如何判斷一天的日照時(shí)長（太陽直接輻射的時(shí)長）

如何判斷一天的日照時(shí)長（太陽直接輻射的時(shí)長）
    
    *太陽在夏天日照長，在冬天日照短，但每天日照時(shí)間有多長，人們普遍認(rèn)知的是一個(gè)大概時(shí)長范圍點(diǎn)。而這個(gè)問題對(duì)農(nóng)作物的生長，某些特殊的工作，如北京天安門前每天升降國旗時(shí)間的確定和野外遙感技術(shù)的應(yīng)用等均有很大的。我們?cè)鴱囊粋€(gè)電視廣告上得知，某公司在新疆種植的番茄品質(zhì)優(yōu)良，是由于它在生長季節(jié)每天享有16小時(shí)的日照。就廣告中小時(shí)的日照時(shí)間而言，如何判斷它的真實(shí)性呢？要回答上述一類的問題需要利用到太陽高度角的計(jì)算公式 sinα=sinδsinφ+cosδcosφcost  (1)式中α為太陽高度角，δ為太陽赤道緯度，φ為地理緯度，t為太陽時(shí)角。
    
所謂太陽高度角指的是地球上某點(diǎn)的切平面與某時(shí)刻此點(diǎn)和太陽連線的夾角。
    
太陽赤道緯度是指以天赤道（與地球赤道平行）為起點(diǎn)，太陽所在的時(shí)圈相對(duì)于天赤道的南北方向的角距離（即太陽光與地球赤道平面的夾角）。一年內(nèi)，太陽赤道緯度在±23°271之間變動(dòng)。要確定某一時(shí)間的太陽赤道緯度，可利用一個(gè)較為簡便的公式來進(jìn)行計(jì)算
              
284+Dn
δ=23.45sin(─—──×360°)
               365                                    (2)其中Dn為從1月1日起，到待定時(shí)間的天數(shù)，例如2月6日的 Dn=37°
太陽時(shí)角是指在以天極和天赤道為基本點(diǎn)和基本圈的坐標(biāo)系中，以午圈為始圈，太陽所在的終圈與始圈的夾角（向西度量），即當(dāng)?shù)貢r(shí)間2點(diǎn)的太陽時(shí)角t為零，當(dāng)?shù)貢r(shí)間18點(diǎn)的太陽時(shí)角t=л/2，以此類推。
    
由（1）式可知，太陽升起和降落（此時(shí)太陽高度角α=0）的太陽時(shí)角可由下式確定
t=arc cos(–tanδtanφ)  (3)如計(jì)算北京地區(qū)2月6日太陽升降時(shí)間，由（2）式可知
2月6日的太陽赤道緯度為16°06′44″，代入（3）式得
t = arc cos(–tan16°06′44″tan39°54′0″)=103°58′37″第二象限256°01′23″第三象限
由于當(dāng)?shù)貢r(shí)間12時(shí)的太陽時(shí)角t為零，每過一小時(shí)太陽時(shí)角轉(zhuǎn)過15°，可推出北京地區(qū)太陽時(shí)角t=103°58′37″  時(shí)所對(duì)應(yīng)的北京時(shí)間為12+6小時(shí)55分54秒，即18時(shí)55分54秒，北京地區(qū)太陽時(shí)角t =256°01′23″時(shí)所對(duì)應(yīng)的北京時(shí)間為12+17秒度十時(shí)毫 04分06秒，即：05時(shí)04分06秒。
表1    6月22日一些地區(qū)太陽升起和降落的時(shí)間
地區(qū)
新疆阿勒泰
烏魯木齊
北京
黑龍江漠河
地理北緯
47°55′
43°46′
39°54′
53°25′
地理東經(jīng)
88°24′
87°36′
116°28′
122°16′
太陽赤道緯度
23°27′
23°27′
23°27′
23°27′
太陽升起地方時(shí)
04：05
04：22
04：35
03：37
太陽降落地方時(shí)
19：55
19：38
19：25
20：23
表>1列出了我國一些地方在6月22日（一年中該太內(nèi)的太陽赤道緯度zui大，日照時(shí)間zui長）太陽升起和降落的時(shí)間。從表1可以看出，>6月22日北京天安門前國旗升起的時(shí)間是北京時(shí)間4點(diǎn)22分，收旗時(shí)間是北京時(shí)間19點(diǎn)38分。同理，我們可以利用（2）（3）兩式計(jì)算出任一地方每天太陽升起和降落的時(shí)間。
    
由表1還可看出，無論是新疆zui北端的阿勒泰地區(qū)，還是新疆烏魯木齊市，6月22日的日照時(shí)間均不足16小時(shí)。即在新疆中指番茄的地區(qū)，番茄生長期間的日照時(shí)間是不會(huì)超過16小時(shí)的，所以說廣告用詞有所夸張。但有一個(gè)事實(shí)是不爭(zhēng)的，由于新疆地處地理緯度較高的地區(qū)，它的日照時(shí)間比低緯度的地區(qū)的日照時(shí)間要長得多。日照時(shí)間長晝夜溫差大，是促進(jìn)農(nóng)作物生長的有利條件。
    
在我國確有日照長達(dá)>16小時(shí)的地區(qū)，如表1所列，在黑龍江省的北端，地處地理緯度高于50°的地區(qū)（黑龍江省漠河以北地區(qū)），在6月22日前后的有一段時(shí)間內(nèi)，日照均可達(dá)到16小時(shí)。
    
在農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)的運(yùn)用中，也常常涉及到太陽高度角的問題。例如，在野外對(duì)地物進(jìn)行光譜測(cè)試時(shí)，對(duì)太陽高度角就有一定的要求。野外地物光譜測(cè)試中的光源就是太陽光。在良好的天氣條件下，光照條件的變化主要是指太陽高度角的變化。根據(jù)國內(nèi)外的:遙感測(cè)試研究表明：在測(cè)試小麥、玉米、水稻等一類農(nóng)作物時(shí)，太陽高度角達(dá)到35°以后的測(cè)量結(jié)果比較穩(wěn)定可取。此時(shí)，此類農(nóng)作物可視為漫反射體。可見，在做野外地物光譜測(cè)試時(shí)，一定要根據(jù)（1）、（2）兩式先計(jì)算出測(cè)試當(dāng)天太陽高度角隨時(shí)間的變化情況。
    
由表（>2）可知，若要在6月22日對(duì)新疆阿勒泰地區(qū)的農(nóng)作物進(jìn)行光譜測(cè)試，宜選在（阿勒泰）當(dāng)?shù)貢r(shí)間8：>00—16：00之間，即北京時(shí)間9：>52—17：52之間。切不可認(rèn)為只要天空有陽光，就可以進(jìn)行光譜測(cè)試。有關(guān)這方面的詳細(xì)內(nèi)容，有興趣的讀者可參閱有關(guān)書籍。
表>2    新疆阿勒泰的地方時(shí)間和太陽高度角（>6月22日）
地方時(shí)
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
α
37°04′
46°54′
55°53′
62°47′
65°32′
地方時(shí)
13:00
14:00
15:00
16:00
α
62°47′
55°53′
46°54′
37°04′
除了以上數(shù)據(jù)表明各地的時(shí)長，如果想要到當(dāng)?shù)氐母鼮榈模€可以通過TBS-2C直接輻射表測(cè)量，直接輻射表的光筒垂直對(duì)準(zhǔn)太陽的角度，帶有自動(dòng)跟蹤裝置，同時(shí)跟著太陽移動(dòng)，當(dāng)太陽直接輻射輻射量超過120W/m2時(shí)，視為有日照，可以直接連接日照時(shí)數(shù)表用于日照時(shí)長的測(cè)。