Calculadora de Ângulo Solar

Boas-vindas à calculadora de ângulo solar da Omni, que informa a você a localização do Sol em qualquer lugar da Terra e em qualquer tempo. Continue lendo para saber como definir a posição do Sol no céu e como calcular os ângulos de elevação e azimute do Sol.

Nossa calculadora de ângulo solar também mostra os gráficos de ângulos do Sol para uma determinada data e responde a perguntas frequentes sobre a altitude do Sol.

Podemos expressar a localização do Sol no céu usando dois valores, imaginando que ele viaja sobre a superfície de uma esfera. Ao contrário de um plano cartesiano, neste cenário é mais conveniente que você use ângulos em vez de coordenadas x e y. A maneira mais comum de informar a alguém a posição do Sol é fornecer seus ângulos de elevação e azimute, que estão intimamente relacionados às coordenadas esféricas. Você pode ler mais sobre elas em nossa calculadora de coordenadas esféricas 🇺🇸.

Na calculadora de ângulo solar da Omni, você usa a seguinte convenção:

• A elevação ($\boldsymbol{\alpha}$) mede a altura do Sol em relação à linha do horizonte. Ela varia de -90° a 90°. Os valores positivos indicam que o Sol está acima do horizonte, enquanto os negativos significam que ele está abaixo. O Sol atinge o ângulo máximo no zênite, ou seja, diretamente acima de sua cabeça.

• O azimute ($\boldsymbol{\beta}$) informa o quanto você deve girar no sentido horário para olhar diretamente para o Sol. A direção de referência geralmente é o norte, e o ângulo de azimute varia de 0° a 360°. Seguindo essa convenção, as direções mais comuns são Norte (0°), Leste (90°), Sul (180°) e Oeste (270°).

Digamos que você esteja em Saint Louis (38,6° N 90,2° W) e seja o dia 20^ de fevereiro de 2023. O céu está completamente nublado, o relógio acabou de marcar 3 horas da tarde e você está se perguntando: "Onde está o Sol neste momento?". A maneira mais rápida de resolver o problema é usar a calculadora de ângulo solar da Omni:

1. Digite as coordenadas da cidade, 38,6° para latitude e -90,2° para longitude.
2. Defina a data como 20 de fevereiro de 2023 e o horário como 15 horas.
3. Por padrão a calculadora define o fuso horário baseado em sua localização. Se você estiver atualmente em um fuso horário diferente do local de nosso interesse, poderá alterar essa configuração à mão. No nosso caso, vamos escolher CST (UTC-6).
4. Como resultado, você pode ver que o ângulo de elevação solar é igual a 27,38° e o ângulo de azimute solar é 226,97°. Isso significa que a localização do Sol está aproximadamente em um terço do caminho entre o horizonte e o zênite e está perto da direção sudoeste.

5. Além disso, você pode escolher se deseja ver qualquer um dos gráficos de ângulo do sol para o dia selecionado na parte inferior.

Em vez de se perguntar onde o Sol está agora, você pode perguntar a que horas o Sol atinge o horizonte 🌄. A calculadora do pôr do sol 🇺🇸 da Omni dirá a você em um segundo!

Você pode calcular os ângulos de elevação ($\alpha$) e azimute ($\beta$) manualmente usando as seguintes equações:

onde:

• $\delta$: ângulo de declinação;
• $\phi$: latitude; e
• $\gamma$: ângulo horário local.

A declinação é um ângulo entre uma linha vertical definida no equador e a linha que liga os centros da Terra e do Sol. Devido à inclinação da Terra, ela varia de -23,45° (no solstício de dezembro) a 23,45° (no solstício de junho) e depende do dia do ano.

Você pode estimar a declinação do Sol para qualquer dia do ano $d$ usando a fórmula simplificada:

Seguindo essa equação, você pode obter o ângulo de declinação com uma precisão de até 1° em relação ao valor real.

O ângulo horário local depende do horário solar local ($T$). Ele varia entre -180° e 180°, cruzando 0° ao meio-dia local. A fórmula para o ângulo horário é a seguinte:

A unidade do $T$ é horas, e o fator 15° vem do fato de que a Terra faz uma rotação de 15° durante uma hora.

Durante o dia, o ângulo de elevação do Sol é mais alto ao meio-dia local. Normalmente, há uma mudança entre o horário solar e o horário oficial devido aos fusos horários fixos.

Durante o ano, o Sol atinge o zênite em todos os locais entre os trópicos. Em outros lugares, ele atinge a elevação mais alta no solstício de verão.

15° por hora. Para ser preciso, é a Terra que faz uma rotação de 360° por dia, o que equivale a 15° por hora. No entanto, se você medir o ângulo de azimute (a projeção da localização do Sol), ele mudará em uma taxa diferente dependendo da latitude e da data.

Para estimar os ângulos aproximados de elevação solar e azimute:

1. Obtenha sua latitude ϕ.

2. Encontre o ângulo de declinação δ para a data fornecida.

3. Avalie o ângulo horário de acordo com o horário local T: γ = 15° ⋅ (T-12).

4. O ângulo de elevação é igual a:

   α = sen^-1[senδ senϕ + cosδ cosϕ cosγ].

5. O ângulo de azimute é igual a:

   β = cos^-1[(senδ cosϕ − cosδ senϕ cosγ) / cosα],

   para γ negativo ou 360°-β para γ positivo.

A trajetória do Sol ao longo do ano difere de acordo com a latitude:

1. Entre os trópicos (ϕ < 23.44°) ela é semelhante para cada dia. O Sol atinge o zênite duas vezes por ano, enquanto as durações do dia e da noite são comparáveis.

2. Em latitudes médias (23.44° < ϕ < 66.56°), a elevação do Sol é mais alta no solstício de verão e mais baixa no solstício de inverno. No verão, o Sol nasce e se põe mais próximo do azimute norte, enquanto no inverno, ele se desloca para o azimute sul.

3. Em latitude Polar (ϕ < 66.56°), o Sol nunca se põe durante o verão (sol da meia-noite) ou nunca nasce no inverno (noite polar). Quanto mais próximo dos polos, maiores são as durações desses efeitos.