Tính Thời Gian Ban Ngày

Giới thiệu công cụ tính thời gian ban ngày

Công Cụ Tính Thời Lượng Ánh Sáng Ban Ngày trả lời câu hỏi tưởng đơn giản nhưng phức tạp: bạn sẽ có bao nhiêu giờ ánh sáng mặt trời sử dụng được vào một ngày tại một địa điểm cụ thể? Chúng tôi tính bình minh, hoàng hôn, hoàng hôn dân dụng/hàng hải/thiên văn và tổng thời gian ánh sáng bằng cùng thuật toán NOAA Solar Calculator vận hành các dịch vụ thời tiết toàn cầu. Nhiếp ảnh gia dùng để lên lịch chụp giờ vàng, nông dân để sắp xếp gieo trồng quanh ngày không sương giá có đủ nắng, thợ lắp pin mặt trời để ước tính sản lượng tấm pin, người leo núi để dự trù thời gian trên đường mòn trước khi tối, và du khách vùng cực để xác minh sự tồn tại của đêm cực hay mặt trời nửa đêm vào ngày họ đến. Nhập tọa độ cho phép kiểm tra mọi nơi trên Trái Đất.

Sự khác biệt giữa bình minh, hoàng hôn dân dụng, hàng hải và thiên văn là gì?

Chúng đánh dấu tâm mặt trời đi qua các góc cụ thể dưới đường chân trời. Bình minh/hoàng hôn = cạnh trên của mặt trời tại đường chân trời (tâm ở -0.833° tính đến khúc xạ và bán kính biểu kiến). Hoàng hôn dân dụng kết thúc khi mặt trời ở 6° dưới chân trời — bạn vẫn có thể đọc ngoài trời, đèn đường bật, các hành tinh sáng đầu tiên xuất hiện. Hoàng hôn hàng hải (12° dưới) là khi chân trời biển không còn phân biệt được, theo truyền thống là khi thủy thủ không còn dùng được kính lục phân. Hoàng hôn thiên văn (18° dưới) là lúc kết thúc ánh sáng phát hiện được từ mặt trời; chỉ khi đó bầu trời mới thực sự tối cho thiên văn vũ trụ sâu. Công cụ hiển thị cả bốn ranh giới.

Tại sao số giờ ánh sáng không thay đổi tuyến tính trong năm?

Tốc độ thay đổi ánh sáng là hình sin vì độ nghiêng trục Trái Đất (23.44°) tương tác với quỹ đạo theo hàm cosin mượt. Gần điểm phân (khoảng 20/3 và 22/9), độ xích vĩ mặt trời thay đổi nhanh nhất — độ dài ngày thay đổi 2-4 phút mỗi ngày ở vĩ độ trung bình. Gần điểm chí (21/6 và 21/12), độ xích vĩ ở cực và hầu như không di chuyển; độ dài ngày chỉ thay đổi vài giây mỗi ngày. Đó là lý do người ta cảm nhận 'ngày dài ra' rõ hơn vào tháng 2-3 và 8-9 hơn là tháng 12 hay tháng 6. Tại xích đạo biến động rất nhỏ (12h ± 5 phút quanh năm); ở vĩ độ 60° (Oslo, Anchorage) dao động từ 6h đến 18h.

Thời lượng ánh sáng hoạt động thế nào trên Vòng Cực Bắc hay Nam?

Trên 66.5° vĩ độ (Vòng Cực Bắc), có những ngày mặt trời không bao giờ mọc (đêm cực) hoặc không bao giờ lặn (mặt trời nửa đêm) — thời lượng ánh sáng trở thành 0 giờ hoặc 24 giờ tương ứng. Càng gần cực, các giai đoạn này càng kéo dài. Tại Cực Bắc, mặt trời mọc quanh điểm phân tháng 3 và không lặn cho đến điểm phân tháng 9 — sáu tháng ánh sáng liên tục theo sau sáu tháng bóng tối. Nhưng hoàng hôn dân dụng kéo dài ánh sáng sử dụng được vượt qua 'hoàng hôn': Tromsø (Na Uy, 69.6°N) có mặt trời dưới chân trời cuối tháng 11 đến giữa tháng 1, nhưng tận hưởng 'ngày xanh cực' trong nhiều giờ. Công cụ xử lý đúng các trường hợp biên này.

Tại sao giờ bình minh/hoàng hôn có thể khác với app thời tiết trên điện thoại?

Ba lý do phổ biến: (1) độ chính xác tọa độ — app điện thoại thường dùng tâm thành phố trong khi bạn có thể cách 20 km; bình minh có thể khác 1-3 phút mỗi 10 km đông-tây. (2) Độ cao — tính toán chuẩn của chúng tôi giả định mực nước biển; núi cao hơn đường chân trời làm chậm bình minh và sớm hoàng hôn vài phút (~1 phút mỗi 1.5 km độ cao quan sát). (3) Mô hình khúc xạ — chúng tôi dùng khúc xạ khí quyển chuẩn 0.567° tại chân trời, nhưng khúc xạ thực tế dao động 0.3-0.9° với nghịch đảo nhiệt, đặc biệt ở sa mạc và vùng cực nơi 'hiệu ứng Novaya Zemlya' nổi tiếng có thể đẩy bình minh sớm vài giờ. Cho hầu hết mục đích, kết quả của chúng tôi chính xác trong 1-2 phút.

Giờ tiết kiệm ánh sáng ban ngày có ảnh hưởng đến tính toán không?

Có — chúng tôi hiển thị giờ theo giờ dân dụng địa phương của vị trí, tôn trọng quy tắc DST từ cơ sở dữ liệu múi giờ IANA. Vậy bình minh lúc 06:30 UTC tại Paris sẽ hiện 07:30 vào mùa đông (CET) và 08:30 vào mùa hè (CEST). Bản thân DST không thay đổi khi mặt trời mọc về mặt thực tế — đó do thiên văn quyết định — nhưng nó dịch chuyển con số bạn thấy trên đồng hồ. Một số nước (Iceland, hầu hết châu Phi, Nga sau 2014, Nhật, Trung Quốc, Việt Nam) không áp dụng DST, nên giờ đơn giản hơn quanh năm. Nếu lập kế hoạch qua các múi giờ, chuyển hiển thị công cụ sang UTC để so sánh không mơ hồ.

Tôi có thể dùng dữ liệu ánh sáng để lập kế hoạch pin mặt trời hay vườn thế nào?

Mặt trời: số giờ nắng đỉnh (PSH) — số giờ tương đương 1000 W/m² nắng — vào khoảng 60-80% số giờ ánh sáng hình học, tùy độ che phủ mây và độ nghiêng tấm pin. Một địa điểm có 14 giờ ánh sáng tháng 6 tạo ra ~5-6 PSH ngày quang đãng. Vườn: hầu hết cây ăn được cần 6+ giờ nắng trực tiếp (nắng đầy đủ); 4-6 giờ = nắng một phần (phù hợp xà lách, rau thơm); dưới 4 giờ = chỉ cây bóng râm. Dùng biểu đồ hàng năm của chúng tôi để xác định các tháng nơi địa điểm vượt các ngưỡng này. Kết hợp với ngày sương giá từ các cơ quan nông nghiệp địa phương để dự đoán cửa sổ trồng trọt chính xác. Cà chua, ớt, bí cần 8+ giờ và đất ấm cùng lúc.

Bạn dùng thuật toán nào và độ chính xác ra sao?

Chúng tôi triển khai Solar Position Algorithm (SPA) của NOAA do Reda và Andreas (2003) ghi chép — cùng thuật toán mà các cơ quan thời tiết và năng lượng của chính phủ Mỹ dùng. Nó tính đến quỹ đạo elip của Trái Đất (phương trình thời gian), tiến động, chương động và quang sai, chính xác đến ±0.0003° vị trí mặt trời trong giai đoạn 2000-2050. Giờ bình minh/hoàng hôn chính xác trong vòng vài giây cho người quan sát ở mực nước biển trong điều kiện khí quyển chuẩn, và trong 1-2 phút khi tính đến biến động khí quyển điển hình. Cho nhu cầu chính xác cực cao (nhật thực, quan sát khoa học), dùng NASA HORIZONS tích hợp dữ liệu khí quyển thời gian thực.