, тогда как в Южном полушарии летом (ноябрь, декабрь, январь) Солнце встает на юго-востоке, достигает максимума немного севернее точки над головой (ниже на севере на более высоких широтах), а затем заходит на юго-западе. Простой зависящий от широты свес со стороны экватора можно легко спроектировать, чтобы блокировать 100% прямого солнечного излучения от попадания в вертикальные окна, обращенные к экватору, в самые жаркие дни года. Скатывающиеся наружные шторы, внутренние полупрозрачные или непрозрачные оконные одеяла, шторы, ставни, подвижные решетки и т. Д. Могут использоваться для ежечасного, ежедневного или сезонного контроля солнечного и теплообмена (без какого-либо активного электрического кондиционирования воздуха).
Повсюду во всем мире во время равноденствий (20/21 марта и 22/23 сентября), за исключением полюсов, солнце встает строго на востоке и заходит на западе. В северном полушарии пик солнца равноденствия находится в южной половине (примерно на полпути от горизонта на средней широте) неба, в то время как в южном полушарии пик этого солнца находится в северной половине неба. Если смотреть на экватор, кажется, что солнце движется слева направо в Северном полушарии и справа налево в Южном полушарии.
Различия путей прохождения солнечной энергии в зависимости от широты (и полушария) имеют решающее значение для эффективного проектирования зданий с использованием пассивных солнечных батарей. Это важные данные для оптимального сезонного дизайна окон и свесов. Проектировщики солнечных батарей должны знать точные углы пути прохождения солнечных лучей для каждого места, для которого они проектируют, и их сравнение с сезонными требованиями к отоплению и охлаждению в зависимости от места.
В США точные данные о сезонных траекториях Солнца по высоте и азимуту в зависимости от местоположения доступны от NOAA - «экваториальная сторона» здания находится на юге в Северном полушарии и на севере в Южном полушарии, где пик летнего солнцестояния. Солнечная высота приходится на 21 декабря.
На экваторе солнце будет стоять прямо над головой, и вертикальная палка не будет отбрасывать тени в солнечный полдень в дни равноденствия. Приблизительно в 23,5 градусе к северу от экватора в тропике Рака вертикальная палка не будет отбрасывать тени 21 июня, во время летнего солнцестояния в северном полушарии. В остальное время полуденная тень будет указывать на Северный полюс. Приблизительно в 23,5 градусе к югу от экватора в тропике Козерога вертикальная палка не будет отбрасывать тени 21 декабря, во время летнего солнцестояния для южного полушария, а в остальное время ее полуденная тень будет указывать на Южный полюс. К северу от тропика Рака полуденная тень всегда будет указывать на север, и, наоборот, к югу от тропика Козерога полуденная тень всегда будет указывать на юг.
Солнечные полуденные тени объектов в точках за и ниже подсолнечных точек будут указывать на истинный север и истинный юг соответственно только тогда, когда солнечное склонение имеет максимальное положительное (δ☉ = + 23,44 °) или максимальное отрицательное (δ☉ = −23,44 °) ценить. С другой стороны, в дни равноденствия, когда солнце не склоняется ни к северу, ни к югу (δ☉ = 0 °), и солнечные тени в полдень указывают на северо-северо-запад к северу от экватора и на юго-восток к югу от экватора во время весеннего равноденствия (и указывают на северо-северо-восточный север). экватора и ЮЮЗ к югу от экватора в период осеннего равноденствия).
В полярных кругах ( к северу от полярного круга и к югу от полярного круга ), каждый год будет испытывать по крайней мере один день, когда солнце остается ниже горизонта в течение 24 часов (на день зимнего солнцестояния ), и по крайней мере один день, когда Солнце остается над горизонтом 24 часа (в день летнего солнцестояния ).
В средних широтах продолжительность светового дня, а также высота и азимут Солнца меняются от одного дня к другому и от сезона к сезону. Разница между продолжительностью длинного летнего дня и короткого зимнего дня увеличивается по мере удаления от экватора.
На рисунках ниже показаны следующие перспективы с Земли, отмечая часовые позиции на Солнце на обоих солнцестояния дней. При соединении солнца образуют две дневные дуги, пути, по которым Солнце, кажется, следует на небесной сфере в своем суточном движении. Более длинная дуга - это всегда путь середины лета, а более короткая - путь середины зимы. Две дуги находятся на расстоянии 46,88 ° (2 × 23,44 °) друг от друга, что указывает на разницу склонений между солнцами солнцестояния.
Кроме того, некоторые «призрачные» солнца видны ниже горизонта на целых 18 ° вниз, во время которых наступают сумерки. Снимки можно использовать как для северного, так и для южного полушарий Земли. Теоретический наблюдатель должен стоять возле дерева на небольшом острове посреди моря. Зеленые стрелки обозначают стороны света.
Изображены следующие случаи:
0 ° широты ( экватор )
20 ° широты
50 ° широты
70 ° широты
90 ° широты ( любой полюс )
Публикация 2021 года о солнечной геометрии сначала вычисляет x-, y- и z-компоненты солнечного вектора, который представляет собой единичный вектор с хвостом, зафиксированным в местоположении наблюдателя, и его головой, направленной к Солнцу, а затем использует компоненты вычислить солнечный зенитный угол и угол солнечного азимута. Рассчитанный солнечный вектор с шагом в 1 час для полного года как для дневного, так и для ночного времени может быть использован для эффективной визуализации пути Солнца.
На следующих рисунках начало системы координат - это местоположение наблюдателя, положительное значение x - восток, положительное значение y - север, а положительное значение z - направление вверх; на Северном полюсе y-отрицательная величина касается нулевого меридиана; на Южном полюсе y-положительный угол касается нулевого меридиана; z-положительное время - дневное время, а z-отрицательное - ночное время; временной шаг - 1 час.
Каждая восьмерка на всех рисунках представляет собой аналемму, соответствующую определенному часу каждого дня в году; все 24 часа в определенный день в году показывают путь солнца в этот день.
Роттердам, Нидерланды