根据纬度和日出时间计算经度？答案

【问题标题】：Calculate longitude based on latitude and sunrise time?根据纬度和日出时间计算经度？
【发布时间】：2012-08-16 18:48:54
【问题描述】：

我正在计算当前太阳高度当前约为 0.0 的位置的经度。这是通过迭代一系列纬度来完成的，计算(0.0, latitude) 的日出时间，然后通过将时间差（分数小时）乘以 15（太阳在地球表面“移动”的度数）来计算经度)。

从计算的坐标元组计算日出时间时，最低纬度与最高纬度显示几分钟的时间差。如何解释这种差异？

在：

points=walk_the_earth()

输出：

[-66.53673944994807, -65.0] 2012-08-21 12:07:04.748893
[-67.13184367865324, -64.5] 2012-08-21 12:07:05.666852
[-67.70314011722803, -64.0] 2012-08-21 12:07:06.541521
...
[-119.24775995314121, 64.0] 2012-08-21 12:08:45.536679
[-119.93103107437491, 64.5] 2012-08-21 12:08:47.770382
[-120.64480075612664, 65.0] 2012-08-21 12:08:50.152224

（时间以 UTC 为单位）。代码在 ~second 下运行。

造成这种差异的原因是什么？

代码

import math
import xephem

def longitude_from_latitude(lat):
    """
    Calculate the longitude at which Sun altitude is ~0.0.

    Args:
        lat: A float indicating the latitude to calculate longitude
            for.

    Returns:
        float
    """
    now = xephem.julianday.now()
    meridian = xephem.Observer(now.midnight.dublin, 0.0, lat)
    sun = xephem.Sun.fromobserver(meridian)
    transit = sun.transit(-1)
    # Calculate time difference between sun position and local time.
    delta_t = ((now - transit['rs_risetm']) * 24.0) * 15.0
    return delta_t


def walk_the_earth(resolution=0.5, minlat=-65.0, maxlat=65.0):
    """
    Calculate the coordinate at which Sun altitude is ~0.0 for
    a given range of latitudes.

    Args:
        resolution: A float indicating the number of points to
            return for the specified range of latitudes. 1.0 means
            that 1 longitude will be calculated for each real
            latitude, 0.5 means 2, etc.
        minlat: A float indicating the lowest latitude to start
            calculating.
        maxlat: A float indicating the highest latitude to 
            calculate up to.

    Returns:   
        list of longitude, latitude, xephem.Sun tuples.
    """
    now = xephem.julianday.now()
    lat = minlat
    points = []
    while True:
        if lat > maxlat:
            break
        lng = longitude_from_latitude(lat)
        # Create an Observer for longitude and latitude
        obs = xephem.Observer(now.dublin, lng, lat)
        sun = xephem.Sun.fromobserver(obs)
        points.append([lng, lat, sun])
        # sun.transit() calculates the rising, transit and setting times
        # of the sun at Observers location. The -1 argument specifies
        # that we consider sunrise to occur when the upper limb touches
        # the horizon (0 indicates center, 1 indicates lower limb).
        print points[-1], sun.transit(-1)['rs_risetm'].datetime()
        lat += resolution
    return points

【问题讨论】：

我认为您对问题的编辑可能已经改变了输出，但是......您所描述的问题（太阳位于高度 0 的点）本质上是关于追踪地球上的终结者（光变暗的点）。只有当地轴垂直于地球-太阳矢量或在春分点时，这一切都在一个纬度上。例如，可视化终结者在至日的位置。
你能展示你所期望的吗？你给出的输出来自哪里？
与什么相比有几分钟的差异？另外，这两个函数是如何调用的？他们似乎没有互相调用，所以我假设某处有一个 main 函数调用它们。
我已经编辑了问题以澄清，并更正了代码中的错字。

标签： python math astronomy xephem

【解决方案1】：

我检查了NOAA's solar calculator 列表中极端 N 和 S 点的日出时间。输入纬度/经度和今天的日期给出的日出时间与您发布的表格中的相同，但条件是计算器仅将日出时间提供到最接近的分钟。

不过，如果您的问题是我的代码有什么问题？答案很可能是什么都没有。

但是，如果您的问题真的是 关于日出时间位置和日期的变化，我有什么不明白的？ 那么您的问题对于 SO 来说是严重的题外话。

【讨论】：

【解决方案2】：

我认为更直接的方法对您有用，可以避免每小时 15 度的校正。毕竟，你有一个星历，所以你可以利用它。

选择纬度和时间
选择两个经度，a 和 b，使得太阳在地平线之上（高度 > 0，例如 a），而在地平线下方（高度
进行二分搜索：在 a 和 b 之间选择经度 c，然后计算那里的太阳高度。
如果该高度足够接近零，则停止：c 是答案
如果海拔小于0，设置b=c；否则设置 a=c。
转到3

为您想要的每个纬度执行此操作。

要检查一切是否正常，请在春分点进行计算，并且您计算的经度应该几乎完全相等（确保您了解原因）。在任一至点再做一次，经度应该相差很大，当你到达大约 67 度的北或南时，算法将失败（你知道为什么吗？）。

【讨论】：

【解决方案3】：

太阳在天空中的位置是不均匀的。 12 月的当地明显正午可能比当地平均中午早几分钟，而 6 月的当地明显正午可能会“晚”几分钟。这种“摆动”是通过时间等式预测的，如果我理解正确的话，它会在远离赤道的地方产生更明显的影响。

【讨论】：