제가 천문에 관련된 프로그래밍을 조금 할줄 알다보니 태양의 위치 및 일출/일몰에 대한 문의가 자주 들어옵니다. 개인적인 소스는 있지만 높은 정확도를 위한 것이라 일반인들이 이해하기에는 수준이 높습니다.
출처 : http://very-bored.com/index.php?option=com_content&task=view&id=135&Itemid=29
대부분 문의유형을 살펴보면 태양전지판을 효율적으로 사용하기 위해 태양의 방향에 따라 입사각이 90도가 이뤄지도록 구동하는 장치를 개발을 해야한다던가 수족관의 전등을 일출/일몰 시간에 맞게 자동으로 On/Off시켜줘야 한다는 뭐 아주 간단하면서 정확도가 그리 중요하지 않은 수준의 구현을 요구하는 것들이 대부분 입니다.
일전에 관련되어 문의를 받았지만 요즘에는 개인적으로 너무 바쁘고 여유가 없어서 설명을 드리고 싶지만 드릴 수 있는 시간조차 없었습니다. 몇주가 답변을 못드리다가 잠깐 짬을 내어 답변을 드렸지요.
웹상에서 찾아보면 일몰/일출 시간 소스는 얼마든지 있습니다. 그 방법도 엄청 많이 나와있지요. 단지 어찌 찾아야하는 것인지 있어도 어찌 활용해야하는지 모르시는 분들이 대부분이라 생각합니다. 그래서 여기에 이 부분에 대해 설명한 사이트들을 소개하고 마지막으로 웹에 공개된 C++소스에 주석처리한 것을 공유하겠습니다.
태양위치 계산은 정확도에 따라서 계산방법은 천차만별입니다. 그러므로 완벽한 정답은 없습니다. 상황에 맞게 쓰시면 됩니다.
아래내용은 태양의 일출/일몰 계산 방법을 간략하게 소개하고 있습니다.
http://www.stargazing.net/kepler/sunrise.html
PHP 언어로 만들어진 일출/일몰 소스입니다.
http://www.phpschool.com/gnuboard4/bbs/board.php?bo_table=tipntech&wr_id=39302&sca=%C7%D4%BC%F6&page=29
C또는 C++로 만들어진 일출/일몰 소스입니다.
http://www.sci.fi/~benefon/stuff.html
아래 붙여놓은 소스는 여기에서 구현한 C++소스를 주석처리 해놓은 것 입니다. 참고하시고 main()함수부터 천천히 보세요. 이것으로 근사적 일출/일몰 시간을 계산할 수 있습니다.
구현하신다음 맞는지 확인하기 위해 아래 링크를 참고하세요.
http://www2009.kasi.re.kr/knowledge/solun_riset.aspx
// C++ program calculating the sunrise and sunset for
// the current date and a fixed location(latitude,longitude)
// Jarmo Lammi 1999 - 2000
// Last update January 6th, 2000
#include <iostream.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
extern double pi;
double tpi = 2 * pi;
double degs = 180.0/pi;
double rads = pi/180.0;
double L,g,daylen;
double SunDia = 0.53; // Sunradius degrees(지구에서 본 태양의 반지름각. 단위:도)
double AirRefr = 34.0/60.0; // athmospheric refraction degrees (지구대기 굴절각)//
// Get the days to J2000
// h is UT in decimal hours
// FNday only works between 1901 to 2099 - see Meeus chapter 7
// 이 함수는 J2000 1월 1일 12시 DT를 기준으로 날수(Day Number)를 구합니다. (Meeus의 책 챕터 7을 참고하세요)
// J2000에 대해서는 제 블로그 http://blog.jidolstar.com/487 를 참고하세요.
// 입력값은 년,월,일,시간(실수값)입니다.
double FNday (int y, int m, int d, float h) {
int luku = - 7 * (y + (m + 9)/12)/4 + 275*m/9 + d;
// type casting necessary on PC DOS and TClite to avoid overflow
luku+= (long int)y*367;
return (double)luku - 730531.5 + h/24.0;
};
// the function below returns an angle in the range
// 0 to 2*pi
//
// 들어온 값을 항상 0~2pi 값안으로 normalize시킵니다.
double FNrange (double x) {
double b = x / tpi;
double a = tpi * (b - (long)(b));
if (a < 0) a = tpi + a;
return a;
};
// Calculating the hourangle
// 시간각을 계산합니다.
double f0(double lat, double declin) {
double fo,dfo;
// Correction: different sign at S HS
dfo = rads*(0.5*SunDia + AirRefr); if (lat < 0.0) dfo = -dfo;
fo = tan(declin + dfo) * tan(lat*rads);
if (fo>0.99999) fo=1.0; // to avoid overflow //
fo = asin(fo) + pi/2.0;
return fo;
};
// Calculating the hourangle for twilight times
// 박명시간에 대한 시간각을 계산합니다.
double f1(double lat, double declin) {
double fi,df1;
// Correction: different sign at S HS
df1 = rads * 6.0; if (lat < 0.0) df1 = -df1;
fi = tan(declin + df1) * tan(lat*rads);
if (fi>0.99999) fi=1.0; // to avoid overflow //
fi = asin(fi) + pi/2.0;
return fi;
};
// Find the ecliptic longitude of the Sun
// 태양의 황경을 구합니다.
double FNsun (double d) {
// mean longitude of the Sun (태양의 평균 황경)
L = FNrange(280.461 * rads + .9856474 * rads * d);
// mean anomaly of the Sun (태양의 평균근점이각)
g = FNrange(357.528 * rads + .9856003 * rads * d);
// Ecliptic longitude of the Sun (태양의 황경계산)
return FNrange(L + 1.915 * rads * sin(g) + .02 * rads * sin(2 * g));
};
// Display decimal hours in hours and minutes
// 이것은 실수(Real Number)로 표현된 시간을 시:분으로 표기 하기 위한 겁니다.
void showhrmn(double dhr) {
int hr,mn;
hr=(int) dhr;
mn = (dhr - (double) hr)*60;
if (hr < 10) cout << '0';
cout << hr << ':';
if (mn < 10) cout << '0';
cout << mn;
};
// 메인함수입니다.
int main(void){
double y,m,day,h,latit,longit;
time_t sekunnit;
struct tm *p;
// get the date and time from the user
// read system date and extract the year
// 사용자의 시스템에서부터 날짜와 시간을 얻습니다.
/** First get time **/
time(&sekunnit);
/** Next get localtime **/
p=localtime(&sekunnit);
y = p->tm_year; //년
// this is Y2K compliant method
y+= 1900;
m = p->tm_mon + 1; //월
day = p->tm_mday; //일
h = 12; //낮 12시를 기준으로 계산합니다.
//관측장소의 경도(단위 degree),위도(단위 degree),타임존(단위시간) 값을 입력받습니다.
double tzone=2.0;
cout << "Input latitude, longitude and timezone and month\n";
cin >> latit;
cin >> longit;
cin >> tzone;
// testing
// m=6; day=10;
double d = FNday(y, m, day, h);
// Use FNsun to find the ecliptic longitude of the
// Sun
// 태양의 황경
double lambda = FNsun(d);
// Obliquity of the ecliptic (황도기울기 계산)
double obliq = 23.439 * rads - .0000004 * rads * d;
// Find the RA and DEC of the Sun (태양의 적경,적위 계산)
double alpha = atan2(cos(obliq) * sin(lambda), cos(lambda)); //태양의 적경
double delta = asin(sin(obliq) * sin(lambda)); //태양의 적위
// Find the Equation of Time
// in minutes
// Correction suggested by David Smith
// 균시차 계산
double LL = L - alpha;
if (L < pi) LL += tpi;
double equation = 1440.0 * (1.0 - LL / tpi);
double ha = f0(latit,delta);
double hb = f1(latit,delta);
double twx = hb - ha; // length of twilight in radians (라디안 단위 박명길이)
twx = 12.0*twx/pi; // length of twilight in hours (시간단위 박명길이)
cout << "ha=" << ha << " hb=" << hb << endl;
// Conversion of angle to hours and minutes (하루길이를 시간단위로 계산) //
daylen = degs*ha/7.5;
if (daylen<0.0001) {daylen = 0.0;}
// arctic winter //
double riset = 12.0 - 12.0 * ha/pi + tzone - longit/15.0 + equation/60.0; //뜨는시간
double settm = 12.0 + 12.0 * ha/pi + tzone - longit/15.0 + equation/60.0; //지는시간
double noont = riset + 12.0 * ha/pi; //정오 시간
//정오시에 태양의 고도(maximum altitude)
double altmax = 90.0 + delta * degs - latit;
// Correction for S HS suggested by David Smith
// to express altitude as degrees from the N horizon
if (latit < delta * degs) altmax = 180.0 - altmax;
double twam = riset - twx; // morning twilight begin 시민박명(아침)
double twpm = settm + twx; // evening twilight end 시민박명(저녁)
if (riset > 24.0) riset-= 24.0;
if (settm > 24.0) settm-= 24.0;
cout << "\n Sunrise and set\n";
cout << "===============\n";
cout.setf(ios::fixed);
cout.precision(0);
cout << " year : " << y << '\n'; //년
cout << " month : " << m << '\n'; //월
cout << " day : " << day << "\n\n"; //일
cout << "Days until Y2K : " << d << '\n'; //J2000을 기준으로 센 날수
cout.precision(2);
cout << "Latitude : " << latit << ", longitude: " << longit << '\n'; //관측자의 경도와 위도 출력
cout << "Timezone : " << tzone << "\n\n"; //타임존 출력 (한국은 UT+9h)
cout << "Declination : " << delta * degs << '\n'; //태양의 적위
cout << "Daylength : "; showhrmn(daylen); cout << " hours \n"; //하루길이
//시민박명(아침)
cout << "Civil twilight: ";
showhrmn(twam); cout << '\n';
//일출시간
cout << "Sunrise : "; //
showhrmn(riset); cout << '\n';
//정오때 태양 고도(Amendment by D. Smith)
cout << "Sun altitude at noontime ";
showhrmn(noont); cout << " = " << altmax << " degrees"
<< (latit>=0.0 ? " S" : " N") << endl;
//일몰시간
cout << "Sunset : ";
showhrmn(settm); cout << '\n';
//시민박명(저녁)
cout << "Civil twilight: ";
showhrmn(twpm); cout << '\n';
return 0;
}
어떤가요? 조금만 공을 들이면 완벽히 이해는 못해도 구현은 얼마든지 가능합니다.
글쓴이 : 지돌스타 (http://blog.jidolstar.com/705)
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우주도.pdf
