Sonnenstandsrechnung

Sonnenstandsrechnung bezeichnet die Bestimmung der aktuellen Position der Sonne am Himmel für einen bestimmten Ort und Zeitpunkt. Zentrale Größen sind der Sonnenhöhe- oder Elevationswinkel α (Höhe über dem Horizont), der Zenitwinkel z (Abstand des Himmelsobjekts vom Zenit) und der Azimutwinkel A (Richtung am Horizont, gemessen vom Norden). Die Berechnung basiert auf der Erdrotation, der Bahn der Erde um die Sonne (Ekliptik) sowie der geographischen Breite φ und Länge λ des Ortes und dem Datum und der Uhrzeit. Korrekturen für Zeitzone und gegebenenfalls Sommerzeit sind erforderlich.

Zweck und Anwendungen: In der Architektur und Stadtplanung dient die Sonnenstandsrechnung der Planung von Verschattung, Fenstern, Dachneigungen und Passivsolarnutzung. In der Solarenergie (Photovoltaik, Solarthermie) unterstützt sie die Orientierung, Nachführung und Ausschöpfung der Einstrahlung. In der Landwirtschaft, der Astronomie und der Umweltforschung wird sie für Zeitpläne, Messungen und Simulationen genutzt.

Berechnungsmethoden: Die Position ergibt sich aus der Sonnenbahn, aus der Sonnen-Deklination δ und dem Stundenwinkel h; der geographischen Breite φ. Typische Gleichungen verwenden sin α = sin φ sin δ + cos φ cos δ cos h. Der Azimut A erhält man über komplexere trigonometrische Beziehungen, bei denen die Quadrantenwahl beachtet wird. Für präzise Ergebnisse kommen standardisierte Algorithmen zum Einsatz, etwa der Solar Position Algorithm (SPA) oder NOAA-Formeln, die Datum, Uhrzeit (idealerweise UTC), Ort (Breite, Länge, Höhe) und Optimierungen wie atmosphärische Korrekturen berücksichtigen.

Hinweise: Die geometrische Position ist unabhängig von der Atmosphärenwirkung; bei der Bewertung der Strahlungsleistung müssen zusätzlich Extinktion, Reflektion und Refraction berücksichtigt werden.