根据纬度和日出时间计算经度？

Question

我在计算当前太阳高度为0.0度的位置的经度。这是通过在一定纬度上迭代，在(0.0, latitude)计算日出时间，然后通过将时差(分数小时)乘以15 (太阳在地表上“移动”的度数)来计算经度。

由计算的坐标元组计算日出时间时，最低纬度与最高纬度的时差为几分钟。如何解释这种差异呢？

在：

points=walk_the_earth()

退出：

[-66.53673944994807, -65.0] 2012-08-21 12:07:04.748893
[-67.13184367865324, -64.5] 2012-08-21 12:07:05.666852
[-67.70314011722803, -64.0] 2012-08-21 12:07:06.541521
...
[-119.24775995314121, 64.0] 2012-08-21 12:08:45.536679
[-119.93103107437491, 64.5] 2012-08-21 12:08:47.770382
[-120.64480075612664, 65.0] 2012-08-21 12:08:50.152224

(时间在协调时)。代码运行在~秒以下。

造成这种差异的原因是什么？

代码

import math
import xephem

def longitude_from_latitude(lat):
    """
    Calculate the longitude at which Sun altitude is ~0.0.

    Args:
        lat: A float indicating the latitude to calculate longitude
            for.

    Returns:
        float
    """
    now = xephem.julianday.now()
    meridian = xephem.Observer(now.midnight.dublin, 0.0, lat)
    sun = xephem.Sun.fromobserver(meridian)
    transit = sun.transit(-1)
    # Calculate time difference between sun position and local time.
    delta_t = ((now - transit['rs_risetm']) * 24.0) * 15.0
    return delta_t


def walk_the_earth(resolution=0.5, minlat=-65.0, maxlat=65.0):
    """
    Calculate the coordinate at which Sun altitude is ~0.0 for
    a given range of latitudes.

    Args:
        resolution: A float indicating the number of points to
            return for the specified range of latitudes. 1.0 means
            that 1 longitude will be calculated for each real
            latitude, 0.5 means 2, etc.
        minlat: A float indicating the lowest latitude to start
            calculating.
        maxlat: A float indicating the highest latitude to 
            calculate up to.

    Returns:   
        list of longitude, latitude, xephem.Sun tuples.
    """
    now = xephem.julianday.now()
    lat = minlat
    points = []
    while True:
        if lat > maxlat:
            break
        lng = longitude_from_latitude(lat)
        # Create an Observer for longitude and latitude
        obs = xephem.Observer(now.dublin, lng, lat)
        sun = xephem.Sun.fromobserver(obs)
        points.append([lng, lat, sun])
        # sun.transit() calculates the rising, transit and setting times
        # of the sun at Observers location. The -1 argument specifies
        # that we consider sunrise to occur when the upper limb touches
        # the horizon (0 indicates center, 1 indicates lower limb).
        print points[-1], sun.transit(-1)['rs_risetm'].datetime()
        lat += resolution
    return points

Answer 1

我检查了NOAA太阳计算器列表中的极端N点和S点的日出时间。在lat/long和今天的日期上喂食的日出时间与您发布的表中的时间相同，但计算器只给出了日出时间的最近一分钟。

尽管如此，如果您的问题大致是这样的话，那么我的代码有什么问题呢？答案很可能是什么都没有。

但如果你的问题是，我到底有什么不了解的变化在日出时间，wrt的位置和日期？那么你的问题就严重偏离主题了。

Answer 2

我认为一个更直接的方法会对你有用，这将避免每小时15度的修正。毕竟你有一个星历，所以你可以利用它。

1. 选择一个纬度和时间
2. 选择两个经度，a和b，这样太阳就在地平线上，其中一个(海拔> 0，比如说a)，另一个低于地平线(海拔< 0，b)。
3. 进行二进制搜索:选择a和b之间的经度c，并计算太阳在那里的高度。
4. 如果高度足够接近于零，停止:C是答案。
5. 如果高度小于0，则设置b=c；否则设置a=c。
6. 转到3

对你想要的每一个纬度都这样做。

为了检查事情是否有效，在春分处做计算，你计算的经度应该几乎完全相等(确保你明白为什么)。在任何一个冬至再做一次，经度应该会有很大的变化，当你到达北纬或南纬约67度时，算法就会失败(你知道为什么吗？)

Answer 3

太阳在天空中的位置不均匀。12月份的当地表观中午可能比当地的平均中午提前几分钟，而6月的局地表观中午可能会“迟到”几分钟。这种“摆动”是通过时间方程来预测的，如果我正确地理解了这一点，就会在离赤道更远的地方产生更明显的影响。