太阳在 Lua 中的位置（方位角）

Question

在 LUA 中我只能在网上找到一个函数，但它给出了错误的值（使用专业的在线工具测量）。

似乎从日出到中午之后的某个时间，数学是有效的，但是之后，太阳的角度又回到了日出位置。应该是从 106° 到 253°，目前是从 106° 到 ~180° 到 106°。

我正在使用的功能：

-- solar altitude, azimuth (degrees)
function sunposition(latitude, longitude, time)
    time = time or os.time()
    if type(time) == 'table' then time = os.time(time) end

    local date = os.date('*t', time)
    local timezone = (os.time(date) - os.time(os.date('!*t', time))) / 3600
    if date.isdst then timezone = timezone + 1 end

    local utcdate = os.date('*t', time - timezone * 3600)
    local latrad = math.rad(latitude)
    local fd = (utcdate.hour + utcdate.min / 60 + utcdate.sec / 3600) / 24
    local g = (2 * math.pi / 365.25) * (utcdate.yday + fd)
    local d = math.rad(0.396372 - 22.91327 * math.cos(g) + 4.02543 * math.sin(g) - 0.387205 * math.cos(2 * g)
      + 0.051967 * math.sin(2 * g) - 0.154527 * math.cos(3 * g) + 0.084798 * math.sin(3 * g))
    local t = math.rad(0.004297 + 0.107029 * math.cos(g) - 1.837877 * math.sin(g)
      - 0.837378 * math.cos(2 * g) - 2.340475 * math.sin(2 * g))
    local sha = 2 * math.pi * (fd - 0.5) + t + math.rad(longitude)

    local sza = math.acos(math.sin(latrad) * math.sin(d) + math.cos(latrad) * math.cos(d) * math.cos(sha))
    local saa = math.acos((math.sin(d) - math.sin(latrad) * math.cos(sza)) / (math.cos(latrad) * math.sin(sza)))

    return 90 - math.deg(sza), math.deg(saa)
end

示例请求：

lat, long = 45.327063, 14.442176 -- Rijeka, Croatia
time = {year=2016, month=2, day=17, hour=17, min=30} -- end of the day
altitude, azimuth = sunposition(lat, long, time)

结果是：

• -0.1 度高度
• 106 度方位角。

结果应该是：

• -0.1 度高度
• 253 度方位角。

我在其他编程语言中找到了多种解决方案，甚至尝试用 Lua 重写但没有任何成功。解决方案背后的数学太复杂了。

我将它用于我的 Corona SDK 应用程序，该应用程序将显示太阳相对于设备的位置。目前唯一可行的解​​决方案是我的应用程序可以通过 Internet 上的 API 调用询问的 PHP 或 Javascript 脚本，但我真的很想避免这种情况。

我非常感谢社区提供的任何帮助。谢谢你们，爱你们！ :)

Answer 1

我找到了解决此问题的方法/hack。

功能还是一样的：

-- solar altitude, azimuth (degrees)
function sunposition(latitude, longitude, time)
    time = time or os.time()
    if type(time) == 'table' then time = os.time(time) end

    local date = os.date('*t', time)
    local timezone = (os.time(date) - os.time(os.date('!*t', time))) / 3600
    if date.isdst then timezone = timezone + 1 end

    local utcdate = os.date('*t', time - timezone * 3600)
    local latrad = math.rad(latitude)
    local fd = (utcdate.hour + utcdate.min / 60 + utcdate.sec / 3600) / 24
    local g = (2 * math.pi / 365.25) * (utcdate.yday + fd)
    local d = math.rad(0.396372 - 22.91327 * math.cos(g) + 4.02543 * math.sin(g) - 0.387205 * math.cos(2 * g)
      + 0.051967 * math.sin(2 * g) - 0.154527 * math.cos(3 * g) + 0.084798 * math.sin(3 * g))
    local t = math.rad(0.004297 + 0.107029 * math.cos(g) - 1.837877 * math.sin(g)
      - 0.837378 * math.cos(2 * g) - 2.340475 * math.sin(2 * g))
    local sha = 2 * math.pi * (fd - 0.5) + t + math.rad(longitude)

    local sza = math.acos(math.sin(latrad) * math.sin(d) + math.cos(latrad) * math.cos(d) * math.cos(sha))
    local saa = math.acos((math.sin(d) - math.sin(latrad) * math.cos(sza)) / (math.cos(latrad) * math.sin(sza)))

    return 90 - math.deg(sza), math.deg(saa)
end

解决问题的添加代码：

function getSunPos(lat, long, time)
    findTime = {}
    findTime.hour, findTime.min = time.hour, time.min
    fixedAzimuthLast, fixedAzimuth = 0, 0
    for i=0,23 do
        for j=0,59 do
            time.hour, time.min = i, j
            local altitude, azimuth = sunposition(lat, long, time)
            -- fix azimuth
            if fixedAzimuthLast < azimuth then 
                fixedAzimuthLast = azimuth
                fixedAzimuth = fixedAzimuthLast
            else
                fixedAzimuth = fixedAzimuthLast + (180 - azimuth)
            end
            -- find azimuth at target time
            if findTime.hour == i and findTime.min == j then
                -- final result
                return altitude, fixedAzimuth
            end
        end
    end
end

最后得到正确的结果：

lat, long = 45.327063, 14.442176
altitude, azimuth = getSunPos(lat, long, os.date('*t', os.time()))

就是这样。 我会对正确进行数学运算的完整函数感到满意，但这就足够了。它可以工作并在全球 3 个地点进行了测试。

Answer 2

角度的 Arccos 等于 360 度角，因为它们的余弦值相等。您可以简单地返回 360 度。