目錄
前言
一、理論日照時長簡介
1、理論日照時長計算
2、理論日照時長數學計算
二、SunriseSunsetCalculator求解
1、SunriseSunsetCalculator引入
2、時區計算設置
3、理論時長計算
4、完整的代碼及日常統計
三、總結
前言
在地理學與氣象學的研究領域，日照時長一直是備受關注的重要指標。它不僅與地球的自轉、公轉以及大氣環流等諸多自然因素緊密相連，更對人類的生產生活有着深遠的影響。從農作物的生長週期到太陽能資源的開發利用，從城市的規劃佈局到居民的健康生活，日照時長都扮演着不可或缺的角色。而長沙市，作為湖南省的省會城市，以其獨特而複雜的地理環境和氣候特徵，其日照時長的研究具有重要的現實意義和學術價值。
長沙市地處中國南方，屬於亞熱帶季風氣候區。這裏四季分明，降水充沛，但同時也存在着雲層覆蓋多、日照時間相對較短等特點。隨着城市化進程的加速和經濟的快速發展，對於日照時長的精準把握需求日益迫切。一方面，城市規劃者需要了解日照時長的分佈規律，以合理規劃城市建築佈局，確保居民住宅和公共設施能夠獲得充足的陽光照射；另一方面，農業部門需要依據日照時長來優化農作物種植結構，提高農業生產效益；此外，對於太陽能光伏發電等新能源產業而言，準確的日照時長數據更是其項目規劃和效益評估的關鍵依據。傳統的日照時長測量方法往往依賴於地面氣象觀測站的實測數據，這些數據雖然具有一定的準確性，但存在空間分辨率低、觀測站點分佈不均等問題，難以滿足精細化研究和應用的需求。在這種背景下，藉助先進的計算技術和科學算法，通過理論計算來獲取更全面、更精準的日照時長數據成為了一種可行且高效的方法。
本研究旨在運用Java編程語言結合SunriseSunsetCalculator工具，對長沙市的理論日照時長進行全面而深入的探討。我們將首先詳細介紹Java語言在本研究中的應用優勢以及SunriseSunsetCalculator的工作原理和使用方法，為後續的計算過程奠定堅實的基礎。接着，通過對長沙市地理座標的精確獲取和不同季節、不同日期的日照時長計算，分析長沙市日照時長的季節變化規律和年際變化趨勢。
一、理論日照時長簡介
本節將重點介紹理論日照時長的基本知識，包括理論日照時長的概念以及相關的數學計算方法。讓大家對理論日照時長有一個基本的瞭解。
1、理論日照時長計算
以下引自百度百科，對於日照時數的簡介：
這裏我們不進行嚴謹的計算，使用樸素的文字進行表達，在不考慮雲層、天氣地形的情況下。通常將日出和日落時間表示為一天中的時間（例如，使用24小時制）。為了計算日照時長，我們需要將日落時間減去日出時間。但是，由於時間可能是跨過午夜的形式（例如，日出在早上，日落在同一天的晚上），我們通常假設日出和日落都在同一天內，所以直接相減即可。
2、理論日照時長數學計算
二、SunriseSunsetCalculator求解
Java作為一種廣泛使用的編程語言，以其強大的功能、跨平台性和豐富的類庫支持，在眾多領域都有着廣泛的應用。而SunriseSunsetCalculator（日出日落計算器）是一個基於Java開發的開源工具，它能夠根據給定的地理位置和日期，精確計算出日出、日落以及晝夜時長等天文數據。這為我們在理論上計算長沙市的日照時長提供了一個有力的工具。通過將長沙市的地理座標輸入到SunriseSunsetCalculator中，我們可以快速獲取到不同日期的日出和日落時間，進而計算出理論上的日照時長。
1、SunriseSunsetCalculator引入
為了實現理論日照時長的計算，首先我們要進行日出和日落時間的準確計算。在Java中要想使用SunriseSunsetCalculator來進行時間求解，首先在Maven工程中引入如下資源：
<!-- 增加日出和日落計算包 add by 夜郎king -->
<dependency>
<groupId>com.luckycatlabs</groupId>
<artifactId>SunriseSunsetCalculator</artifactId>
<version>1.2</version>
</dependency>
<!-- 增加日出和日落計算包 add by 夜郎king-->2、時區計算設置
為了方便統一計算，這裏我們統一使用北京時間所在時區進行統一計算。眾所周知，時區與目標點的經度息息相關，因此在對目標點的計算中，我們可以直接將經緯度導入到計算組件中，核心代碼如下：
//長沙的經緯度
Location location = new Location("28.201916", "112.968047");然後傳入SunriseSunsetCalculator組件中進行初始化，代碼如下：
SunriseSunsetCalculator calculator = new SunriseSunsetCalculator(location, "Asia/Shanghai");計算單日的日出和日落時間的方法如下：
Calendar date = Calendar.getInstance();
String officialSunrise = calculator.getOfficialSunriseForDate(date);
Calendar officialSunset = calculator.getOfficialSunsetCalendarForDate(date);
System.out.println(officialSunrise);
System.out.println(officialSunset);
System.out.println(calculator.getOfficialSunsetForDate(date));在實際計算過程中，我們需要循環遍歷全年的日期來完成計算。
3、理論時長計算
第一步：時間轉換。在此次計算當中，我們首先需要將年月日轉換成日曆對象，才能傳給日出日落組件進行計算。核心代碼如下：
LocalDate localDate = LocalDate.of(year, month, day);
// 將LocalDate轉換為ZonedDateTime
ZonedDateTime zonedDateTime = localDate.atStartOfDay(ZoneId.systemDefault());
// 將ZonedDateTime轉換為Instant
Instant instant = zonedDateTime.toInstant();
// 將Instant轉換為Date
Calendar date = Calendar.getInstance();
date.setTime(Date.from(instant));第二步：日出日落計算。在前面一節的理論介紹中，我們介紹了數學基礎。理論日照時長是日落時間減去日出時間，因此這裏我們需要將組件計算返回Calendar對象才能進行計算，計算方法如下：
Calendar officialSunrise = calculator.getOfficialSunriseCalendarForDate(date);
Calendar officialSunset = calculator.getOfficialSunsetCalendarForDate(date);第三步：計算時間差。將得到的日落時間和日出時間的日曆對象之後，需要將時間轉換成以小時為單位的計算，因此需要進行轉換，轉換的代碼比較簡單，這裏直接給出：
// 計算時間差（以毫秒為單位）
long differenceInMillis = officialSunset.getTime().getTime() - officialSunrise.getTime().getTime();
// 將毫秒轉換為小時
double differenceInHours = differenceInMillis / (1000.0 * 60 * 60);
// 累加年度總日照時長
totalDurationInHours += differenceInHours;第四步：格式化輸出。為了方便用户進行查看展示，我們需要在結果中對日出日落信息進行格式化輸出。關鍵代碼如下：
// 格式化輸出
sunriseSunsetEvents.add(localDate + " 日出時間: " + sunriseStr +
", 日落時間: " + sunsetStr +
", 理論日照時長: " + String.format("%.2f", differenceInHours) + " 小時");4、完整的代碼及日常統計
這裏給出完整的日照時長求解代碼，包括年月日的自動生成以及對長沙市進行2025年全年的理論日常時長統計。核心代碼如下：
package com.yelang.project.sunrisesunsetcalculator;
import com.luckycatlabs.sunrisesunset.SunriseSunsetCalculator;
import com.luckycatlabs.sunrisesunset.dto.Location;
import com.yelang.common.utils.StringUtils;
import java.time.Instant;
import java.time.LocalDate;
import java.time.ZoneId;
import java.time.ZonedDateTime;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.List;
public class SunriseSunsetExample {
public static void main(String[] args) {
//長沙的經緯度
Location location = new Location("28.201916", "112.968047");
SunriseSunsetCalculator calculator = new SunriseSunsetCalculator(location, "Asia/Shanghai");
// 獲取當前年份
int year = LocalDate.now().getYear();
// 存儲一年的日出、日落和日照時長
List<String> sunriseSunsetEvents = new ArrayList<>();
// 累加年度總日照時長
double totalDurationInHours = 0.0;
// 遍歷一年的每一天
for (int month = 1; month <= 12; month++) {
for (int day = 1; day <= LocalDate.of(year, month, 1).lengthOfMonth(); day++) {
LocalDate localDate = LocalDate.of(year, month, day);
// 將LocalDate轉換為ZonedDateTime
ZonedDateTime zonedDateTime = localDate.atStartOfDay(ZoneId.systemDefault());
// 將ZonedDateTime轉換為Instant
Instant instant = zonedDateTime.toInstant();
// 將Instant轉換為Date
Calendar date = Calendar.getInstance();
date.setTime(Date.from(instant));
String sunriseStr = calculator.getOfficialSunriseForDate(date);
Calendar officialSunrise = calculator.getOfficialSunriseCalendarForDate(date);
Calendar officialSunset = calculator.getOfficialSunsetCalendarForDate(date);
String sunsetStr = calculator.getOfficialSunsetForDate(date);
// 計算時間差（以毫秒為單位）
long differenceInMillis = officialSunset.getTime().getTime() - officialSunrise.getTime().getTime();
// 將毫秒轉換為小時
double differenceInHours = differenceInMillis / (1000.0 * 60 * 60);
// 累加年度總日照時長
totalDurationInHours += differenceInHours;
// 格式化輸出
sunriseSunsetEvents.add(localDate + " 日出時間: " + sunriseStr +
", 日落時間: " + sunsetStr +
", 理論日照時長: " + String.format("%.2f", differenceInHours) + " 小時");
}
}
// 輸出每天的結果
sunriseSunsetEvents.forEach(System.out::println);
// 輸出年度總日照時長
System.out.println("\n年度總日照時長: " + String.format("%.2f", totalDurationInHours) + " 小時");
}
}在IDE中運行以上代碼後，可以看到以下的內容輸出：
2025-11-07 日出時間: 06:43, 日落時間: 17:40, 理論日照時長: 10.95 小時
2025-11-08 日出時間: 06:44, 日落時間: 17:39, 理論日照時長: 10.92 小時
2025-11-09 日出時間: 06:45, 日落時間: 17:39, 理論日照時長: 10.90 小時
2025-11-10 日出時間: 06:46, 日落時間: 17:38, 理論日照時長: 10.87 小時
2025-11-11 日出時間: 06:46, 日落時間: 17:37, 理論日照時長: 10.85 小時
2025-11-12 日出時間: 06:47, 日落時間: 17:37, 理論日照時長: 10.83 小時
2025-11-13 日出時間: 06:48, 日落時間: 17:36, 理論日照時長: 10.80 小時
2025-11-14 日出時間: 06:49, 日落時間: 17:36, 理論日照時長: 10.78 小時
2025-11-15 日出時間: 06:50, 日落時間: 17:36, 理論日照時長: 10.77 小時
2025-11-16 日出時間: 06:50, 日落時間: 17:35, 理論日照時長: 10.75 小時
2025-11-17 日出時間: 06:51, 日落時間: 17:35, 理論日照時長: 10.73 小時
2025-11-18 日出時間: 06:52, 日落時間: 17:34, 理論日照時長: 10.70 小時
2025-11-19 日出時間: 06:53, 日落時間: 17:34, 理論日照時長: 10.68 小時
2025-11-20 日出時間: 06:53, 日落時間: 17:34, 理論日照時長: 10.68 小時
2025-11-21 日出時間: 06:54, 日落時間: 17:33, 理論日照時長: 10.65 小時
2025-11-22 日出時間: 06:55, 日落時間: 17:33, 理論日照時長: 10.63 小時對比一下我們的求解數據，以2025年11月17日為例，我們求解的是6點51分日出，幾乎與互聯網給出的時間一致，日落時間為17點35，互聯網時間則是17點34。基本誤差很小了。來看一下長沙市的2025年年度日照時長是多少呢？
2025-12-23 日出時間: 07:16, 日落時間: 17:38, 理論日照時長: 10.37 小時
2025-12-24 日出時間: 07:17, 日落時間: 17:38, 理論日照時長: 10.35 小時
2025-12-25 日出時間: 07:17, 日落時間: 17:39, 理論日照時長: 10.37 小時
2025-12-26 日出時間: 07:18, 日落時間: 17:39, 理論日照時長: 10.35 小時
2025-12-27 日出時間: 07:18, 日落時間: 17:40, 理論日照時長: 10.37 小時
2025-12-28 日出時間: 07:19, 日落時間: 17:40, 理論日照時長: 10.35 小時
2025-12-29 日出時間: 07:19, 日落時間: 17:41, 理論日照時長: 10.37 小時
2025-12-30 日出時間: 07:19, 日落時間: 17:42, 理論日照時長: 10.38 小時
2025-12-31 日出時間: 07:20, 日落時間: 17:42, 理論日照時長: 10.37 小時
年度總日照時長: 4439.42 小時可以看到長沙全年的總日照時長為4439.42個小時。當然，以上時間僅為理論時間，不代表實際的日照時長，實際的日照時長與很多因素有關，這裏我們採用的最簡單的計算方法。
三、總結
以上就是本文的主要內容，本研究旨在運用Java編程語言結合SunriseSunsetCalculator工具，對長沙市的理論日照時長進行全面而深入的探討。通過本研究，我們期望能夠為長沙市的城市規劃、農業生產、新能源開發等提供科學、準確的日照時長數據支持，同時也為其他城市或地區開展類似研究提供一個可借鑑的案例和方法。在當今數字化時代，將先進的計算技術與傳統的地理氣象研究相結合，無疑將為相關領域的研究和發展帶來新的突破和機遇。讓我們一起踏上這段運用Java及SunriseSunsetCalculator探尋長沙市理論日照時長的奇妙旅程，揭開自然規律的神秘面紗，為城市的可持續發展貢獻一份力量。
