了解太阳轨迹
每天，太阳都会在天空中划出一道弧线，其形状取决于纬度和日期。本指南介绍SunPath 3D中显示的各项概念——日出、日落、晨昏蒙影、方位角、高度角、影子——以及它们的计算方法。
方位角与高度角：确定太阳位置
从某地看到的太阳位置可以用两个角度来描述。方位角表示太阳在地平线上的方向，从正北起以度计量（90° = 东，180° = 南，270° = 西）。高度角（又称仰角）表示太阳高出地平线的角度，从0°到天顶的90°。
光照阶段
| 阶段 | 太阳高度角 | 可观察到的现象 |
|---|---|---|
| 夜晚 | 低于−18° | 天空全黑，没有散射的太阳光。 |
| 天文晨昏蒙影 | −18°至−12° | 天空开始变亮，暗弱的恒星逐渐隐没。 |
| 航海晨昏蒙影 | −12°至−6° | 海天线重新可见。 |
| 民用晨昏蒙影 | −6°至−0.833° | 光线足够明亮，大多数活动无需照明。 |
| 日出/日落 | −0.833° | 太阳上边缘与地平线相切。 |
| 黄金时刻 | −0.833°至6° | 光线温暖、低角度斜射，影子很长。 |
| 白天 | 高于6° | “正常”的日光。 |
2026年春分、夏至、秋分、冬至
这些时刻在全球各地都是同一瞬间（世界时，精度约15分钟），不同的只是换算后的当地时间。
| 节气 | 日期和时间（UTC） | 巴黎：日出–日落 | 巴黎白昼时长 |
|---|---|---|---|
| 春分 | 3月20日 14:40 | 06:53 – 19:03 | 12小时10分 |
| 夏至 | 6月21日 08:26 | 05:46 – 21:57 | 16小时11分 |
| 秋分 | 9月23日 00:18 | 07:38 – 19:46 | 12小时08分 |
| 冬至 | 12月21日 20:56 | 08:41 – 16:56 | 8小时15分 |
计算影长
在平地上，影长 = 物体高度 ÷ tan（太阳高度角）。以10 m高的物体为例：
| 太阳高度角 | 60° | 45° | 30° | 15° | 5° |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 m高物体的影长 | 5.8 m | 10.0 m | 17.3 m | 37.3 m | 114.3 m |
解读3D视图
- 地球视图：太阳在24小时内绕地球一周。金色弧线表示太阳在你所选地点位于地平线以上的时段，虚线表示位于地平线以下的时段。橙色和蓝色虚线轨道分别对应夏至和冬至。
- 3D、地平线、天顶视图：地点上方的穹顶显示当天太阳在地平线以上的轨迹，并标注时刻。
- 指南针：橙红色轴线由东指向西，虚线由北指向南；黄色和橙色射线分别表示日出和日落方向，深色线表示影子方向。
- “3D 阴影”视图：显示所选地点的平面地图，其中一个物体投下真实的影子；还可选择以3D显示OpenStreetMap建筑及其在所选时刻的阴影。点击地图可测量该处接收直射阳光的时长。
- 地形与天气：山体遮挡下的实际日出和日落、预报的云量和紫外线指数，以及光伏发电量估算。
- 真实卫星（可选）：根据CelesTrak发布的轨道根数，显示国际空间站（ISS）和数千颗卫星在所选时刻的位置，并列出国际空间站接下来的可见过境。
- 行星：按真实位置显示太阳系，以及从你所选地点可见的行星（高度角、升起、落下、星等）。
方法与精度
- 太阳：SunCalc算法（J. Meeus公式），视高度已计入大气折射。时间精度约1分钟。
- 月亮：同一程序库；月出和月落时间精度为几分钟。
- 春分、夏至、秋分、冬至：根据太阳黄经计算，精度约15分钟。
- 日月食与行星：Astronomy Engine程序库（精度约1角分），并针对所选地点计算当地食况。
- 时区：IANA时区数据库（含夏令时），除时区边界附近几公里范围外均准确。
- 局限：地球视图中的距离并未按比例绘制（真实太阳的距离约为图中轨道的23000倍），但方向是准确的。地球上的云层仅为示意图像；所选地点的云量预报来自Open-Meteo。
术语表
- 方位角
- 太阳在水平方向上的方位，从正北起按顺时针方向以度计量：90° = 东，180° = 南，270° = 西。
- 高度角（仰角）
- 太阳高出地平线的角度：地平线处为0°，天顶为90°。负值表示太阳位于地平线以下。
- 日出/日落
- 太阳上边缘与地平线相切的时刻，此时太阳中心位于地平线下0.833°（已计入大气折射）。
- 太阳正午（中天）
- 太阳到达当天最高位置的时刻。受时区、夏令时和均时差的影响，它很少恰好在12:00。
- 民用晨昏蒙影
- 太阳位于地平线下0.833°至6°之间：光线足够明亮，大多数户外活动无需照明。
- 航海晨昏蒙影
- 太阳位于地平线下6°至12°之间：海天线仍然可见，明亮的恒星开始出现。
- 天文晨昏蒙影
- 太阳位于地平线下12°至18°之间：对天文观测而言，天空尚未完全变黑。
- 黄金时刻
- 太阳位置较低的时段（在SunPath 3D中指高度角低于6°）：光线温暖、低角度斜射，深受摄影爱好者青睐。
- 蓝调时刻
- 晨昏蒙影中的一段时间，通常定义为太阳位于地平线下4°至6°之间，此时天空呈深蓝色。SunPath 3D不单独计算蓝调时刻。
- 至点（夏至、冬至）
- 太阳赤纬达到极值（±23.44°）的时刻：此时一个半球白昼最长，另一个半球白昼最短。
- 分点（春分、秋分）
- 太阳经过赤道正上方的时刻：此时地球上各地昼夜长短几乎相等。
常见问题
为什么白昼最长的一天并不是日出最早的一天？
这是由均时差造成的：太阳正午的时刻在一年中会前后偏移几分钟。以巴黎为例，2026年日出最早出现在6月16日（05:46），日落最晚出现在6月25日（21:58），而夏至是6月21日。
为什么太阳并不总是从正东升起？
因为太阳赤纬随季节在−23.44°到+23.44°之间变化，只有在春分和秋分时太阳才从正东升起。在巴黎，日出方位从夏至时的约52°（东北）变为冬至时的126°（东南）。
如何计算影子的长度？
影长 = 物体高度 ÷ 太阳高度角的正切值。在平地上，10 m高的物体在太阳高度角为45°时影长10 m，30°时为17.3 m，5°时为114 m。
日出时间是否考虑了地形？
与大多数星历一样，表中时间按海平面开阔地平线计算。3D地图还会计算地形遮挡下的实际日出和日落时间（地形模型分辨率约100 m），但不包括建筑物和树木。
这些时间的精度如何？
在中纬度地区，日出、日落和晨昏蒙影时间的误差约为1分钟，月亮则为几分钟。在极圈附近，太阳贴着地平线运行，精度会有所下降。
SunPath 3D免费吗？
是的，完全免费，无需注册。
参考资料
- V. Agafonkin，SunCalc（开源太阳与月亮计算库）。
- D. Cross，Astronomy Engine（日月食、行星、月相）。
- J. Meeus，Astronomical Algorithms，Willmann-Bell出版社。
- NASA地球观测站（NASA Earth Observatory），Blue Marble和Black Marble影像。