Update maintainer email address.
[bpt/emacs.git] / lisp / calendar / solar.el
index 055c233..52d12e0 100644 (file)
@@ -1,8 +1,10 @@
-;;; solar.el --- calendar functions for solar events.
+;;; solar.el --- calendar functions for solar events
 
 
-;; Copyright (C) 1992, 1993 Free Software Foundation, Inc.
+;; Copyright (C) 1992, 1993, 1995, 1997, 2003 Free Software Foundation, Inc.
 
 ;; Author: Edward M. Reingold <reingold@cs.uiuc.edu>
 
 ;; Author: Edward M. Reingold <reingold@cs.uiuc.edu>
+;;     Denis B. Roegel <Denis.Roegel@loria.fr>
+;; Maintainer: Glenn Morris <rgm@gnu.org>
 ;; Keywords: calendar
 ;; Human-Keywords: sunrise, sunset, equinox, solstice, calendar, diary,
 ;;     holidays
 ;; Keywords: calendar
 ;; Human-Keywords: sunrise, sunset, equinox, solstice, calendar, diary,
 ;;     holidays
 ;; GNU General Public License for more details.
 
 ;; You should have received a copy of the GNU General Public License
 ;; GNU General Public License for more details.
 
 ;; You should have received a copy of the GNU General Public License
-;; along with GNU Emacs; see the file COPYING.  If not, write to
-;; the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+;; along with GNU Emacs; see the file COPYING.  If not, write to the
+;; Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor,
+;; Boston, MA 02110-1301, USA.
 
 ;;; Commentary:
 
 ;; This collection of functions implements the features of calendar.el,
 ;; diary.el, and holiday.el that deal with times of day, sunrise/sunset, and
 
 ;;; Commentary:
 
 ;; This collection of functions implements the features of calendar.el,
 ;; diary.el, and holiday.el that deal with times of day, sunrise/sunset, and
-;; eqinoxes/solstices.
+;; equinoxes/solstices.
 
 ;; Based on the ``Almanac for Computers 1984,'' prepared by the Nautical
 
 ;; Based on the ``Almanac for Computers 1984,'' prepared by the Nautical
-;; Almanac Office, United States Naval Observatory, Washington, 1984 and
-;; on ``Astronomical Formulae for Calculators,'' 3rd ed., by Jean Meeus,
-;; Willmann-Bell, Inc., 1985.
+;; Almanac Office, United States Naval Observatory, Washington, 1984, on
+;; ``Astronomical Formulae for Calculators,'' 3rd ed., by Jean Meeus,
+;; Willmann-Bell, Inc., 1985, on ``Astronomical Algorithms'' by Jean Meeus,
+;; Willmann-Bell, Inc., 1991, and on ``Planetary Programs and Tables from
+;; -4000 to +2800'' by Pierre Bretagnon and Jean-Louis Simon, Willmann-Bell,
+;; Inc., 1986.
+
 ;;
 ;;
-;; WARNINGS:
-;;    1. SUNRISE/SUNSET calculations will be accurate only to +/- 2 minutes.
-;;       Locations should be between +/- 65 degrees of latitude.
-;;       Dates should be in the latter half of the 20th century.
+;; Accuracy:
+;;    1. Sunrise/sunset times will be accurate to the minute for years
+;;       1951--2050.  For other years the times will be within +/- 2 minutes.
 ;;
 ;;
-;;    2. Equinox/solstice times will be accurate only to +/- 15 minutes.
+;;    2. Equinox/solstice times will be accurate to the minute for years
+;;       1951--2050.  For other years the times will be within +/- 1 minute.
 
 
-;; The author would be delighted to have an astronomically more sophisticated
-;; person rewrite the code for the solar calculations in this file!
+;; Technical details of all the calendrical calculations can be found in
+;; ``Calendrical Calculations: The Millennium Edition'' by Edward M. Reingold
+;; and Nachum Dershowitz, Cambridge University Press (2001).
 
 ;; Comments, corrections, and improvements should be sent to
 ;;  Edward M. Reingold               Department of Computer Science
 
 ;; Comments, corrections, and improvements should be sent to
 ;;  Edward M. Reingold               Department of Computer Science
 
 ;;; Code:
 
 
 ;;; Code:
 
+(defvar date)
+(defvar displayed-month)
+(defvar displayed-year)
+
 (if (fboundp 'atan)
     (require 'lisp-float-type)
 (if (fboundp 'atan)
     (require 'lisp-float-type)
-  (error "Solar/lunar calculations impossible since floating point is unavailable."))
+  (error "Solar/lunar calculations impossible since floating point is unavailable"))
 
 (require 'cal-dst)
 
 (require 'cal-dst)
+(require 'cal-julian)
 
 ;;;###autoload
 
 ;;;###autoload
-(defvar calendar-time-display-form
+(defcustom calendar-time-display-form
   '(12-hours ":" minutes am-pm
     (if time-zone " (") time-zone (if time-zone ")"))
   "*The pseudo-pattern that governs the way a time of day is formatted.
 
 A pseudo-pattern is a list of expressions that can involve the keywords
   '(12-hours ":" minutes am-pm
     (if time-zone " (") time-zone (if time-zone ")"))
   "*The pseudo-pattern that governs the way a time of day is formatted.
 
 A pseudo-pattern is a list of expressions that can involve the keywords
-`12-hours', `24-hours', and `minutes',  all numbers in string form,
-and `am-pm' and `time-zone',  both alphabetic strings.
+`12-hours', `24-hours', and `minutes', all numbers in string form,
+and `am-pm' and `time-zone', both alphabetic strings.
 
 For example, the form
 
   '(24-hours \":\" minutes
     (if time-zone \" (\") time-zone (if time-zone \")\"))
 
 
 For example, the form
 
   '(24-hours \":\" minutes
     (if time-zone \" (\") time-zone (if time-zone \")\"))
 
-would give military-style times like `21:07 (UTC)'.")
+would give military-style times like `21:07 (UTC)'."
+  :type 'sexp
+  :group 'calendar)
 
 ;;;###autoload
 
 ;;;###autoload
-(defvar calendar-latitude nil
+(defcustom calendar-latitude nil
   "*Latitude of `calendar-location-name' in degrees.
 
 The value can be either a decimal fraction (one place of accuracy is
   "*Latitude of `calendar-location-name' in degrees.
 
 The value can be either a decimal fraction (one place of accuracy is
@@ -84,10 +99,19 @@ sufficient), + north, - south, such as 40.7 for New York City, or the value
 can be a vector [degrees minutes north/south] such as [40 50 north] for New
 York City.
 
 can be a vector [degrees minutes north/south] such as [40 50 north] for New
 York City.
 
-This variable should be set in `site-init.el'.")
+This variable should be set in `site-start'.el."
+  :type '(choice (const nil)
+                (number :tag "Exact")
+                (vector :value [0 0 north]
+                        (integer :tag "Degrees")
+                        (integer :tag "Minutes")
+                        (choice :tag "Position"
+                                (const north)
+                                (const south))))
+  :group 'calendar)
 
 ;;;###autoload
 
 ;;;###autoload
-(defvar calendar-longitude nil
+(defcustom calendar-longitude nil
   "*Longitude of `calendar-location-name' in degrees.
 
 The value can be either a decimal fraction (one place of accuracy is
   "*Longitude of `calendar-location-name' in degrees.
 
 The value can be either a decimal fraction (one place of accuracy is
@@ -95,7 +119,16 @@ sufficient), + east, - west, such as -73.9 for New York City, or the value
 can be a vector [degrees minutes east/west] such as [73 55 west] for New
 York City.
 
 can be a vector [degrees minutes east/west] such as [73 55 west] for New
 York City.
 
-This variable should be set in `site-init.el'.")
+This variable should be set in `site-start'.el."
+  :type '(choice (const nil)
+                (number :tag "Exact")
+                (vector :value [0 0 west]
+                        (integer :tag "Degrees")
+                        (integer :tag "Minutes")
+                        (choice :tag "Position"
+                                (const east)
+                                (const west))))
+  :group 'calendar)
 
 (defsubst calendar-latitude ()
   "Convert calendar-latitude to a signed decimal fraction, if needed."
 
 (defsubst calendar-latitude ()
   "Convert calendar-latitude to a signed decimal fraction, if needed."
@@ -118,7 +151,7 @@ This variable should be set in `site-init.el'.")
         (- long)))))
 
 ;;;###autoload
         (- long)))))
 
 ;;;###autoload
-(defvar calendar-location-name
+(defcustom calendar-location-name
   '(let ((float-output-format "%.1f"))
      (format "%s%s, %s%s"
              (if (numberp calendar-latitude)
   '(let ((float-output-format "%.1f"))
      (format "%s%s, %s%s"
              (if (numberp calendar-latitude)
@@ -135,11 +168,28 @@ This variable should be set in `site-init.el'.")
              (if (numberp calendar-longitude)
                  (if (> calendar-longitude 0) "E" "W")
                (if (equal (aref calendar-longitude 2) 'east) "E" "W"))))
              (if (numberp calendar-longitude)
                  (if (> calendar-longitude 0) "E" "W")
                (if (equal (aref calendar-longitude 2) 'east) "E" "W"))))
-  "*Expression evaluating to name of `calendar-longitude', calendar-latitude'.
+  "*Expression evaluating to name of `calendar-longitude', `calendar-latitude'.
 For example, \"New York City\".  Default value is just the latitude, longitude
 pair.
 
 For example, \"New York City\".  Default value is just the latitude, longitude
 pair.
 
-This variable should be set in `site-init.el'.")
+This variable should be set in `site-start'.el."
+  :type 'sexp
+  :group 'calendar)
+
+(defcustom solar-error 0.5
+"*Tolerance (in minutes) for sunrise/sunset calculations.
+
+A larger value makes the calculations for sunrise/sunset faster, but less
+accurate.  The default is half a minute (30 seconds), so that sunrise/sunset
+times will be correct to the minute.
+
+It is useless to set the value smaller than 4*delta, where delta is the
+accuracy in the longitude of the sun (given by the function
+`solar-ecliptic-coordinates') in degrees since (delta/360) x (86400/60) = 4 x
+delta.  At present, delta = 0.01 degrees, so the value of the variable
+`solar-error' should be at least 0.04 minutes (about 2.5 seconds)."
+  :type 'number
+  :group 'calendar)
 
 (defvar solar-n-hemi-seasons
   '("Vernal Equinox" "Summer Solstice" "Autumnal Equinox" "Winter Solstice")
 
 (defvar solar-n-hemi-seasons
   '("Vernal Equinox" "Summer Solstice" "Autumnal Equinox" "Winter Solstice")
@@ -149,6 +199,14 @@ This variable should be set in `site-init.el'.")
   '("Autumnal Equinox" "Winter Solstice" "Vernal Equinox" "Summer Solstice")
   "List of season changes for the southern hemisphere.")
 
   '("Autumnal Equinox" "Winter Solstice" "Vernal Equinox" "Summer Solstice")
   "List of season changes for the southern hemisphere.")
 
+(defvar solar-sidereal-time-greenwich-midnight
+   nil
+   "Sidereal time at Greenwich at midnight (universal time).")
+
+(defvar solar-northern-spring-or-summer-season nil
+  "Non-nil if northern spring or summer and nil otherwise.
+Needed for polar areas, in order to know whether the day lasts 0 or 24 hours.")
+
 (defun solar-setup ()
   "Prompt user for latitude, longitude, and time zone."
   (beep)
 (defun solar-setup ()
   "Prompt user for latitude, longitude, and time zone."
   (beep)
@@ -170,16 +228,22 @@ This variable should be set in `site-init.el'.")
 Returns nil if nothing was entered."
   (let ((x (read-string prompt "")))
     (if (not (string-equal x ""))
 Returns nil if nothing was entered."
   (let ((x (read-string prompt "")))
     (if (not (string-equal x ""))
-        (string-to-int x))))
-
-(defsubst solar-sin-degrees (x)
-  (sin (degrees-to-radians x)))
-
-(defsubst solar-cosine-degrees (x)
-  (cos (degrees-to-radians x)))
-
+        (string-to-number x))))
+
+;; The condition-case stuff is needed to catch bogus arithmetic
+;; exceptions that occur on some machines (like Sparcs)
+(defun solar-sin-degrees (x)
+  (condition-case nil
+      (sin (degrees-to-radians (mod x 360.0)))
+    (solar-sin-degrees x)))
+(defun solar-cosine-degrees (x)
+   (condition-case nil
+       (cos (degrees-to-radians (mod x 360.0)))
+     (solar-cosine-degrees x)))
 (defun solar-tangent-degrees (x)
 (defun solar-tangent-degrees (x)
-  (tan (degrees-to-radians x)))
+  (condition-case nil
+      (tan (degrees-to-radians (mod x 360.0)))
+    (solar-tangent-degrees x)))
 
 (defun solar-xy-to-quadrant (x y)
   "Determines the quadrant of the point X, Y."
 
 (defun solar-xy-to-quadrant (x y)
   "Determines the quadrant of the point X, Y."
@@ -199,177 +263,130 @@ Returns nil if nothing was entered."
          ((equal quad 4)   (+ deg 360))
          (t                deg))))
 
          ((equal quad 4)   (+ deg 360))
          (t                deg))))
 
+(defun solar-atn2 (x y)
+   "Arctan of point X, Y."
+   (if (= x 0)
+       (if (> y 0) 90 270)
+     (solar-arctan (/ y x) (solar-xy-to-quadrant x y))))
+
 (defun solar-arccos (x)
 (defun solar-arccos (x)
-  (let ((y (sqrt (- 1 (* x x)))))
-    (solar-arctan (/ y x) (solar-xy-to-quadrant x y))))
+     "Arcos of X."
+     (let ((y (sqrt (- 1 (* x x)))))
+       (solar-atn2 x y)))
 
 (defun solar-arcsin (y)
 
 (defun solar-arcsin (y)
-  (let ((x (sqrt (- 1 (* y y)))))
-    (solar-arctan (/ y x) (solar-xy-to-quadrant x y))))
-
-(defconst solar-earth-inclination 23.441884 
-  "Inclination of earth's equator to its solar orbit in degrees.")
-
-(defconst solar-cos-inclination (solar-cosine-degrees solar-earth-inclination) 
-  "Cosine of earth's inclination.")
+     "Arcsin of Y."
+     (let ((x (sqrt (- 1 (* y y)))))
+       (solar-atn2 x y)
+       ))
 
 
-(defconst solar-sin-inclination (solar-sin-degrees solar-earth-inclination)
-  "Sine of earth's inclination.")
-
-(defconst solar-earth-orbit-eccentricity 0.016718
-  "Eccentricity of orbit of the earth around the sun.")
-
-(defsubst solar-degrees-to-hours (deg)
-  (/ deg 15.0))
+(defsubst solar-degrees-to-hours (degrees)
+  "Convert DEGREES to hours."
+  (/ degrees 15.0))
 
 (defsubst solar-hours-to-days (hour)
 
 (defsubst solar-hours-to-days (hour)
+  "Convert HOUR to decimal fraction of a day."
   (/ hour 24.0))
 
   (/ hour 24.0))
 
-(defun solar-longitude-of-sun (day)
-  "Longitude of the sun at DAY in the year."
-  (let ((mean-anomaly (- (* 0.9856 day) 3.289)))
-    (mod (+ mean-anomaly 
-           (* 1.916 (solar-sin-degrees mean-anomaly))
-           (* 0.020 (solar-sin-degrees (* 2 mean-anomaly)))
-           282.634)
-        360)))
-
-(defun solar-right-ascension (longitude)
-  "Right ascension of the sun, given its LONGITUDE."
+(defun solar-right-ascension (longitude obliquity)
+  "Right ascension of the sun, in hours, given LONGITUDE and OBLIQUITY.
+Both arguments are in degrees."
   (solar-degrees-to-hours
    (solar-arctan
   (solar-degrees-to-hours
    (solar-arctan
-    (* solar-cos-inclination (solar-tangent-degrees longitude))
+    (* (solar-cosine-degrees obliquity) (solar-tangent-degrees longitude))
     (solar-degrees-to-quadrant longitude))))
 
     (solar-degrees-to-quadrant longitude))))
 
-(defun solar-declination (longitude)
-  "Declination of the sun, given its LONGITUDE."
+(defun solar-declination (longitude obliquity)
+  "Declination of the sun, in degrees, given LONGITUDE and OBLIQUITY.
+Both arguments are in degrees."
   (solar-arcsin
   (solar-arcsin
-   (* solar-sin-inclination
+   (* (solar-sin-degrees obliquity)
       (solar-sin-degrees longitude))))
 
       (solar-sin-degrees longitude))))
 
-(defun solar-sunrise (date)
-  "Calculates the *standard* time of sunrise for Gregorian DATE.
-Calculation is for location given by `calendar-latitude' and
-`calendar-longitude'.
-
-Returns a decimal fraction of hours.  Returns nil if the sun does not rise at
-that location on that day."
-  (let* ((day-of-year (calendar-day-number date))
-        (approx-sunrise
-          (+ day-of-year
-             (solar-hours-to-days
-              (-  6 (solar-degrees-to-hours (calendar-longitude))))))
-        (solar-longitude-of-sun-at-sunrise
-          (solar-longitude-of-sun approx-sunrise))
-        (solar-right-ascension-at-sunrise
-          (solar-right-ascension solar-longitude-of-sun-at-sunrise))
-        (solar-declination-at-sunrise
-          (solar-declination solar-longitude-of-sun-at-sunrise))
-        (cos-local-sunrise
-          (/ (- (solar-cosine-degrees (+ 90 (/ 50.0 60.0)))
-                (* (solar-sin-degrees solar-declination-at-sunrise)
-                   (solar-sin-degrees (calendar-latitude))))
-             (* (solar-cosine-degrees solar-declination-at-sunrise)
-                (solar-cosine-degrees (calendar-latitude))))))
-    (if (<= (abs cos-local-sunrise) 1);; otherwise, no sunrise that day
-      (let* ((local-sunrise (solar-degrees-to-hours
-                             (- 360 (solar-arccos cos-local-sunrise))))
-             (local-mean-sunrise
-             (mod (- (+ local-sunrise solar-right-ascension-at-sunrise)
-                     (+ (* 0.065710 approx-sunrise)
-                        6.622))
-                  24)))
-       (+ (- local-mean-sunrise (solar-degrees-to-hours (calendar-longitude)))
-          (/ calendar-time-zone 60.0))))))
-
-(defun solar-sunset (date)
-  "Calculates the *standard* time of sunset for Gregorian DATE.
-Calculation is for location given by `calendar-latitude' and
-`calendar-longitude'.
-
-Returns a decimal fractions of hours.  Returns nil if the sun does not set at
-that location on that day."
-  (let* ((day-of-year (calendar-day-number date))
-        (approx-sunset
-          (+ day-of-year
-             (solar-hours-to-days
-              (- 18 (solar-degrees-to-hours (calendar-longitude))))))
-        (solar-longitude-of-sun-at-sunset
-          (solar-longitude-of-sun approx-sunset))
-        (solar-right-ascension-at-sunset
-          (solar-right-ascension solar-longitude-of-sun-at-sunset))
-        (solar-declination-at-sunset
-          (solar-declination solar-longitude-of-sun-at-sunset))
-        (cos-local-sunset
-          (/ (- (solar-cosine-degrees (+ 90 (/ 50.0 60.0)))
-                (* (solar-sin-degrees solar-declination-at-sunset)
-                   (solar-sin-degrees (calendar-latitude))))
-             (* (solar-cosine-degrees solar-declination-at-sunset)
-                (solar-cosine-degrees (calendar-latitude))))))
-    (if (<= (abs cos-local-sunset) 1);; otherwise, no sunset that day
-      (let* ((local-sunset (solar-degrees-to-hours
-                            (solar-arccos cos-local-sunset)))
-             (local-mean-sunset
-             (mod (- (+ local-sunset solar-right-ascension-at-sunset)
-                     (+ (* 0.065710 approx-sunset) 6.622))
-                  24)))
-       (+ (- local-mean-sunset (solar-degrees-to-hours (calendar-longitude)))
-          (/ calendar-time-zone 60.0))))))
-
-(defun solar-adj-time-for-dst (date time &optional style)
-  "Adjust decimal fraction standard TIME on DATE to account for dst.
-Returns a list (date adj-time zone) where `date' and `time' are the values
-adjusted for `zone'; here `date' is a list (month day year), `time' is a
-decimal fraction time, and `zone' is a string.
-
-Optional parameter STYLE forces the result time to be standard time when its
-value is 'standard and daylight savings time (if available) when its value is
-'daylight.
-
-Conversion to daylight savings time is done according to
-`calendar-daylight-savings-starts', `calendar-daylight-savings-ends',
-`calendar-daylight-savings-starts-time',
-`calendar-daylight-savings-ends-time', and
-`calendar-daylight-savings-offset'."
-
-  (let* ((year (extract-calendar-year date))
-        (rounded-abs-date (+ (calendar-absolute-from-gregorian date)
-                             (/ (round (* 60 time)) 60.0 24.0)))
-         (dst-starts (and calendar-daylight-savings-starts
-                          (+ (calendar-absolute-from-gregorian
-                              (eval calendar-daylight-savings-starts))
-                            (/ calendar-daylight-savings-starts-time
-                               60.0 24.0))))
-         (dst-ends (and calendar-daylight-savings-ends
-                        (+ (calendar-absolute-from-gregorian
-                            (eval calendar-daylight-savings-ends))
-                          (/ (- calendar-daylight-savings-ends-time
-                                calendar-daylight-time-offset)
-                             60.0 24.0))))
-        (dst (and (not (eq style 'standard))
-                   (or (eq style 'daylight)
-                       (and dst-starts dst-ends
-                            (or (and (< dst-starts dst-ends);; northern hemi.
-                                     (<= dst-starts rounded-abs-date)
-                                     (< rounded-abs-date dst-ends))
-                                (and (< dst-ends dst-starts);; southern hemi.
-                                     (or (< rounded-abs-date dst-ends)
-                                         (<= dst-starts rounded-abs-date)))))
-                       (and dst-starts (not dst-ends)
-                            (<= dst-starts rounded-abs-date))
-                       (and dst-ends (not dst-starts)
-                            (< rounded-abs-date dst-ends)))))
-        (time-zone (if dst
-                       calendar-daylight-time-zone-name
-                       calendar-standard-time-zone-name))
-        (time (+ rounded-abs-date
-                  (if dst (/ calendar-daylight-time-offset 24.0 60.0) 0))))
-    (list (calendar-gregorian-from-absolute (truncate time))
-          (* 24.0 (- time (truncate time)))
-          time-zone)))
+(defun solar-sunrise-and-sunset (time latitude longitude height)
+  "Sunrise, sunset and length of day.
+Parameters are the midday TIME and the LATITUDE, LONGITUDE of the location.
+
+TIME is a pair with the first component being the number of Julian centuries
+elapsed at 0 Universal Time, and the second component being the universal
+time.  For instance, the pair corresponding to November 28, 1995 at 16 UT is
+\(-0.040945 16), -0.040945 being the number of julian centuries elapsed between
+Jan 1, 2000 at 12 UT and November 28, 1995 at 0 UT.
+
+HEIGHT is the angle the center of the sun has over the horizon for the contact
+we are trying to find. For sunrise and sunset, it is usually -0.61 degrees,
+accounting for the edge of the sun being on the horizon.
+
+Coordinates are included because this function is called with latitude=1
+degrees to find out if polar regions have 24 hours of sun or only night."
+  (let* ((rise-time (solar-moment -1 latitude longitude time height))
+         (set-time (solar-moment 1 latitude longitude time height))
+         (day-length))
+    (if (not (and rise-time set-time))
+        (if (or (and (> latitude 0)
+                     solar-northern-spring-or-summer-season)
+                (and (< latitude 0)
+                     (not solar-northern-spring-or-summer-season)))
+            (setq day-length 24)
+         (setq day-length 0))
+      (setq day-length (- set-time rise-time)))
+    (list (if rise-time (+ rise-time (/ calendar-time-zone 60.0)) nil)
+          (if set-time (+ set-time (/ calendar-time-zone 60.0)) nil)
+          day-length)))
+
+(defun solar-moment (direction latitude longitude time height)
+  "Sunrise/sunset at location.
+Sunrise if DIRECTION =-1 or sunset if =1 at LATITUDE, LONGITUDE, with midday
+being TIME.
+
+TIME is a pair with the first component being the number of Julian centuries
+elapsed at 0 Universal Time, and the second component being the universal
+time.  For instance, the pair corresponding to November 28, 1995 at 16 UT is
+\(-0.040945 16), -0.040945 being the number of julian centuries elapsed between
+Jan 1, 2000 at 12 UT and November 28, 1995 at 0 UT.
+
+HEIGHT is the angle the center of the sun has over the horizon for the contact
+we are trying to find. For sunrise and sunset, it is usually -0.61 degrees,
+accounting for the edge of the sun being on the horizon.
+
+Uses binary search."
+  (let* ((ut (car (cdr time)))
+         (possible t) ; we assume that rise or set are possible
+         (utmin (+ ut (* direction 12.0)))
+         (utmax ut)    ; the time searched is between utmin and utmax
+            ; utmin and utmax are in hours
+         (utmoment-old 0.0)    ; rise or set approximation
+         (utmoment 1.0) ; rise or set approximation
+         (hut 0)         ; sun height at utmoment
+         (t0 (car time))
+         (hmin (car (cdr
+               (solar-horizontal-coordinates (list t0 utmin)
+                                                latitude longitude t))))
+         (hmax (car (cdr
+               (solar-horizontal-coordinates (list t0 utmax)
+                                                latitude longitude t)))))
+       ; -0.61 degrees is the height of the middle of the sun, when it rises
+       ;   or sets.
+     (if (< hmin height)
+              (if (> hmax height)
+                  (while ;(< i 20) ; we perform a simple dichotomy
+                         ; (> (abs (- hut height)) epsilon)
+                         (>= (abs (- utmoment utmoment-old))
+                             (/ solar-error 60))
+                    (setq utmoment-old utmoment)
+                    (setq utmoment (/ (+ utmin utmax) 2))
+                    (setq hut (car (cdr
+                                    (solar-horizontal-coordinates
+                                   (list t0 utmoment) latitude longitude t))))
+                    (if (< hut height) (setq utmin utmoment))
+                    (if (> hut height) (setq utmax utmoment))
+                   )
+                (setq possible nil)) ; the sun never rises
+                (setq possible nil)) ; the sun never sets
+     (if (not possible) nil utmoment)))
 
 (defun solar-time-string (time time-zone)
 
 (defun solar-time-string (time time-zone)
-  "Printable form for decimal fraction TIME on DATE.
+  "Printable form for decimal fraction TIME in TIME-ZONE.
 Format used is given by `calendar-time-display-form'."
   (let* ((time (round (* 60 time)))
         (24-hours (/ time 60))
 Format used is given by `calendar-time-display-form'."
   (let* ((time (round (* 60 time)))
         (24-hours (/ time 60))
@@ -379,78 +396,442 @@ Format used is given by `calendar-time-display-form'."
         (24-hours (format "%02d" 24-hours)))
     (mapconcat 'eval calendar-time-display-form "")))
 
         (24-hours (format "%02d" 24-hours)))
     (mapconcat 'eval calendar-time-display-form "")))
 
+
+(defun solar-daylight (time)
+  "Printable form for time expressed in hours."
+  (format "%d:%02d"
+          (floor time)
+          (floor (* 60 (- time (floor time))))))
+
+(defun solar-exact-local-noon (date)
+  "Date and Universal Time of local noon at *local date* date.
+
+The date may be different from the one asked for, but it will be the right
+local date.  The second component of date should be an integer."
+  (let* ((nd date)
+         (ut (- 12.0 (/ (calendar-longitude) 15)))
+         (te (solar-time-equation date ut)))
+    (setq ut (- ut te))
+    (if (>= ut 24)
+        (progn
+          (setq nd (list (car date) (+ 1 (car (cdr date)))
+                         (car (cdr (cdr date)))))
+          (setq ut (- ut 24))))
+    (if (< ut 0)
+        (progn
+          (setq nd (list (car date) (- (car (cdr date)) 1)
+                         (car (cdr (cdr date)))))
+          (setq ut (+ ut 24))))
+    (setq nd (calendar-gregorian-from-absolute
+                       (calendar-absolute-from-gregorian nd)))
+        ; date standardization
+    (list nd ut)))
+
 (defun solar-sunrise-sunset (date)
 (defun solar-sunrise-sunset (date)
-  "String giving local times of sunrise and sunset on Gregorian DATE."
-  (let* ((rise (solar-sunrise date))
-         (adj-rise (if rise (solar-adj-time-for-dst date rise)))
-         (set (solar-sunset date))
-         (adj-set (if set (solar-adj-time-for-dst date set))))
-    (format "%s, %s at %s"
-           (if (and rise (calendar-date-equal date (car adj-rise)))
-               (concat "Sunrise " (apply 'solar-time-string (cdr adj-rise)))
-             "No sunrise")
-           (if (and set (calendar-date-equal date (car adj-set)))
-               (concat "sunset " (apply 'solar-time-string (cdr adj-set)))
-             "no sunset")
-           (eval calendar-location-name))))
-
-(defun solar-apparent-longitude-of-sun (date)
-  "Apparent longitude of the sun on Gregorian DATE."
-  (let* ((time (/ (- (calendar-absolute-from-gregorian date) 
-                    (calendar-absolute-from-gregorian '(1 0.5 1900)))
-                 36525))
-        (l (+ 279.69668
-              (* 36000.76892 time)
-              (* 0.0003025 time time)))
-        (m (+ 358.47583
-              (* 35999.04975 time)
-              (* -0.000150 time time)
-              (* -0.0000033 time time time)))
-        (c (+ (* (+ 1.919460
-                    (* -0.004789 time)
-                    (* -0.000014 time time))
-                 (solar-sin-degrees m))
-              (* (+ 0.020094
-                    (* -0.000100 time))
-                 (solar-sin-degrees (* 2 m)))
-              (* 0.000293
-                 (solar-sin-degrees (* 3 m)))))
-        (L (+ l c))
-        (omega (+ 259.18
-                  (* -1934.142 time)))
-        (app (+ L
-                -0.00569
-                (* -0.00479
-                   (solar-sin-degrees omega)))))
-    app))
+  "List of *local* times of sunrise, sunset, and daylight on Gregorian DATE.
+
+Corresponding value is nil if there is no sunrise/sunset."
+  (let* (; first, get the exact moment of local noon.
+         (exact-local-noon (solar-exact-local-noon date))
+         ; get the time from the 2000 epoch.
+         (t0 (solar-julian-ut-centuries (car exact-local-noon)))
+         ; store the sidereal time at Greenwich at midnight of UT time.
+         ; find if summer or winter slightly above the equator
+         (equator-rise-set
+          (progn (setq solar-sidereal-time-greenwich-midnight
+                       (solar-sidereal-time t0))
+                 (solar-sunrise-and-sunset
+                  (list t0 (car (cdr exact-local-noon)))
+                  1.0
+                  (calendar-longitude) 0)))
+         ; store the spring/summer information,
+         ; compute sunrise and sunset (two first components of rise-set).
+         ; length of day is the third component (it is only the difference
+         ; between sunset and sunrise when there is a sunset and a sunrise)
+         (rise-set
+          (progn
+            (setq solar-northern-spring-or-summer-season
+                  (if (> (car (cdr (cdr equator-rise-set))) 12) t nil))
+            (solar-sunrise-and-sunset
+             (list t0 (car (cdr exact-local-noon)))
+             (calendar-latitude)
+             (calendar-longitude) -0.61)))
+         (rise (car rise-set))
+         (adj-rise (if rise (dst-adjust-time date rise) nil))
+         (set (car (cdr rise-set)))
+         (adj-set (if set (dst-adjust-time date set) nil))
+         (length  (car (cdr (cdr rise-set)))) )
+    (list
+     (and rise (calendar-date-equal date (car adj-rise)) (cdr adj-rise))
+     (and set (calendar-date-equal date (car adj-set)) (cdr adj-set))
+     (solar-daylight length))))
+
+(defun solar-sunrise-sunset-string (date)
+  "String of *local* times of sunrise, sunset, and daylight on Gregorian DATE."
+  (let ((l (solar-sunrise-sunset date)))
+    (format
+     "%s, %s at %s (%s hours daylight)"
+     (if (car l)
+         (concat "Sunrise " (apply 'solar-time-string (car l)))
+       "No sunrise")
+     (if (car (cdr l))
+         (concat "sunset " (apply 'solar-time-string (car (cdr l))))
+       "no sunset")
+     (eval calendar-location-name)
+     (car (cdr (cdr l))))))
+
+(defun solar-julian-ut-centuries (date)
+  "Number of Julian centuries elapsed since 1 Jan, 2000 at noon  U.T. for Gregorian DATE."
+  (/ (- (calendar-absolute-from-gregorian date)
+        (calendar-absolute-from-gregorian '(1 1.5 2000)))
+     36525.0))
+
+(defun solar-ephemeris-time(time)
+  "Ephemeris Time at moment TIME.
+
+TIME is a pair with the first component being the number of Julian centuries
+elapsed at 0 Universal Time, and the second component being the universal
+time.  For instance, the pair corresponding to November 28, 1995 at 16 UT is
+\(-0.040945 16), -0.040945 being the number of julian centuries elapsed between
+Jan 1, 2000 at 12 UT and November 28, 1995 at 0 UT.
+
+Result is in julian centuries of ephemeris time."
+  (let* ((t0 (car time))
+         (ut (car (cdr time)))
+         (t1 (+ t0 (/ (/ ut 24.0) 36525)))
+         (y (+ 2000 (* 100 t1)))
+         (dt (* 86400 (solar-ephemeris-correction (floor y)))))
+      (+ t1 (/ (/ dt 86400) 36525))))
+
+(defun solar-date-next-longitude (d l)
+  "First moment on or after Julian day number D when sun's longitude is a
+multiple of L degrees at calendar-location-name with that location's
+local time (including any daylight savings rules).
+
+L must be an integer divisor of 360.
+
+Result is in local time expressed astronomical (Julian) day numbers.
+
+The values of calendar-daylight-savings-starts,
+calendar-daylight-savings-starts-time, calendar-daylight-savings-ends,
+calendar-daylight-savings-ends-time, calendar-daylight-time-offset, and
+calendar-time-zone are used to interpret local time."
+  (let* ((long)
+         (start d)
+         (start-long (solar-longitude d))
+         (next (mod (* l (1+ (floor (/ start-long l)))) 360))
+         (end (+ d (* (/ l 360.0) 400)))
+         (end-long (solar-longitude end)))
+    (while                 ;; bisection search for nearest minute
+        (< 0.00001 (- end start))
+      ;; start   <= d    < end
+      ;; start-long <= next < end-long when next != 0
+      ;; when next = 0, we look for the discontinuity (start-long is near 360
+      ;;                and end-long is small (less than l).
+      (setq d (/ (+ start end) 2.0))
+      (setq long (solar-longitude d))
+      (if (or (and (/= next 0) (< long next))
+              (and (= next 0) (< l long)))
+          (progn
+            (setq start d)
+            (setq start-long long))
+        (setq end d)
+        (setq end-long long)))
+    (/ (+ start end) 2.0)))
+
+(defun solar-horizontal-coordinates
+          (time latitude longitude for-sunrise-sunset)
+  "Azimuth and height of the sun at TIME, LATITUDE, and LONGITUDE.
+
+TIME is a pair with the first component being the number of Julian centuries
+elapsed at 0 Universal Time, and the second component being the universal
+time.  For instance, the pair corresponding to November 28, 1995 at 16 UT is
+\(-0.040945 16), -0.040945 being the number of julian centuries elapsed between
+Jan 1, 2000 at 12 UT and November 28, 1995 at 0 UT.
+
+The azimuth is given in degrees as well as the height (between -180 and 180)."
+  (let* ((ut (car (cdr time)))
+         (ec (solar-equatorial-coordinates time for-sunrise-sunset))
+         (st (+ solar-sidereal-time-greenwich-midnight
+                (* ut 1.00273790935)))
+         (ah (- (* st 15) (* 15 (car ec)) (* -1 (calendar-longitude))))
+                       ; hour angle (in degrees)
+         (de (car (cdr ec)))
+         (azimuth (solar-atn2 (- (* (solar-cosine-degrees ah)
+                                   (solar-sin-degrees latitude))
+                                (* (solar-tangent-degrees de)
+                                   (solar-cosine-degrees latitude)))
+                              (solar-sin-degrees ah)))
+         (height (solar-arcsin
+                  (+ (* (solar-sin-degrees latitude) (solar-sin-degrees de))
+                     (* (solar-cosine-degrees latitude)
+                        (solar-cosine-degrees de)
+                        (solar-cosine-degrees ah))))))
+    (if (> height 180) (setq height (- height 360)))
+    (list azimuth height)))
+
+(defun solar-equatorial-coordinates (time for-sunrise-sunset)
+  "Right ascension (in hours) and declination (in degrees) of the sun at TIME.
+
+TIME is a pair with the first component being the number of Julian centuries
+elapsed at 0 Universal Time, and the second component being the universal
+time.  For instance, the pair corresponding to November 28, 1995 at 16 UT is
+\(-0.040945 16), -0.040945 being the number of julian centuries elapsed between
+Jan 1, 2000 at 12 UT and November 28, 1995 at 0 UT."
+   (let* ((tm (solar-ephemeris-time time))
+          (ec (solar-ecliptic-coordinates tm for-sunrise-sunset)))
+     (list (solar-right-ascension (car ec) (car (cdr ec)))
+           (solar-declination (car ec) (car (cdr ec))))))
+
+(defun solar-ecliptic-coordinates (time for-sunrise-sunset)
+  "Apparent longitude of the sun, ecliptic inclination, (both in degrees)
+equation of time (in hours) and nutation in longitude (in seconds)
+at moment `time', expressed in julian centuries of Ephemeris Time
+since January 1st, 2000, at 12 ET."
+  (let* ((l (+ 280.46645
+               (* 36000.76983 time)
+               (* 0.0003032 time time))) ; sun mean longitude
+         (ml (+ 218.3165
+                (* 481267.8813 time))) ; moon mean longitude
+         (m (+ 357.52910
+               (* 35999.05030 time)
+               (* -0.0001559 time time)
+               (* -0.00000048 time time time))) ; sun mean anomaly
+         (i (+ 23.43929111 (* -0.013004167 time)
+               (* -0.00000016389 time time)
+               (* 0.0000005036 time time time))); mean inclination
+         (c (+ (* (+ 1.914600
+                     (* -0.004817 time)
+                     (* -0.000014 time time))
+                  (solar-sin-degrees m))
+               (* (+ 0.019993 (* -0.000101 time))
+                  (solar-sin-degrees (* 2 m)))
+               (* 0.000290
+                  (solar-sin-degrees (* 3 m))))) ; center equation
+         (L (+ l c)) ; total longitude
+         (omega (+ 125.04
+                   (* -1934.136 time))) ; longitude of moon's ascending node
+                                        ; on the ecliptic
+         (nut (if (not for-sunrise-sunset)
+                 (+ (* -17.20 (solar-sin-degrees omega))
+                 (* -1.32 (solar-sin-degrees (* 2 l)))
+                 (* -0.23 (solar-sin-degrees (* 2 ml)))
+                 (* 0.21 (solar-sin-degrees (* 2 omega))))
+               nil))
+                  ; nut = nutation in longitude, measured in seconds of angle.
+         (ecc (if (not for-sunrise-sunset)
+                 (+ 0.016708617
+                 (* -0.000042037 time)
+                 (* -0.0000001236 time time)) ; eccentricity of earth's orbit
+               nil))
+         (app (+ L
+                 -0.00569
+                 (* -0.00478
+                    (solar-sin-degrees omega)))) ; apparent longitude of sun
+         (y (if (not for-sunrise-sunset)
+                 (* (solar-tangent-degrees (/ i 2))
+                  (solar-tangent-degrees (/ i 2)))
+                nil))
+         (time-eq (if (not for-sunrise-sunset)
+                    (/ (* 12 (+ (* y (solar-sin-degrees (* 2 l)))
+                     (* -2 ecc (solar-sin-degrees m))
+                     (* 4 ecc y (solar-sin-degrees m)
+                                (solar-cosine-degrees (* 2 l)))
+                     (* -0.5 y y  (solar-sin-degrees (* 4 l)))
+                     (* -1.25 ecc ecc (solar-sin-degrees (* 2 m)))))
+                      3.1415926535)
+                    nil)))
+                  ; equation of time, in hours
+    (list app i time-eq nut)))
+
+(defconst solar-data-list
+  '((403406 4.721964 1.621043)
+    (195207 5.937458 62830.348067)
+    (119433 1.115589 62830.821524)
+    (112392 5.781616 62829.634302)
+    (3891 5.5474 125660.5691)
+    (2819 1.5120 125660.984)
+    (1721 4.1897 62832.4766)
+    (0 1.163 0.813)
+    (660 5.415 125659.31)
+    (350 4.315 57533.85)
+    (334 4.553 -33.931)
+    (314 5.198 777137.715)
+    (268 5.989 78604.191)
+    (242 2.911 5.412)
+    (234 1.423 39302.098)
+    (158 0.061 -34.861)
+    (132 2.317 115067.698)
+    (129 3.193 15774.337)
+    (114 2.828 5296.670)
+    (99 0.52 58849.27)
+    (93 4.65 5296.11)
+    (86 4.35 -3980.70)
+    (78 2.75 52237.69)
+    (72 4.50 55076.47)
+    (68 3.23 261.08)
+    (64 1.22 15773.85)
+    (46 0.14 188491.03)
+    (38 3.44 -7756.55)
+    (37 4.37 264.89)
+    (32 1.14 117906.27)
+    (29 2.84 55075.75)
+    (28 5.96 -7961.39)
+    (27 5.09 188489.81)
+    (27 1.72 2132.19)
+    (25 2.56 109771.03)
+    (24 1.92 54868.56)
+    (21 0.09 25443.93)
+    (21 5.98 -55731.43)
+    (20 4.03 60697.74)
+    (18 4.47 2132.79)
+    (17 0.79 109771.63)
+    (14 4.24 -7752.82)
+    (13 2.01 188491.91)
+    (13 2.65 207.81)
+    (13 4.98 29424.63)
+    (12 0.93 -7.99)
+    (10 2.21 46941.14)
+    (10 3.59 -68.29)
+    (10 1.50 21463.25)
+    (10 2.55 157208.40)))
+
+(defun solar-longitude (d)
+  "Longitude of sun on astronomical (Julian) day number D.
+Accurary is about 0.0006 degree (about 365.25*24*60*0.0006/360 = 1 minutes).
+
+The values of calendar-daylight-savings-starts,
+calendar-daylight-savings-starts-time, calendar-daylight-savings-ends,
+calendar-daylight-savings-ends-time, calendar-daylight-time-offset, and
+calendar-time-zone are used to interpret local time."
+  (let* ((a-d (calendar-absolute-from-astro d))
+         ;; get Universal Time
+         (date (calendar-astro-from-absolute
+                (- a-d
+                   (if (dst-in-effect a-d)
+                       (/ calendar-daylight-time-offset 24.0 60.0) 0)
+                   (/ calendar-time-zone 60.0 24.0))))
+         ;; get Ephemeris Time
+         (date (+ date (solar-ephemeris-correction
+                        (extract-calendar-year
+                         (calendar-gregorian-from-absolute
+                          (floor
+                           (calendar-absolute-from-astro
+                            date)))))))
+         (U (/ (- date 2451545) 3652500))
+         (longitude
+          (+ 4.9353929
+             (* 62833.1961680 U)
+             (* 0.0000001
+                (apply '+
+                       (mapcar '(lambda (x)
+                                  (* (car x)
+                                     (sin (mod
+                                           (+ (car (cdr x))
+                                              (* (car (cdr (cdr x))) U))
+                                           (* 2 pi)))))
+                               solar-data-list)))))
+         (aberration
+          (* 0.0000001 (- (* 17 (cos (+ 3.10 (* 62830.14 U)))) 973)))
+         (A1 (mod (+ 2.18 (* U (+ -3375.70 (* 0.36 U)))) (* 2 pi)))
+         (A2 (mod (+ 3.51 (* U (+ 125666.39 (* 0.10 U)))) (* 2 pi)))
+         (nutation (* -0.0000001 (+ (* 834 (sin A1)) (* 64 (sin A2))))))
+    (mod (radians-to-degrees (+ longitude aberration nutation)) 360.0)))
 
 (defun solar-ephemeris-correction (year)
 
 (defun solar-ephemeris-correction (year)
-  "Difference in minutes between Ephemeris time and UTC in YEAR.
-Value is only an approximation."
-  (let ((T (/ (- year 1900) 100.0)))
-    (+ 0.41 (* 1.2053 T) (* 0.4992 T T))))
-
-(defun solar-equinoxes/solstices (k year)
-  "Date of equinox/solstice K for YEAR.  K=0, spring equinox; K=1, summer
-solstice; K=2, fall equinox; K=3, winter solstice.  Accurate to within
-several minutes."
-  (let ((date (list (+ 3 (* k 3)) 21 year))
-        app
-       (correction 1000))
-    (while (> correction 0.00001)
-      (setq app (mod (solar-apparent-longitude-of-sun date) 360))
-      (setq correction (* 58 (solar-sin-degrees (- (* k 90) app))))
-      (setq date (list (extract-calendar-month date)
-                      (+ (extract-calendar-day date) correction)
-                      year)))
-    (list (extract-calendar-month date)
-          (+ (extract-calendar-day date) (/ calendar-time-zone 60.0 24.0)
-             (- (/ (solar-ephemeris-correction year) 60.0 24.0)))
-          year)))
+  "Ephemeris time minus Universal Time during Gregorian year.
+Result is in days.
+
+For the years 1800-1987, the maximum error is 1.9 seconds.
+For the other years, the maximum error is about 30 seconds."
+  (cond ((and (<= 1988 year) (< year 2020))
+         (/ (+ year -2000 67.0) 60.0 60.0 24.0))
+        ((and (<= 1900 year) (< year 1988))
+         (let* ((theta (/ (- (calendar-astro-from-absolute
+                              (calendar-absolute-from-gregorian
+                               (list 7 1 year)))
+                             (calendar-astro-from-absolute
+                              (calendar-absolute-from-gregorian
+                               '(1 1 1900))))
+                          36525.0))
+                (theta2 (* theta theta))
+                (theta3 (* theta2 theta))
+                (theta4 (* theta2 theta2))
+                (theta5 (* theta3 theta2)))
+           (+ -0.00002
+              (* 0.000297 theta)
+              (* 0.025184 theta2)
+              (* -0.181133 theta3)
+              (* 0.553040 theta4)
+              (* -0.861938 theta5)
+              (* 0.677066 theta3 theta3)
+              (* -0.212591 theta4 theta3))))
+        ((and (<= 1800 year) (< year 1900))
+         (let* ((theta (/ (- (calendar-astro-from-absolute
+                              (calendar-absolute-from-gregorian
+                               (list 7 1 year)))
+                             (calendar-astro-from-absolute
+                              (calendar-absolute-from-gregorian
+                               '(1 1 1900))))
+                          36525.0))
+                (theta2 (* theta theta))
+                (theta3 (* theta2 theta))
+                (theta4 (* theta2 theta2))
+                (theta5 (* theta3 theta2)))
+           (+ -0.000009
+              (* 0.003844 theta)
+              (* 0.083563 theta2)
+              (* 0.865736 theta3)
+              (* 4.867575 theta4)
+              (* 15.845535 theta5)
+              (* 31.332267 theta3 theta3)
+              (* 38.291999 theta4 theta3)
+              (* 28.316289 theta4 theta4)
+              (* 11.636204 theta4 theta5)
+              (* 2.043794 theta5 theta5))))
+        ((and (<= 1620 year) (< year 1800))
+         (let ((x (/ (- year 1600) 10.0)))
+           (/ (+ (* 2.19167 x x) (* -40.675 x) 196.58333) 60.0 60.0 24.0)))
+        (t (let* ((tmp (- (calendar-astro-from-absolute
+                           (calendar-absolute-from-gregorian
+                            (list 1 1 year)))
+                          2382148))
+                  (second (- (/ (* tmp tmp) 41048480.0) 15)))
+             (/ second 60.0 60.0 24.0)))))
+
+(defun solar-sidereal-time (t0)
+  "Sidereal time (in hours) in Greenwich.
+
+At T0=Julian centuries of universal time.
+T0 must correspond to 0 hours UT."
+   (let* ((mean-sid-time (+ 6.6973746
+                           (* 2400.051337 t0)
+                           (* 0.0000258622 t0 t0)
+                           (* -0.0000000017222 t0 t0 t0)))
+          (et (solar-ephemeris-time (list t0 0.0)))
+          (nut-i (solar-ecliptic-coordinates et nil))
+          (nut (car (cdr (cdr (cdr nut-i))))) ; nutation
+          (i (car (cdr nut-i)))) ; inclination
+       (mod (+ (mod (+ mean-sid-time
+                    (/ (/ (* nut (solar-cosine-degrees i)) 15) 3600)) 24.0)
+               24.0)
+            24.0)))
+
+(defun solar-time-equation (date ut)
+  "Equation of time expressed in hours at Gregorian DATE at Universal time UT."
+  (let* ((et (solar-date-to-et date ut))
+         (ec (solar-ecliptic-coordinates et nil)))
+     (car (cdr (cdr ec)))))
+
+(defun solar-date-to-et (date ut)
+  "Ephemeris Time at Gregorian DATE at Universal Time UT (in hours).
+Expressed in julian centuries of Ephemeris Time."
+    (let ((t0 (solar-julian-ut-centuries date)))
+      (solar-ephemeris-time (list t0 ut))))
 
 ;;;###autoload
 (defun sunrise-sunset (&optional arg)
 
 ;;;###autoload
 (defun sunrise-sunset (&optional arg)
-  "Local time of sunrise and sunset for today.  Accurate to +/- 2 minutes.
+  "Local time of sunrise and sunset for today.  Accurate to a few seconds.
 If called with an optional prefix argument, prompt for date.
 
 If called with an optional double prefix argument, prompt for longitude,
 If called with an optional prefix argument, prompt for date.
 
 If called with an optional double prefix argument, prompt for longitude,
@@ -505,56 +886,172 @@ This function is suitable for execution in a .emacs file."
          (if (< arg 16) calendar-daylight-savings-ends))
         (date (if (< arg 4) (calendar-current-date) (calendar-read-date)))
         (date-string (calendar-date-string date t))
          (if (< arg 16) calendar-daylight-savings-ends))
         (date (if (< arg 4) (calendar-current-date) (calendar-read-date)))
         (date-string (calendar-date-string date t))
-        (time-string (solar-sunrise-sunset date))
+        (time-string (solar-sunrise-sunset-string date))
         (msg (format "%s: %s" date-string time-string))
         (one-window (one-window-p t)))
    (if (<= (length msg) (frame-width))
         (msg (format "%s: %s" date-string time-string))
         (one-window (one-window-p t)))
    (if (<= (length msg) (frame-width))
-       (message msg)
+       (message "%s" msg)
      (with-output-to-temp-buffer "*temp*"
        (princ (concat date-string "\n" time-string)))
      (with-output-to-temp-buffer "*temp*"
        (princ (concat date-string "\n" time-string)))
-     (message (substitute-command-keys
+     (message "%s"
+             (substitute-command-keys
                (if one-window
                    (if pop-up-windows
                        "Type \\[delete-other-windows] to remove temp window."
                      "Type \\[switch-to-buffer] RET to remove temp window.")
                  "Type \\[switch-to-buffer-other-window] RET to restore old contents of temp window."))))))
                (if one-window
                    (if pop-up-windows
                        "Type \\[delete-other-windows] to remove temp window."
                      "Type \\[switch-to-buffer] RET to remove temp window.")
                  "Type \\[switch-to-buffer-other-window] RET to restore old contents of temp window."))))))
+
 (defun calendar-sunrise-sunset ()
   "Local time of sunrise and sunset for date under cursor.
 (defun calendar-sunrise-sunset ()
   "Local time of sunrise and sunset for date under cursor.
-Accurate to +/- 2 minutes."
+Accurate to a few seconds."
   (interactive)
   (if (not (and calendar-latitude calendar-longitude calendar-time-zone))
       (solar-setup))
   (let ((date (calendar-cursor-to-date t)))
     (message "%s: %s"
              (calendar-date-string date t t)
   (interactive)
   (if (not (and calendar-latitude calendar-longitude calendar-time-zone))
       (solar-setup))
   (let ((date (calendar-cursor-to-date t)))
     (message "%s: %s"
              (calendar-date-string date t t)
-             (solar-sunrise-sunset date))))
+             (solar-sunrise-sunset-string date))))
 
 (defun diary-sunrise-sunset ()
   "Local time of sunrise and sunset as a diary entry.
 
 (defun diary-sunrise-sunset ()
   "Local time of sunrise and sunset as a diary entry.
-Accurate to +/- 2 minutes."
+Accurate to a few seconds."
   (if (not (and calendar-latitude calendar-longitude calendar-time-zone))
       (solar-setup))
   (if (not (and calendar-latitude calendar-longitude calendar-time-zone))
       (solar-setup))
-  (solar-sunrise-sunset date))
+  (solar-sunrise-sunset-string date))
+
+(defcustom diary-sabbath-candles-minutes 18
+  "*Number of minutes before sunset for sabbath candle lighting."
+  :group 'diary
+  :type 'integer
+  :version "21.1")
 
 
-(defun diary-sabbath-candles ()
+(defun diary-sabbath-candles (&optional mark)
   "Local time of candle lighting diary entry--applies if date is a Friday.
   "Local time of candle lighting diary entry--applies if date is a Friday.
-No diary entry if there is no sunset on that date."
+No diary entry if there is no sunset on that date.
+
+An optional parameter MARK specifies a face or single-character string to
+use when highlighting the day in the calendar."
   (if (not (and calendar-latitude calendar-longitude calendar-time-zone))
       (solar-setup))
   (if (= (% (calendar-absolute-from-gregorian date) 7) 5);;  Friday
   (if (not (and calendar-latitude calendar-longitude calendar-time-zone))
       (solar-setup))
   (if (= (% (calendar-absolute-from-gregorian date) 7) 5);;  Friday
-      (let* ((sunset (solar-sunset date))
-            (light (if sunset
-                        (solar-adj-time-for-dst
-                         date
-                         (- sunset (/ 18.0 60.0))))))
-        (if (and light (calendar-date-equal date (car light)))
-            (format "%s Sabbath candle lighting"
-                    (apply 'solar-time-string (cdr light)))))))
+      (let* ((sunset (car (cdr (solar-sunrise-sunset date))))
+             (light (if sunset
+                        (cons (- (car sunset)
+                                 (/ diary-sabbath-candles-minutes 60.0))
+                              (cdr sunset)))))
+        (if sunset
+            (cons mark
+                 (format "%s Sabbath candle lighting"
+                    (apply 'solar-time-string light)))))))
+
+; from Meeus, 1991, page 167
+(defconst solar-seasons-data
+  '((485 324.96 1934.136)
+    (203 337.23 32964.467)
+    (199 342.08 20.186)
+    (182 27.85 445267.112)
+    (156 73.14 45036.886)
+    (136 171.52 22518.443)
+    (77 222.54 65928.934)
+    (74 296.72 3034.906)
+    (70 243.58 9037.513)
+    (58 119.81 33718.147)
+    (52 297.17 150.678)
+    (50 21.02 2281.226)
+    (45 247.54 29929.562)
+    (44 325.15 31555.956)
+    (29 60.93 4443.417)
+    (18 155.12 67555.328)
+    (17 288.79 4562.452)
+    (16 198.04 62894.029)
+    (14 199.76 31436.921)
+    (12 95.39 14577.848)
+    (12 287.11 31931.756)
+    (12 320.81 34777.259)
+    (9 227.73 1222.114)
+    (8 15.45 16859.074)))
+
+(defun solar-equinoxes/solstices (k year)
+  "Date of equinox/solstice K for YEAR.
+K=0, spring equinox; K=1, summer solstice; K=2, fall equinox;
+K=3, winter solstice.
+RESULT is a gregorian local date.
+
+Accurate to less than a minute between 1951 and 2050."
+  (let* ((JDE0 (solar-mean-equinoxes/solstices k year))
+         (T (/ (- JDE0 2451545.0) 36525))
+         (W (- (* 35999.373 T) 2.47))
+         (Delta-lambda (+ 1 (* 0.0334 (solar-cosine-degrees W))
+                            (* 0.0007 (solar-cosine-degrees (* 2 W)))))
+         (S (apply '+ (mapcar '(lambda(x)
+                                 (* (car x) (solar-cosine-degrees
+                                             (+ (* (car (cdr (cdr x))) T)
+                                                  (car (cdr x))))))
+                              solar-seasons-data)))
+         (JDE (+ JDE0 (/ (* 0.00001 S) Delta-lambda)))
+         (correction (+ 102.3 (* 123.5 T) (* 32.5 T T)))
+             ; ephemeris time correction
+         (JD (- JDE (/ correction 86400)))
+         (date (calendar-gregorian-from-absolute (floor (- JD 1721424.5))))
+         (time (- (- JD 0.5) (floor (- JD 0.5))))
+         )
+      (list (car date) (+ (car (cdr date)) time
+                          (/ (/ calendar-time-zone 60.0) 24.0))
+            (car (cdr (cdr date))))))
+
+; from Meeus, 1991, page 166
+(defun solar-mean-equinoxes/solstices (k year)
+  "Julian day of mean equinox/solstice K for YEAR.
+K=0, spring equinox; K=1, summer solstice; K=2, fall equinox; K=3, winter
+solstice.  These formulas are only to be used between 1000 BC and 3000 AD."
+  (let ((y (/ year 1000.0))
+        (z (/ (- year 2000) 1000.0)))
+    (if (< year 1000) ; actually between -1000 and 1000
+             (cond ((equal k 0) (+ 1721139.29189
+                                   (*  365242.13740 y)
+                                   (* 0.06134 y y)
+                                   (* 0.00111 y y y)
+                                   (* -0.00071 y y y y)))
+                   ((equal k 1) (+ 1721233.25401
+                                   (* 365241.72562 y)
+                                   (* -0.05323 y y)
+                                   (* 0.00907 y y y)
+                                   (* 0.00025 y y y y)))
+                   ((equal k 2) (+ 1721325.70455
+                                   (* 365242.49558 y)
+                                   (* -0.11677 y y)
+                                   (* -0.00297 y y y)
+                                   (* 0.00074 y y y y)))
+                   ((equal k 3) (+ 1721414.39987
+                                   (* 365242.88257 y)
+                                   (* -0.00769 y y)
+                                   (* -0.00933 y y y)
+                                   (* -0.00006 y y y y))))
+                      ; actually between 1000 and 3000
+             (cond ((equal k 0) (+ 2451623.80984
+                                   (* 365242.37404  z)
+                                   (* 0.05169 z z)
+                                   (* -0.00411 z z z)
+                                   (* -0.00057 z z z z)))
+                   ((equal k 1) (+ 2451716.56767
+                                   (* 365241.62603 z)
+                                   (* 0.00325 z z)
+                                   (* 0.00888 z z z)
+                                   (* -0.00030 z z z z)))
+                   ((equal k 2) (+ 2451810.21715
+                                   (* 365242.01767 z)
+                                   (* -0.11575 z z)
+                                   (* 0.00337 z z z)
+                                   (* 0.00078 z z z z)))
+                   ((equal k 3) (+ 2451900.05952
+                                   (* 365242.74049 z)
+                                   (* -0.06223 z z)
+                                   (* -0.00823 z z z)
+                                   (* 0.00032 z z z z)))))))
 
 ;;;###autoload
 (defun solar-equinoxes-solstices ()
 
 ;;;###autoload
 (defun solar-equinoxes-solstices ()
-  "Date and time of equinoxes and solstices, if visible in the calendar window.
+  "*local* date and time of equinoxes and solstices, if visible in the calendar window.
 Requires floating point."
   (let ((m displayed-month)
         (y displayed-year))
 Requires floating point."
   (let ((m displayed-month)
         (y displayed-year))
@@ -569,20 +1066,37 @@ Requires floating point."
             (if calendar-time-zone calendar-daylight-savings-ends))
            (calendar-time-zone (if calendar-time-zone calendar-time-zone 0))
            (k (1- (/ m 3)))
             (if calendar-time-zone calendar-daylight-savings-ends))
            (calendar-time-zone (if calendar-time-zone calendar-time-zone 0))
            (k (1- (/ m 3)))
-          (date (solar-equinoxes/solstices k y))
-          (s-hemi (and calendar-latitude (< (calendar-latitude) 0)))
-          (day (extract-calendar-day date))
-           (adj (solar-adj-time-for-dst
-                 (list (extract-calendar-month date)
-                      (truncate day)
-                      (extract-calendar-year date))
-                 (* 24 (- day (truncate day))))))
-      (list (list (car adj)
-                 (format "%s %s"
-                         (nth k (if s-hemi solar-s-hemi-seasons
-                                   solar-n-hemi-seasons))
-                         (apply 'solar-time-string (cdr adj))))))))
+           (d0 (solar-equinoxes/solstices k y))
+           (d1 (list (car d0) (floor (car (cdr d0))) (car (cdr (cdr d0)))))
+           (h0 (* 24 (- (car (cdr d0)) (floor (car (cdr d0))))))
+           (adj (dst-adjust-time d1 h0))
+           (d (list (car (car adj))
+                    (+ (car (cdr (car adj))  )
+                       (/ (car (cdr adj)) 24.0))
+                    (car (cdr (cdr (car adj))))))
+           ; The following is nearly as accurate, but not quite:
+          ;(d0 (solar-date-next-longitude
+           ;    (calendar-astro-from-absolute
+           ;     (calendar-absolute-from-gregorian
+           ;      (list (+ 3 (* k 3)) 15 y)))
+           ;    90))
+           ;(abs-day (calendar-absolute-from-astro d)))
+           (abs-day (calendar-absolute-from-gregorian d)))
+      (list
+       (list (calendar-gregorian-from-absolute (floor abs-day))
+             (format "%s %s"
+                     (nth k (if (and calendar-latitude
+                                     (< (calendar-latitude) 0))
+                                solar-s-hemi-seasons
+                              solar-n-hemi-seasons))
+                     (solar-time-string
+                      (* 24 (- abs-day (floor abs-day)))
+                      (if (dst-in-effect abs-day)
+                          calendar-daylight-time-zone-name
+                        calendar-standard-time-zone-name))))))))
+
 
 (provide 'solar)
 
 
 (provide 'solar)
 
+;;; arch-tag: bc0ff693-df58-4666-bde4-2a7837ccb8fe
 ;;; solar.el ends here
 ;;; solar.el ends here