Simulation solaire : comparaison des logiciels

Préparation à la visualisation graphique des positions solaires, exemple du site de Gavrinis.

Situation

Site de Gavrinis

Latitude : 47° 34′ 18,7″ NLongitude : 2° 53′ 54,0″ O Altitude : 0mHauteur de l’observateur : 0,0m

Coordonnées géocentriques :

ro * cos(phi’) = 0.675898695580329 rayon terrestre

ro * sin(phi’) = 0.734523537728869 rayon terrestre

clip_image002

(http://tool-online.com/conversion-coordonnees.php et http://www.geoportail.gouv.fr/ )

clip_image004

Conversion des coordonnées degrés/minutes/secondes en degrés décimaux :

Coordonnées Projection:X= 694310.569 m

Y= 1904208.518 m

WGS84 (GPS):Long= -2.89877057 °

Lat= 47.57186170 °

Latitude : 47° 34′ 18,7″ N -> 47.571861N / Longitude : 2° 53′ 54,0″ O -> 2.898333W

Source code en C : http://adamprescott.net/2013/07/17/convert-latitudelongitude-between-decimal-and-degreesminutesseconds-in-c/

Production de résultats avec le site SunEarthTools.com

http://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php?lang=fr

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clip_image010

position du soleil    clip_image012 Elevation Azimut latitudes longitudes
11/09/2014   11:11 | GMT1 40.12° 140.32° 47.5717486° N 2.8984594° W
crépuscule    clip_image012[1] Sunrise Sunset Azimut Sunrise Azimut Sunset
crépuscule -0.833° 06:43:16 19:32:20 82.29° 277.41°
Le crépuscule civil -6° 06:12:02 20:03:24 76.45° 283.19°
Le crépuscule nautique -12° 05:34:45 20:40:31 69.27° 290.33°
crépuscule astronomique -18° 04:55:32 21:19:30 61.27° 298.25°
jour    clip_image013 hh:mm:ss diff. dd+1 diff. dd-1 midi
11/09/2014 12:49:04 -00:03:22 00:03:23 13:07:48
coordonnées: 47.5717486,-2.8984594
emplacement:
heure Elévation Azimut
08:59:43 -0.833 124.27
07:00:00 1.97 85.38
08:00:00 12.06 96.51
09:00:00 21.92 108.29
10:00:00 31.08 121.53
11:00:00 38.9 137.14
12:00:00 44.49 155.78
13:00:00 46.87 176.99
14:00:00 45.48 198.56
15:00:00 40.65 218.00
16:00:00 33.32 234.38
17:00:00 24.44 248.16
18:00:00 14.7 260.24
19:00:00 4.61 271.45
17:30:47 -0.833 235.77

Mise en place et vérification dans AlmSun

http://almsun.pl/en/

clip_image014

clip_image015

Calcul de la position du soleil :

clip_image017

 

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -7.729° 357.348°
    1:00:00 -6.557° 16.081°
    2:00:00 -2.319° 33.501°
    3:00:00 -5.665° 48.840°
    4:00:00 -7.338° 62.213°
    5:00:00 -7.964° 74.171°
    6:00:00   1.972°   2.255° 85.379°
    7:00:00 12.065° 12.138° 96.514°
    8:00:00 21.925° 21.964° 108.294°
    9:00:00 31.085° 31.110° 121.537°
  10:00:00 38.902° 38.920° 137.148°
  11:00:00 44.492° 44.507° 155.790°
  12:00:00 46.869° 46.883° 176.995°
  13:00:00 45.475° 45.490° 198.570°
  14:00:00 40.648° 40.665° 218.012°
  15:00:00 33.322° 33.345° 234.390°
  16:00:00 24.438° 24.472° 248.169°
  17:00:00 14.699° 14.758° 260.242°
  18:00:00   4.607°   4.776° 271.459°
  19:00:00 -5.437° 282.560°
  20:00:00 -5.042° 294.231°
  21:00:00 -3.753° 307.146°
  22:00:00 -0.984° 321.920°
  23:00:00 -6.010° 338.849°
  24:00:00 -8.111° 357.445°

Dans la cadre : données exploitables.

Verification avec le NOAA Earth System Research Laboratory

http://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/solcalc/

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Vérification bLENDER – SUNPOSITION

http://wiki.blender.org/index.php/Extensions:2.6/Py/Scripts/3D_interaction/Sun_Position

Le plugin Sunposition () développé pour Blender donne des valeurs de position du soleil et permet de calculer la course solaire et les analemmes. Les données soumises donnent des résultats justes :

clip_image020

Calcul de l’analemme

clip_image022

Figuration de l’écliptique

clip_image024

Vérification 3dsmax 2015

clip_image025 Les données Azimuth et Altitude correspondent à la simplification près.

On remarque dès la mise en place que les coordonnées correspondent.

Mise en place :

clip_image027

Un petit cercle est créé en attachement à l’objet solaire et une copie de ce cercle est effectuée pour chaque heure servant ainsi de repère visuel. La trajectoire est ensuite convertie en spline pour matérialiser la course du soleil le 10 septembre 2014 à Gavrinis.

Export du modèle dans Sketchup pour vérification des angles.

Vérification dans Sketchup

clip_image028

Vérification visuelle :

Construction de la course solaire avec SunTools :

http://tx.technion.ac.il/~arrguedi/SunTools/dwnld_after_reg/STdwnld.htm

Suntools utilise les calculs du moteur de Sketchup.

clip_image030

Vérification des positions angulaires :

Mise en correspondance du modèle 3dsmax et du modèle Sketchup. Pas de soucis :

clip_image032

Le calcul de 3Dsmax est celui où figurent les disques et les heures donnent le résultat de SunTools.

Le modèle Blender SunTools fonctionne également et se superpose aux deux autres modèles. En ayant pris 24 sphères, les positions de ces derrières indiquent les heures.

clip_image034

Vérification dans Rhino5

Les résultats dans Rhino correspondent à ceux produits par Almsun et 3Dsmax

clip_image035

Expression des résultats de Rhino dans Grasshopper

Les composants Heliotrope (http://www.food4rhino.com/project/heliotropegh ) peuvent fonctionner avec les données de Rhino ou en étant directement alimentés. Dans les deux cas, les résultats sont conformes.

clip_image037

clip_image039

Vérification dans Grasshopper / Ladybug (http://www.grasshopper3d.com/group/ladybug )

Attention pour la suite de la démonstration, la date de référence est celle de l’équinoxe de septembre : 23/09 en 2014.

clip_image041

Tableau du 23/09/2014

position du soleil Elevation Azimut latitudes longitudes
23/09/2014   12:00 | GMT1 40.29° 158.81° 47.5718354° N 2.8986525° W
crépuscule Sunrise Sunset Azimut Sunrise Azimut Sunset
crépuscule -0.833° 06:59:23 19:07:44 89.17° 270.53°
Le crépuscule civil -6° 06:28:38 19:38:21 83.47° 276.2°
Le crépuscule nautique -12° 05:52:27 20:14:24 76.61° 283.01°
crépuscule astronomique -18° 05:15:11 20:51:30 69.22° 290.34°
jour hh:mm:ss diff. dd+1 diff. dd-1 midi
23/09/2014 12:08:21 -00:03:25 00:03:24 13:03:33

Extraction du test pour midi :

12:00:00 40.29° 158.81°

Les valeurs sont similaires dans Rhino.

clip_image042

clip_image043

Vérification des données dans Ladybug

Renseignement du site :

clip_image044

L’exploration des résultats pour la journée du 23/09 donne dans Ladubug les résultats suivants :

clip_image046

A comparer avec le tableau de valeur suivant :

Date: 23/09/2014 | GMT1
coordonner: 47.5718354, -2.8986525
emplacement: 6230 Île de la Jument, 56640 Arzon, France
heure Elevation Azimut
06:59:23 -0.833° 89.17°
7:00:00 -0.73° 89.28°
8:00:00 9.33° 100.46°
9:00:00 19.01° 112.3°
10:00:00 27.85° 125.54°
11:00:00 35.22° 140.91°
12:00:00 40.29° 158.81°
13:00:00 42.26° 178.65°
14:00:00 40.72° 198.62°
15:00:00 35.99° 216.82°
16:00:00 28.85° 232.49°
17:00:00 20.15° 245.95°
18:00:00 10.53° 257.9°
19:00:00 0.47° 269.11°
19:07:44 -0.833° 270.53°

Les résultats sont conformes. A noter que la version 0.0.58 de Ladybug a corrigé un bug qui donnait les résultats faux.

Nous avons maintenant les bases vérifiées pour pouvoir effectuer notre propre montage.

Motage géométrique solaire

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clip_image052

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Construction des positions de l’équinoxe d’automne de 2014

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Simulation pour l’Equinoxe

Données équinoxe en 2014 : Date : 2014. 9.23

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -0.366° 338.734°
    1:00:00 -2.380° 358.594°
    2:00:00 -0.876° 18.612°
    3:00:00 -6.168° 36.866°
    4:00:00 -9.055° 52.586°
    5:00:00 -0.368° 66.078°
    6:00:00 -0.762° 78.061°
    7:00:00 -0.728° -0.126° 89.288°
    8:00:00   9.330°   9.423° 100.467°
    9:00:00 19.016° 19.061° 112.303°
  10:00:00 27.856° 27.885° 125.541°
  11:00:00 35.220° 35.241° 140.914°
  12:00:00 40.297° 40.315° 158.816°
  13:00:00 42.266° 42.282° 178.655°
  14:00:00 40.723° 40.740° 198.627°
  15:00:00 35.987° 36.008° 216.826°
  16:00:00 28.853° 28.881° 232.499°
  17:00:00 20.149° 20.191° 245.955°
  18:00:00 10.525° 10.608° 257.909°
  19:00:00   0.471°   0.890° 269.112°
  20:00:00 -9.614° 280.270°
  21:00:00 -9.335° 292.092°
  22:00:00 -8.219° 305.329°
  23:00:00 -5.635° 320.733°
  24:00:00 -0.765° 338.720°

Données équinoxe en -3700 : Date : -3700.10.20

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -9.463° 335.737°
    1:00:00 -2.021° 355.294°
    2:00:00 -1.096° 15.350°
    3:00:00 -6.882° 33.919°
    4:00:00 -0.124° 50.019°
    5:00:00 -1.662° 63.817°
    6:00:00 -2.182° 75.990°
    7:00:00 -2.196° 87.289°
    8:00:00   7.884°   7.993° 98.429°
    9:00:00 17.667° 17.716° 110.109°
  10:00:00 26.695° 26.726° 123.071°
  11:00:00 34.369° 34.392° 138.071°
  12:00:00 39.900° 39.918° 155.608°
  13:00:00 42.434° 42.450° 175.297°
  14:00:00 41.463° 41.480° 195.474°
  15:00:00 37.190° 37.210° 214.111°
  16:00:00 30.374° 30.400° 230.229°
  17:00:00 21.864° 21.902° 244.017°
  18:00:00 12.345° 12.416° 256.169°
  19:00:00   2.329°   2.590° 267.446°
  20:00:00 -7.776° 278.561°
  21:00:00 -7.579° 290.218°
  22:00:00 -6.628° 303.158°
  23:00:00 -4.323° 318.134°

clip_image062

Date : -3700. 1.17

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -1.291° 317.625°
    1:00:00 -6.060° 346.918°
    2:00:00 -5.386° 20.568°
    3:00:00 -9.642° 47.821°
    4:00:00 -1.112° 66.842°
    5:00:00 -1.404° 80.882°
    6:00:00 -1.319° 92.415°
    7:00:00 -1.307° 102.848°
    8:00:00 -1.694° 113.022°
    9:00:00 -2.791° 123.510°
  10:00:00   5.054°   5.211° 134.734°
  11:00:00 11.441° 11.518° 146.970°
  12:00:00 15.939° 15.994° 160.278°
  13:00:00 18.159° 18.207° 174.406°
  14:00:00 17.876° 17.924° 188.797°
  15:00:00 15.120° 15.178° 202.781°
  16:00:00 10.163° 10.249° 215.859°
  17:00:00   3.413°   3.621° 227.855°
  18:00:00 -4.701° 238.884°
  19:00:00 -3.791° 249.261°
  20:00:00 -3.520° 259.437°
  21:00:00 -3.579° 270.028°
  22:00:00 -3.625° 281.971°
  23:00:00 -3.160° 296.861°

Date : 2014.12.22

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -2.134° 323.910°
    1:00:00 -5.783° 354.473°
    2:00:00 -3.875° 26.869°
    3:00:00 -7.407° 51.913°
    4:00:00 -8.575° 69.578°
    5:00:00 -8.759° 82.969°
    6:00:00 -8.661° 94.231°
    7:00:00 -8.696° 104.601°
    8:00:00 -9.184° 114.849°
    9:00:00 -0.447°   0.105° 125.517°
  10:00:00   7.154°   7.272° 137.005°
  11:00:00 13.204° 13.270° 149.559°
  12:00:00 17.262° 17.313° 163.183°
  13:00:00 18.958° 19.004° 177.545°
  14:00:00 18.113° 18.161° 192.026°
  15:00:00 14.818° 14.877° 205.954°
  16:00:00   9.392°   9.485° 218.884°
  17:00:00   2.266°   2.530° 230.715°
  18:00:00 -6.131° 241.621°
  19:00:00 -5.418° 251.959°
  20:00:00 -5.265° 262.217°
  21:00:00 -5.357° 273.070°
  22:00:00 -5.325° 285.560°
  23:00:00 -4.599° 301.467°
  24:00:00 -2.080° 323.693°

Date : 2014. 6.21

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -7.106° 342.447°
    1:00:00 -8.931° 356.788°
    2:00:00 -8.218° 11.282°
    3:00:00 -5.043° 25.255°
    4:00:00 -9.716° 38.244°
    5:00:00 -2.665° 50.131°
    6:00:00   5.679°   5.822° 61.079°
    7:00:00 14.930° 14.989° 71.437°
    8:00:00 24.758° 24.792° 81.686°
    9:00:00 34.848° 34.870° 92.490°
  10:00:00 44.836° 44.851° 104.864°
  11:00:00 54.167° 54.178° 120.542°
  12:00:00 61.780° 61.788° 142.378°
  13:00:00 65.716° 65.723° 172.533°
  14:00:00 64.132° 64.139° 205.148°
  15:00:00 57.863° 57.872° 230.698°
  16:00:00 49.119° 49.132° 248.705°
  17:00:00 39.334° 39.353° 262.274°
  18:00:00 29.238° 29.266° 273.621°
  19:00:00 19.254° 19.299° 284.020°
  20:00:00   9.707°   9.796° 294.261°
  21:00:00   0.915°   1.285° 304.895°
  22:00:00 -6.763° 316.331°
  23:00:00 -2.913° 328.825°
  24:00:00 -7.095° 342.396°

Date : -3700. 7.23

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -6.823° 344.261°
    1:00:00 -8.338° 358.533°
    2:00:00 -7.332° 12.873°
    3:00:00 -3.908° 26.636°
    4:00:00 -8.393° 39.408°
    5:00:00 -1.208° 51.105°
    6:00:00   7.223°   7.340° 61.909°
    7:00:00 16.528° 16.581° 72.176°
    8:00:00 26.384° 26.415° 82.398°
    9:00:00 36.478° 36.499° 93.261°
  10:00:00 46.441° 46.456° 105.844°
  11:00:00 55.687° 55.697° 122.029°
  12:00:00 63.066° 63.073° 144.920°
  13:00:00 66.472° 66.478° 176.406°
  14:00:00 64.193° 64.200° 209.139°
  15:00:00 57.443° 57.452° 233.852°
  16:00:00 48.464° 48.477° 251.148°
  17:00:00 38.591° 38.610° 264.292°
  18:00:00 28.489° 28.518° 275.407°
  19:00:00 18.557° 18.604° 285.698°
  20:00:00   9.111°   9.206° 295.910°
  21:00:00   0.467°   0.887° 306.567°
  22:00:00 -7.012° 318.055°
  23:00:00 -2.913° 330.598°

Date : -3700. 4.20

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -9.888° 334.882°
    1:00:00 -2.550° 354.562°
    2:00:00 -1.703° 14.809°
    3:00:00 -7.528° 33.565°
    4:00:00 -0.776° 49.796°
    5:00:00 -2.302° 63.667°
    6:00:00 -2.802° 75.869°
    7:00:00 -2.793° 87.167°
    8:00:00   7.315°   7.431° 98.280°
    9:00:00 17.133° 17.183° 109.908°
  10:00:00 26.209° 26.240° 122.789°
  11:00:00 33.951° 33.974° 137.676°
  12:00:00 39.582° 39.600° 155.081°
  13:00:00 42.249° 42.265° 174.668°
  14:00:00 41.424° 41.441° 194.824°
  15:00:00 37.283° 37.302° 213.521°
  16:00:00 30.567° 30.593° 229.731°
  17:00:00 22.126° 22.164° 243.603°
  18:00:00 12.655° 12.724° 255.819°
  19:00:00   2.670°   2.913° 267.136°
  20:00:00 -7.414° 278.271°
  21:00:00 -7.206° 289.925°
  22:00:00 -6.254° 302.834°
  23:00:00 -3.963° 317.749°

Date : 2014. 3.20

Hour Astronomical altitude Apparent altitude         Azimuth       
    0:00:00 -9.684° 333.877°
    1:00:00 -2.523° 353.476°
    2:00:00 -1.865° 13.756°
    3:00:00 -7.851° 32.635°
    4:00:00 -1.213° 49.007°
    5:00:00 -2.811° 62.988°
    6:00:00 -3.352° 75.259°
    7:00:00 -3.359° 86.586°
    8:00:00   6.752°   6.876° 97.689°
    9:00:00 16.594° 16.646° 109.269°
  10:00:00 25.722° 25.754° 122.060°
  11:00:00 33.553° 33.576° 136.815°
  12:00:00 39.319° 39.338° 154.074°
  13:00:00 42.166° 42.183° 173.563°
  14:00:00 41.536° 41.553° 193.734°
  15:00:00 37.563° 37.583° 212.543°
  16:00:00 30.969° 30.994° 228.889°
  17:00:00 22.606° 22.643° 242.872°
  18:00:00 13.179° 13.246° 255.157°
  19:00:00   3.214°   3.431° 266.504°
  20:00:00 -6.874° 277.629°
  21:00:00 -6.692° 289.234°
  22:00:00 -5.796° 302.053°
  23:00:00 -3.598° 316.838°
  24:00:00 -9.329° 334.121°

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