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气象仪器系列 如何确定每天的日照时间 |
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加入时间：2006-9-6 |
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夏天日照长，冬天日照短，是众所周知的，但每天日照时间有多长，很少有人能确切地回答这个问题。而这个问题对农作物的生长，某些特殊的工作，如北京天安门前每天升降国旗时间的确定和野外遥感技术的应用等均有很大的联系。我们曾从一个电视广告上得知，某公司在新疆种植的番茄品质优良，是由于它在生长季节每天享有16小时的日照。就广告中小时的日照时间而言，如何判断它的真实性呢？要回答上述一类的问题需要利用到太阳高度角的计算公式
sinα=sinδsinφ+cosδcosφcost (1)式中α为太阳高度角，δ为太阳赤道纬度，φ为地理纬度，t为太阳时角。
所谓太阳高度角指的是地球上某点的切平面与某时刻此点和太阳连线的夹角。
太阳赤道纬度是指以天赤道（与地球赤道平行）为起点，太阳所在的时圈相对于天赤道的南北方向的角距离（即太阳光与地球赤道平面的夹角）。一年内，太阳赤道纬度在±23°271之间变动。要确定某一时间的太阳赤道纬度，可利用一个较为简便的公式来进行计算
284+Dn
δ=23.45sin(─—──×360°)
365 (2)其中Dn为从1月1日起，到待定时间的天数，例如2月6日的 Dn=37°
太阳时角是指在以天极和天赤道为基本点和基本圈的坐标系中，以午圈为始圈，太阳所在的终圈与始圈的夹角（向西度量），即当地时间2点的太阳时角t为零，当地时间18点的太阳时角t=л/2，以此类推。
由（1）式可知，太阳升起和降落（此时太阳高度角α=0）的太阳时角可由下式确定
t=arc cos(–tanδtanφ) (3)如计算北京地区2月6日太阳升降时间，由（2）式可知
2月6日的太阳赤道纬度为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
由于当地时间12时的太阳时角t为零，每过一小时太阳时角转过15°，可推出北京地区太阳时角t=103°58′37″ 时所对应的北京时间为12+6小时55分54秒，即18时55分54秒，北京地区太阳时角t =256°01′23″时所对应的北京时间为12+17秒度十时毫 04分06秒，即：05时04分06秒。
表1 6月22日一些地区太阳升起和降落的时间
表>1列出了我国一些地方在6月22日（一年中该太内的太阳赤道纬度最大，日照时间最长）太阳升起和降落的时间。从表1可以看出，>6月22日北京天安门前国旗升起的时间是北京时间4点22分，收旗时间是北京时间19点38分。同理，我们可以利用（2）（3）两式计算出任一地方每天太阳升起和降落的时间。
由表1还可看出，无论是新疆最北端的阿勒泰地区，还是新疆首府乌鲁木齐市，6月22日的日照时间均不足16小时。即在新疆中指番茄的地区，番茄生长期间的日照时间是不会超过16小时的，所以说广告用词有所夸张。但有一个事实是不争的，由于新疆地处地理纬度较高的地区，它的日照时间比低纬度的地区的日照时间要长得多。日照时间长昼夜温差大，是促进农作物生长的有利条件。
在我国确有日照长达>16小时的地区，如表1所列，在黑龙江省的北端，地处地理纬度高于50°的地区（黑龙江省漠河以北地区），在6月22日前后的有一段时间内，日照均可达到16小时。
在农业遥感技术的运用中，也常常涉及到太阳高度角的问题。例如，在野外对地物进行光谱测试时，对太阳高度角就有一定的要求。野外地物光谱测试中的光源就是太阳光。在良好的天气条件下，光照条件的变化主要是指太阳高度角的变化。根据国内外的:遥感测试研究表明：在测试小麦、玉米、水稻等一类农作物时，太阳高度角达到35°以后的测量结果比较稳定可取。此时，此类农作物可视为漫反射体。可见，在做野外地物光谱测试时，一定要根据（1）、（2）两式先计算出测试当天太阳高度角随时间的变化情况。
由表（>2）可知，若要在6月22日对新疆阿勒泰地区的农作物进行光谱测试，宜选在（阿勒泰）当地时间8：>00—16：00之间，即北京时间9：>52—17：52之间。切不可认为只要天空有阳光，就可以进行光谱测试。有关这方面的详细内容，有兴趣的读者可参阅有关书籍。
表>2 新疆阿勒泰的地方时间和太阳高度角（>6月22日）
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