SunCalcを使ってJavaScriptで日の出・日の入りや月の出・月の入りを計算する

はじめに

日の出・日の入りや月の出・月の入りなどの天文計算は複雑で、自分で実装するとなると面倒である。そこでSunCalcというライブラリを用いて、JavaScriptで計算してみることにした。また、計算結果を国立天文台ウェブサイトのものと比較した。

SunCalcはnpmを用いてインストールし、node.jsで実行した。用いたバージョンは以下の通りである。SunCalc自体は他のパッケージへの依存性はなくDateオブジェクトで入出力を行うが、ここでは日時計算ライブラリのMoment.jsを用いている。

package.json

    "dependencies": {
        "moment": "^2.29.1",
        "suncalc": "^1.8.0"
    }

コード例

以下に日の出・日の入りの時刻と方位、南中時刻と高度、月の出・月の入りの時刻と方位、月齢を求めるコード例を示す。

• SunCalc自体はDateオブジェクトで入出力を行うが、日時計算のためMoment.jsを用いてラップしている。
• SunCalcでは方位角は南から西回りで表現されるが、北から東回りで表現するために180°を加えている。
• 135°E以西で00JSTのdateをSunCalc.getTimesに渡すと前日の日の出・南中・日の入りが返ってくることがあるので、12JSTのdateを渡している。
• 月齢(phase)は日数では無く、0から1までの浮動小数点数で返される。もし日数に直す場合は、月の満ち欠け周期(29.3-29.8日で可変)を用いて計算する必要がある
• 月齢(phase)の計算は、正午月齢と比較するために12JSTの値を出力している。

sun.js

import moment from "moment";
import SunCalc from "suncalc";

const RADTODEG = 180 / Math.PI;

function calcSun(datem, longitude, latitude) {
    const { sunrise, sunset, solarNoon } = SunCalc.getTimes(
        datem
            .clone()
            .hour(12)
            .toDate(),
        latitude,
        longitude
    );
    let sunriseAzimuth, sunsetAzimuth, noonElevation;
    if (sunrise) {
        const { azimuth } = SunCalc.getPosition(sunrise, latitude, longitude);
        sunriseAzimuth = azimuth * RADTODEG + 180;
    } else {
        sunriseAzimuth = null;
    }
    if (sunset) {
        const { azimuth } = SunCalc.getPosition(sunset, latitude, longitude);
        sunsetAzimuth = azimuth * RADTODEG + 180;
    } else {
        sunsetAzimuth = null;
    }
    if (solarNoon) {
        const { altitude } = SunCalc.getPosition(
            solarNoon,
            latitude,
            longitude
        );
        noonElevation = altitude * RADTODEG;
    } else {
        noonElevation = null;
    }
    return {
        sunrise: sunrise ? moment(sunrise) : null,
        sunriseAzimuth,
        noon: solarNoon ? moment(solarNoon) : null,
        noonElevation,
        sunset: sunset ? moment(sunset) : null,
        sunsetAzimuth
    };
}

function calcMoon(datem, longitude, latitude) {
    const date = datem.toDate();
    const times = SunCalc.getMoonTimes(date, latitude, longitude);
    const date12 = datem
        .clone()
        .hour(12)
        .toDate();
    const { phase } = SunCalc.getMoonIllumination(date12);
    let moonriseAzimuth, moonsetAzimuth;
    if (times.rise) {
        const { azimuth } = SunCalc.getMoonPosition(
            times.rise,
            latitude,
            longitude
        );
        moonriseAzimuth = azimuth * RADTODEG + 180;
    } else {
        moonriseAzimuth = null;
    }
    if (times.set) {
        const { azimuth } = SunCalc.getMoonPosition(
            times.set,
            latitude,
            longitude
        );
        moonsetAzimuth = azimuth * RADTODEG + 180;
    } else {
        moonsetAzimuth = null;
    }
    return {
        moonrise: times.rise ? moment(times.rise) : null,
        moonset: times.set ? moment(times.set) : null,
        moonriseAzimuth,
        moonsetAzimuth,
        phase
    };
}

比較結果

2020年12月の東京(35.6581N, 139.7414E)について、国立天文台ウェブサイトのこよみの計算と SunCalcの計算結果を比較した。

日の出・日の入り・南中時刻については1分程度の差があった。方位や高度については0.1°程度の差があった。

月の出・月の入りについては最大8分程度の差があった。方位については1°程度の差があった。月齢については直接比較できないが、30倍すると概ね一致することは確認できる。

太陽

国立天文台

年月日	出	方位[°]	南中	高度[°]	入り	方位[°]
2020/12/01	6:32	116.5	11:30:04	32.5	16:28	243.4
2020/12/02	6:33	116.7	11:30:27	32.4	16:28	243.2
2020/12/03	6:34	116.9	11:30:50	32.2	16:28	243.0
2020/12/04	6:35	117.1	11:31:14	32.1	16:28	242.8
2020/12/05	6:36	117.3	11:31:39	32.0	16:28	242.7
2020/12/06	6:36	117.4	11:32:04	31.8	16:28	242.5
2020/12/07	6:37	117.6	11:32:30	31.7	16:28	242.4
2020/12/08	6:38	117.7	11:32:56	31.6	16:28	242.2
2020/12/09	6:39	117.8	11:33:23	31.5	16:28	242.1
2020/12/10	6:40	117.9	11:33:50	31.4	16:28	242.0
2020/12/11	6:40	118.1	11:34:17	31.3	16:28	241.9
2020/12/12	6:41	118.2	11:34:45	31.3	16:28	241.8
2020/12/13	6:42	118.2	11:35:14	31.2	16:29	241.7
2020/12/14	6:43	118.3	11:35:42	31.1	16:29	241.6
2020/12/15	6:43	118.4	11:36:11	31.1	16:29	241.6
2020/12/16	6:44	118.5	11:36:40	31.0	16:29	241.5
2020/12/17	6:44	118.5	11:37:10	31.0	16:30	241.5
2020/12/18	6:45	118.5	11:37:39	31.0	16:30	241.4
2020/12/19	6:46	118.6	11:38:09	31.0	16:31	241.4
2020/12/20	6:46	118.6	11:38:39	30.9	16:31	241.4
2020/12/21	6:47	118.6	11:39:09	30.9	16:32	241.4
2020/12/22	6:47	118.6	11:39:38	30.9	16:32	241.4
2020/12/23	6:48	118.6	11:40:08	30.9	16:33	241.4
2020/12/24	6:48	118.6	11:40:38	31.0	16:33	241.4
2020/12/25	6:49	118.6	11:41:08	31.0	16:34	241.5
2020/12/26	6:49	118.5	11:41:38	31.0	16:34	241.5
2020/12/27	6:49	118.5	11:42:07	31.1	16:35	241.6
2020/12/28	6:50	118.4	11:42:36	31.1	16:36	241.6
2020/12/29	6:50	118.3	11:43:05	31.2	16:36	241.7
2020/12/30	6:50	118.2	11:43:34	31.2	16:37	241.8
2020/12/31	6:50	118.2	11:44:03	31.3	16:38	241.9

SunCalc

年月日	出	方位[°]	南中	高度[°]	入り	方位[°]
2020/12/01	6:33	116.7	11:31:32	32.5	16:29	243.6
2020/12/02	6:34	116.9	11:31:55	32.4	16:29	243.4
2020/12/03	6:35	117.1	11:32:18	32.2	16:29	243.2
2020/12/04	6:36	117.2	11:32:42	32.1	16:29	243.0
2020/12/05	6:37	117.4	11:33:06	32.0	16:29	242.9
2020/12/06	6:38	117.6	11:33:30	31.9	16:29	242.7
2020/12/07	6:38	117.7	11:33:55	31.7	16:29	242.6
2020/12/08	6:39	117.8	11:34:21	31.6	16:29	242.4
2020/12/09	6:40	118.0	11:34:47	31.5	16:29	242.3
2020/12/10	6:41	118.1	11:35:13	31.4	16:29	242.2
2020/12/11	6:41	118.2	11:35:40	31.3	16:29	242.1
2020/12/12	6:42	118.3	11:36:07	31.3	16:29	241.9
2020/12/13	6:43	118.4	11:36:35	31.2	16:29	241.9
2020/12/14	6:44	118.5	11:37:02	31.1	16:30	241.8
2020/12/15	6:44	118.5	11:37:30	31.1	16:30	241.7
2020/12/16	6:45	118.6	11:37:58	31.0	16:30	241.6
2020/12/17	6:45	118.7	11:38:27	31.0	16:30	241.6
2020/12/18	6:46	118.7	11:38:55	31.0	16:31	241.5
2020/12/19	6:47	118.7	11:39:24	30.9	16:31	241.5
2020/12/20	6:47	118.8	11:39:53	30.9	16:32	241.5
2020/12/21	6:48	118.8	11:40:21	30.9	16:32	241.5
2020/12/22	6:48	118.8	11:40:50	30.9	16:33	241.5
2020/12/23	6:49	118.8	11:41:19	30.9	16:33	241.5
2020/12/24	6:49	118.7	11:41:48	30.9	16:34	241.5
2020/12/25	6:49	118.7	11:42:17	30.9	16:34	241.5
2020/12/26	6:50	118.7	11:42:46	31.0	16:35	241.6
2020/12/27	6:50	118.6	11:43:14	31.0	16:35	241.6
2020/12/28	6:50	118.6	11:43:43	31.1	16:36	241.7
2020/12/29	6:51	118.5	11:44:11	31.1	16:37	241.7
2020/12/30	6:51	118.4	11:44:40	31.2	16:37	241.8
2020/12/31	6:51	118.3	11:45:08	31.2	16:38	241.9

月

国立天文台

年月日	出	方位[°]	入り	方位[°]	正午月齢[日]
2020/12/01	17:06	61.4	7:01	297.4	15.9
2020/12/02	17:52	59.5	7:59	299.9	16.9
2020/12/03	18:44	59.2	8:54	300.9	17.9
2020/12/04	19:42	60.7	9:45	300.1	18.9
2020/12/05	20:44	63.9	10:31	297.6	19.9
2020/12/06	21:48	68.7	11:12	293.5	20.9
2020/12/07	22:54	74.8	11:48	288.0	21.9
2020/12/08	--:--	-----	12:22	281.6	22.9
2020/12/09	0:01	81.7	12:53	274.4	23.9
2020/12/10	1:08	89.3	13:25	266.9	24.9
2020/12/11	2:17	97.1	13:57	259.3	25.9
2020/12/12	3:29	104.7	14:33	252.2	26.9
2020/12/13	4:42	111.5	15:14	246.0	27.9
2020/12/14	5:56	116.9	16:01	241.4	28.9
2020/12/15	7:07	120.4	16:56	238.9	0.4
2020/12/16	8:13	121.5	17:57	238.7	1.4
2020/12/17	9:09	120.3	19:02	240.7	2.4
2020/12/18	9:57	117.2	20:08	244.6	3.4
2020/12/19	10:36	112.6	21:12	249.7	4.4
2020/12/20	11:10	107.2	22:13	255.5	5.4
2020/12/21	11:39	101.2	23:11	261.8	6.4
2020/12/22	12:06	94.9	--:--	-----	7.4
2020/12/23	12:31	88.7	0:08	268.2	8.4
2020/12/24	12:57	82.5	1:03	274.5	9.4
2020/12/25	13:23	76.6	1:59	280.7	10.4
2020/12/26	13:52	71.1	2:55	286.5	11.4
2020/12/27	14:25	66.3	3:53	291.7	12.4
2020/12/28	15:03	62.5	4:51	296.0	13.4
2020/12/29	15:47	60.0	5:50	299.1	14.4
2020/12/30	16:37	59.1	6:47	300.7	15.4
2020/12/31	17:34	60.0	7:41	300.6	16.4

SunCalc

年月日	出	方位[°]	入り	方位[°]	正午phase
2020/12/01	16:58	60.6	7:02	298.1	0.52
2020/12/02	17:45	58.6	8:01	300.9	0.55
2020/12/03	18:38	58.2	8:58	302.0	0.58
2020/12/04	19:38	59.8	9:50	301.1	0.62
2020/12/05	20:42	63.4	10:37	298.3	0.65
2020/12/06	21:50	68.5	11:18	293.8	0.69
2020/12/07	22:57	74.9	11:56	288.1	0.72
2020/12/08	--:--	-----	12:29	281.1	0.76
2020/12/09	0:06	82.3	13:02	273.8	0.79
2020/12/10	1:16	90.0	13:33	266.1	0.83
2020/12/11	2:26	97.9	14:06	258.7	0.87
2020/12/12	3:36	105.2	14:43	251.9	0.91
2020/12/13	4:48	111.5	15:24	246.2	0.95
2020/12/14	5:58	116.3	16:11	242.1	0.98
2020/12/15	7:07	119.4	17:06	240.0	0.02
2020/12/16	8:09	120.3	18:05	239.9	0.06
2020/12/17	9:04	119.1	19:08	241.9	0.09
2020/12/18	9:52	116.2	20:11	245.5	0.13
2020/12/19	10:32	111.9	21:14	250.3	0.16
2020/12/20	11:05	106.6	22:14	255.9	0.19
2020/12/21	11:36	100.9	23:13	262.0	0.22
2020/12/22	12:02	94.6	--:--	-----	0.25
2020/12/23	12:29	88.5	0:09	268.3	0.28
2020/12/24	12:53	82.3	1:05	274.8	0.31
2020/12/25	13:19	76.3	2:01	281.0	0.34
2020/12/26	13:48	70.8	2:57	286.9	0.37
2020/12/27	14:19	65.8	3:54	292.3	0.40
2020/12/28	14:55	61.7	4:53	296.8	0.43
2020/12/29	15:38	59.1	5:51	300.1	0.47
2020/12/30	16:28	58.0	6:49	301.9	0.49
2020/12/31	17:25	58.8	7:42	301.8	0.53