Как рассчитать локальный максимум солнечной радиации на Марсе изо дня в день в течение всего марсианского года?

Я хотел бы знать, где на Марсе будут самые низкие дневные температуры в зависимости от времени года.
На первый взгляд можно подумать, как и я, что он должен быть вдоль экватора, но поскольку интенсивность солнечного излучения колеблется от 492 Вт/м² в афелии до 715 Вт/м² в перигелии, а афелий приходится на северное лето, в северных широтах около 20 ⁰, вероятно, будут самые низкие дневные температуры.

Но чтобы знать локальные температуры, меняющиеся в зависимости от широты и времени года, первое, что нужно, — это ежедневная приходящая глобальная солнечная радиация.
Конечно, есть и другие факторы, которые также определяют температуру поверхности, такие как местное альбедо и атмосфера, но этот расчет будет первым и самым важным шагом.

Вопрос:
Каким будет расчет локального максимума солнечной радиации ото дня ко дню в течение марсианского года?

Ответы (2)

Солнечное излучение можно рассчитать, зная расстояние от Солнца, подсолнечную широту и широту интересующего места. Зная эти три значения, расчет будет следующим:

я с о л а р ≈= 717   Вт/м 2 ( 1.38138027 АС р ) 2 потому что ⁡ ( л а т − л а т с с )

где л а т с с это субсолнечная широта.

Термин ( 1.38138027 АС / р ) 2 корректирует расстояние, а косинусный член корректирует зенитный угол солнца; то есть насколько близко Солнце проходит к зениту с места наблюдения.

Значения можно получить с веб-сайта JPL Horizons , используя выходные значения 15 (субсолнечная широта) и 19 (расстояние от Солнца).

Извините за путаницу и удаление предыдущих комментариев. Ваш ответ не является неправильным, я думаю, но я прошу уравнение, зависящее от времени (интенсивность излучения изо дня в день, в зависимости от расстояния от Солнца).
@Корнелисинспейс. Да, шаг 1 — рассчитать положение Марса по параметрам орбиты. Вы хотите сделать это? Или использовать веб-сайт для получения репрезентативных номеров? (Шаг 1 сам по себе представляет собой целый вопрос и ответ.) Шаг 2 заключается в вычислении подсолнечной точки или «склонения» Солнца, наблюдаемого с Марса. Это другая серия уравнений. Тогда шаг 3 - это то, что я предоставляю. Может быть простая серия уравнений, которые аппроксимируют оба из них, только с 1 или 2 дюжиной членов в них. Я посмотрю, что я могу найти.
PDF-файл под названием «Точные аналитические представления солнечного времени и сезонов на Марсе с приложениями к миссиям Pathfinder/Surveyor», расположенный по адресу agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdfdirect/10.1029/97GL01950 , дает уравнение для расстояния r (в моем уравнение, rm в PDF) и подсолнечную точку (склонение в PDF), и требует только 5 уравнений и 29 терминов. Неплохо! Плюс расчет даты от J2000, так что больше уравнений и терминов.
Да, я думаю, что это много работы, и для меня стоит раздать награды после того, как вы сделали шаг 1!
Спасибо, что ответили и привели меня на великолепный сайт JPL Horizons! Итак, я скорректировал некоторые числа в вашем уравнении.
+1Я изменил форматирование MathJax , можете ли вы проверить, все ли в порядке? Мне просто любопытно, откуда берутся числовые значения 717 Вт/м^2 и 1,381 а.е. Если бы мы использовали солнечную постоянную 1362 Вт/м ^ 2 и 1 а.е., это дало бы тот же ответ, так что с ними, конечно, нет проблем. Спасибо!
@uhoh Численные значения относятся к моменту, когда Марс находится в перигелии. Если вы используете веб-сайт JPL Horizons с выходными величинами 15 и 19, вы можете обнаружить, что 22 июня 2022 года расстояние от Марса до Солнца составляет 1,3813 а.е., а 717 Вт/м² находится на странице данных объекта.

Это дополнение к принятому ответу @JohnHoltz, чтобы показать пример максимального солнечного излучения в кратере Джезеро (18,38⁰ с. ш.) в течение всего марсианского года.

18 февраля 2021 г. (планируемая дата посадки Настойчивость): r = 1,57021553, широта = 2,243093 --------------------------------------------- --> ................................................................... .......717 x 0,773941 x cos(18,38 - 2,243093)⁰ = 533 Вт/м².
19 мая 2021 г. (Солнце в зените в кратере Езеро): r = 1,65106961, шир. = 18,341973 -------------------------> .. ....................... ................................717 x 0,836657 x cos(18,38 - 18,341973)⁰ = 502 Вт/м².
13 июля 2021 г. (Марс в афелии): r = 1,66595504, лат. = 24.008276 ------------------------------------------------ ---> ...................................................... ......717 x 0,687543 x cos(18,38 - 24,008276)⁰ = 475 Вт/м².
25 августа 2021 г.(северное летнее солнцестояние): r = 1,65683720, лат. = 25.456249 ---------------------------------------------------------> ..... ..............................................717 х 0,695131 х cos(18,38 - 25,456249)⁰ = 495 Вт/м².
26 ноября 2021 г. (Солнце снова в зените): r = 1,58079433, лат. = 18,433113 -------------------------------------> .......... ..........................................717 х 0,763617 х cos(18,38 - 18,433113)⁰ = 547 Вт/м². 24 февраля 2022 г. (осеннее равноденствие): r = 1,46695298, лат. = 0,143556 ------------------------------------------------ ---------------> ....................... ...................717 x 0,886735 x cos(18,38 - 0,143556)⁰ = 604 Вт/м².
22 июня 2022 г.(Марс в перигелии): r = 1,38130590, лат. = -24.056784 -------------------------------------------------------------- > .................................................. ..717 х 1,000108 х cos(18,38 + 24,056784)⁰ = 529 Вт/м².
21 июля 2022 г. (зимнее солнцестояние): r = 1,38752975, лат. = -25,456143 -------------------------------------------------------------- ----------> ....................................... .............717 х 0,991156 х cos(18,38 + 25,456143)⁰ = 513 Вт/м².
26 декабря 2022 г. (весеннее равноденствие): r = 1,55688141, лат. = -0,093208 -------------------------------------------------------------- ----------> ....................................... ...............717 x 0,787255 x cos(18,38 + 0,093208)⁰ = 535 Вт/м².

Таким образом, основываясь только на этих результатах, несмотря на то, что кратер Джезеро находится далеко к северу от экватора, зимой там будет теплее, чем летом!

Для сравнения, некоторые результаты в течение года для кратера Гейла (5,4⁰ ю.ш.).

13 июля 2021 г. (Марс в афелии): ............ 429 Вт/м².
25 августа 2021 г. (северное летнее солнцестояние): 428 Вт/м².
24 февраля 2022 г. (северное осеннее равноденствие): ........ 633 Вт/м².
22 июня 2022 г. (Марс в перигелии): .......... 679 Вт/м².
21 июля 2022 г. (северное зимнее солнцестояние): ...... 667 Вт/м².
26 декабря 2022 г. (северное весеннее равноденствие):..... 562 Вт/м².

1 декабря 2012 г. (115 сол из-за любопытства (4,6⁰ ю.ш.)):. 685 Вт/м². 1

А вот результаты для кратера Маклафлина (21,9⁰ с. ш.) , когда-то считавшегося кандидатом на место посадки.

13 июля 2021 г. (Марс в афелии): ............ 493 Вт/м².
25 августа 2021 г. (летнее солнцестояние): 497 Вт/м².
24 февраля 2022 г. (день осеннего равноденствия): 590 Вт/м².
22 июня 2022 г. (Марс в перигелии): ........ 498 Вт/м².
21 июля 2022 г. (зимнее солнцестояние): ...................... 481 Вт/м².
26 декабря 2022 г. (день весеннего равноденствия): 523 Вт/м².

Кратер на 47,32⁰ю.ш., 85,74⁰в.д., между голубыми пятнами на равнине Эллада.

21 июля 2022 г. (южное летнее солнцестояние): .... 659 Вт/м².
21 июля 2022 г. (+10⁰).................................. 695 Вт/м².

Кратер на 48,07⁰ ю.ш., 82,02⁰ в.д., зеленый на равнине Эллада.

21 июля 2022 г. (южное летнее солнцестояние):..... 656 Вт/м².
21 июля 2022 г. ( +11⁰ )................................. 696 Вт/м².
22 июня 2022 г. (Марс в перигелии):............ 655 Вт/м².
22 июня 2022 г. ( +11⁰ )................................. 698 Вт/м².

Как рассчитать локальный максимум солнечной радиации на Марсе изо дня в день в течение всего марсианского года?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v