一篇文章读懂太阳轨迹图

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在阅读本篇文章前,建议可先阅读公众号历史文章《不要以为组件朝南太阳就得在南边》。

相信光伏同行们或多或少都有接触到过太阳轨迹图,尤其是在使用PVsyst时。但可能一部分人仅限于知道有这个图,却并不太清楚这个图上一堆曲线和数字的具体具体意义。

今天坎德拉就带你一篇文章读懂太阳轨迹图。

什么是太阳轨迹图?

我们先来看一张最常见的太阳轨迹图,如图1,这是一张北京地区的太阳轨迹图:

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图1 北回归线以北典型太阳轨迹图

太阳轨迹图是用太阳的方位角和高度角来描述太阳的位置,横坐标为太阳的方位角,纵坐标为太阳的高度角。

太阳轨迹图有什么基本内容?

如图1中所示,太阳轨迹图中的曲线包括数根抛物线和8字形曲线:

抛物线形状的7根线表示各个不同月份的21号左右太阳从早到晚的轨迹,其各自代表的月份如图1中红色文字所示。

8字形曲线代表一天中各个不同时间点的全年太阳轨迹,比如将全年每一天11点太阳的位置标示在坐标系中,就得到了11h所对应的8字形曲线。

8字形曲线上有箭头标示轨迹的运行方向,用以区分同一根抛物线上的不同月份。

太阳轨迹图中的横纵坐标怎么看?

图1中横坐标的值范围从-120°到+120°。其中-90°表示正东方向,+90°表示正西方向。方位角小于-90°或者方位角大于+90°(且高度角小于90°)的部分太阳轨迹表示太阳位于天空中偏北的方向;方位角位于-90°和+90°之间(且高度角小于90°)的部分太阳轨迹表示太阳位于天空中偏南的方向。

太阳轨迹图都长得差不多吗?

不是!可能有人注意到在上一个问题的描述中始终加了一条说明“高度角小于90°”。图1中纵坐标的值范围从0到90°,对于北回归线以北的地方,太阳高度角是永远低于90°的。而对于北回归线以南的地方,太阳高度角是可能大于90°的,比如图2中所示,是一张纬度位于赤道和北回归线之间的某地太阳轨迹图,之所以与图1不同,没有呈现抛物线型,是因为在部分月份的中午前后(从轨迹图上可以看出是5、6、7三个月的中午前后),太阳的高度角超过了90°,也就是太阳在中午前后位于天空的偏北位置。

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图2 赤道与北回归线之间典型太阳轨迹图

南北半球的太阳轨迹图有什么区别?

图3所示是位于南半球南回归线以南某位置的太阳轨迹图。

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图3 南回归线以南典型太阳轨迹图

乍一看与北回归线以北没有什么区别,但仔细看两者还是有区别的。首先,图3和图1的横坐标相反,图1的-90°(正东)在左边而图2的在右边;其次由于在冬至日(12月21日)太阳直射南回归线,因此在南回归线以南地区,此时的太阳高度角最高,因此图3中的7根抛物线代表月份的顺序与图1页正好相反,最上面是12月,最下面是6月。

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原文始发于微信公众号(坎德拉学院):一篇文章读懂太阳轨迹图

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