如何判斷一天的日照時長（太陽直接輻射的時長）

如何判斷一天的日照時長（太陽直接輻射的時長）
    
    *太陽在夏天日照長，在冬天日照短，但每天日照時間有多長，人們普遍認知的是一個大概時長范圍點。而這個問題對農作物的生長，某些特殊的工作，如北京天安門前每天升降國旗時間的確定和野外遙感技術的應用等均有很大的。我們曾從一個電視廣告上得知，某公司在新疆種植的番茄品質優良，是由于它在生長季節每天享有16小時的日照。就廣告中小時的日照時間而言，如何判斷它的真實性呢？要回答上述一類的問題需要利用到太陽高度角的計算公式 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為太陽時角。
    
所謂太陽高度角指的是地球上某點的切平面與某時刻此點和太陽連線的夾角。
    
太陽赤道緯度是指以天赤道（與地球赤道平行）為起點，太陽所在的時圈相對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，太陽赤道緯度在±23°271之間變動。要確定某一時間的太陽赤道緯度，可利用一個較為簡便的公式來進行計算
              
284+Dn
δ=23.45sin(─—──×360°)
               365                                    (2)其中Dn為從1月1日起，到待定時間的天數，例如2月6日的 Dn=37°
太陽時角是指在以天極和天赤道為基本點和基本圈的坐標系中，以午圈為始圈，太陽所在的終圈與始圈的夾角（向西度量），即當地時間2點的太陽時角t為零，當地時間18點的太陽時角t=л/2，以此類推。
    
由（1）式可知，太陽升起和降落（此時太陽高度角α=0）的太陽時角可由下式確定
t=arc cos(–tanδtanφ)  (3)如計算北京地區2月6日太陽升降時間，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
由于當地時間12時的太陽時角t為零，每過一小時太陽時角轉過15°，可推出北京地區太陽時角t=103°58′37″  時所對應的北京時間為12+6小時55分54秒，即18時55分54秒，北京地區太陽時角t =256°01′23″時所對應的北京時間為12+17秒度十時毫 04分06秒，即：05時04分06秒。
表1    6月22日一些地區太陽升起和降落的時間
地區
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
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
04：05
04：22
04：35
03：37
太陽降落地方時
19：55
19：38
19：25
20：23
表>1列出了我國一些地方在6月22日（一年中該太內的太陽赤道緯度zui大，日照時間zui長）太陽升起和降落的時間。從表1可以看出，>6月22日北京天安門前國旗升起的時間是北京時間4點22分，收旗時間是北京時間19點38分。同理，我們可以利用（2）（3）兩式計算出任一地方每天太陽升起和降落的時間。
    
由表1還可看出，無論是新疆zui北端的阿勒泰地區，還是新疆烏魯木齊市，6月22日的日照時間均不足16小時。即在新疆中指番茄的地區，番茄生長期間的日照時間是不會超過16小時的，所以說廣告用詞有所夸張。但有一個事實是不爭的，由于新疆地處地理緯度較高的地區，它的日照時間比低緯度的地區的日照時間要長得多。日照時間長晝夜溫差大，是促進農作物生長的有利條件。
    
在我國確有日照長達>16小時的地區，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（黑龍江省漠河以北地區），在6月22日前后的有一段時間內，日照均可達到16小時。
    
在農業遙感技術的運用中，也常常涉及到太陽高度角的問題。例如，在野外對地物進行光譜測試時，對太陽高度角就有一定的要求。野外地物光譜測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。根據國內外的:遙感測試研究表明：在測試小麥、玉米、水稻等一類農作物時，太陽高度角達到35°以后的測量結果比較穩定可取。此時，此類農作物可視為漫反射體。可見，在做野外地物光譜測試時，一定要根據（1）、（2）兩式先計算出測試當天太陽高度角隨時間的變化情況。
    
由表（>2）可知，若要在6月22日對新疆阿勒泰地區的農作物進行光譜測試，宜選在（阿勒泰）當地時間8：>00—16：00之間，即北京時間9：>52—17：52之間。切不可認為只要天空有陽光，就可以進行光譜測試。有關這方面的詳細內容，有興趣的讀者可參閱有關書籍。
表>2    新疆阿勒泰的地方時間和太陽高度角（>6月22日）
地方時
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
α
37°04′
46°54′
55°53′
62°47′
65°32′
地方時
13:00
14:00
15:00
16:00
α
62°47′
55°53′
46°54′
37°04′
除了以上數據表明各地的時長，如果想要到當地的更為的，還可以通過TBS-2C直接輻射表測量，直接輻射表的光筒垂直對準太陽的角度，帶有自動跟蹤裝置，同時跟著太陽移動，當太陽直接輻射輻射量超過120W/m2時，視為有日照，可以直接連接日照時數表用于日照時長的測。