Прецизната слънчева позиция е е важна в редица приложения. Най-прецизния алгоритъм to-date е този на Reda & Andreas от NREL САЩ. От сайта на нрел може да се свали документацията и стъпките в алгоритъма подробно описани, както и готов C код. Аз си направих труда да го пренапиша в Матлаб, за да мога да си играя с данните ида улесня анализа.

Прикрепям два кода. Единия /Solar Calculator2.m/ е построен на теорията развита в powerfromthesun.net, докато втория /SPA2/ е вследствие теорията на Реда и Андреас от НРЕЛ.

Можете да променяте кода за да ви генерира данните които ви интересуват много лесно. Напремер, за да изчислите позицията за 1 месец от годината, променете първия цикъл от 1:30 или 31 или 28.

%% Month and Day loop
for m=1;30
for n=1:24

Можете по същия ред да промените дискретата. Оставил съм я за всеки час за да става цялата сметка по-бързо, но можете да пуснете машинката да смята и за всяка секунда, ако абсолютна прецизност е крайната цел.

При ниски слънчеви елевации или при много атмосферни дължини (описано е подробно в документацията) фактора грешка нараства, но тъй като интереса ни за прецизност е във функция с покачването на слънцето - увеличаване на радиацията, то може да се направи естимация за прецизност, и Реда и Андреас твърдят, че тази е 3*10^(-4) отклонение от градуса, което многократно надвишава прецизността на останалите алгоритми развити до днес.

Естествено, ако имаме точни данни за атмосферата (напр. налягане, температура, скорост на вятъра, влажност и пр.) прецизността може още да се повиши.

Интересно какави са тези "приложения", които ползват координатите на слънцето с такава голяма точност? Защото веднага може да се постави и въпроса с точността на измерването им. А грешки ще има - от изкривяването на образа през атмосферата, самата форма на слънцето също едва ли е точен кръг. Грешките от оптиката и времето сигурно са най-малките в сметките. А и как всъщност може да стане прецизно измерване - нали слънцето "шава" непрекъснато?

Началото на планетарната механика е поставено от преди най-малко 3-4 века, когато Нютон дефинира закона за гравитацията. От тогава до ден днешен, теорията е усъвършенствана и прецизността на предикцията за позицията на дадено тяло в слънчевата система във времето е изключително висока. За още по-висока степен на точност, с помощта на пирхелиометри с обратна връзка за моментната плътност на атмосферата, както и редица атмосферни параметри, и спътникови анализи, е събрана огромна датабаза за слънчевата позиция на дадена топоцентристка позиция (виж Astronomical Almanac). Екстраполация на последната с помощта на модерни компютри и математически методи, дава възможност за прецизната предикция на слънцето на дадена точка на земята с изключително висока точност. Както споменах по-горе и както е споменато в доклада на Реда и Андреас, поради вариации в атмосферната плътност и чистота, възникват несъотвествия между резултатите от алгоритъма и действителната моментна слънчева позиция. Тези грешки, въпреки че са частично корегирани в самия алгоритъм, са във функция на дължината на траекторията на слънчевата радиация през атмосферата. Накратко, сутрин на изгрев и вечер на залез, грешките може да надвишат значително очакваните, но понеже на изгрев и залез енергията на слънцето е минимална, интереса ни в прецизност е нищожен.

Ако разбираш английски, прочети приложения текст и ще ти се изясни.

Необходимостта за виската точност за астрономите е обяснима. Така би се регистрирало всяко отклонение от "нормалното" движение на Земята. Техниката за тези наблюдения вероятно е доста интересна. Но понеже стана дума за енергия, то следенето на положението на слънцето за фотоволтаични централи, не е необходимо да е по-точно от 0.5-1 градус. Пък и една обратна връзка с оптичен датчик би решила окончателно проблема с всякакъв вид грешки.

Не знаеш колко често водя този разговор. Така е и не е така. За Фотоволтаици според пазарните зависимости насочването дори и не се оправдава. За хелиостати обаче, насочване с висока прецизност е най-важния параметър. Друго приложение е анализи на радиация според позицията, които силно зависят от инцидентния ъгъл на слънцето. Знаейки точната позиция на слънцето над атмосферата и измервайки отклоненията причинени от рефракция, могат де се установят редица метеорологични параметри.

За да улесня първостепенната предикция на радиацията в дадена точка на земното кълбо с този алгоритъм, започнах да пиша един GUI в Матлаб. Засега е в съвсем първостепенен етап на развитие, но и в този човек може да си играе с настройките и да установи някой от основните зависимости като надморска височина и географска ширина например. Най-важното е, че само на базата на най-прецизния калкулатор за позицията може да се построи най-прецизния калкулатор за радиация и с това се занимавам основно.

Имайте предвид, че резултата, който този калкулатор изплюва, е максималната теоретична инцидентна радиация за дадена точка. Обработката на тази с атмосферни и климатични алгоритми е нужна, за да се изгради реален, макар и емпиричен, модел.

Прикачвам кода с инструкции за ползване, ако някой се интересува.