对太阳高度角的了解及其计算方法
太阳高度角的计算
太阳高度角的计算---用于建筑设计计算日照时间一、太阳高度角hs求算公式Sinhs=sinδsinφ+cosδcosφcosω (1)式中δ为太阳赤纬，表示太阳光线与地球赤道面的夹角，一年四季每天都在变动着，冬至日δ=－23°27′，春分日和秋分日δ=0°，夏至日δ=23°27′；φ为测点纬度，如北京φ=39°48′、西安φ=34°18′、上海φ=31°10′、杭州φ=30°19′、临海φ=28°51′、福州φ=26°05′、台北φ=25°20′、广州φ=23°08′；ω为太阳时角，以当地正午为0°，上午为负，每小时－15°，下午为正，每小时+15°，ω在赤道面上每小时变化为=15°，ω所表示的是真太阳时，与时钟不同。
现举例计算于下：1．求北纬30°地方冬至日正午时刻和下午1时、2时（均指地方时）的太阳高度角。
①正午时刻太阳时角为0°，即ω=0°将δ=－23°27′、φ=30°、ω=0°代入（1）式得Sinh正午=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos0°=－0.3979×0.5+0.9175×0.8660×1=－0.19895+0.79456=0.5956h正午=36°33′（查正弦数学用表所得，下同）则北纬30°地方冬至日正午时刻的太阳高度角为36°33′；②下午1时(上午11时与此高度角同),太阳时角为15°，即ω=15°得Sinh下午1时=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos15°=－0.19895+0.79456×0.9659=－0.19895+0.7675=0.5685h下午1时=34°39′则北纬30°地方冬至日上午11时和下午1时（均指地方时，下同）的太阳高度角为34°39′；③下午2时(上午10时与此高度角同),太阳时角为30°，即ω=30°得Sinh下午2时=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos30°=－0.19895+0.79456×0.8660=－0.19895+0.6881=0.4892h下午2时=29°17′则北纬30°地方冬至日上午10时和下午2时的太阳高度角为29°17′；2．求浙江临海市冬至日正午和下午1时、2时（均指地方时）的太阳高度角。
太阳高度角计算原理
太阳高度角计算原理
太阳高度角是指太阳在天空中相对于地平线的高度，它是太阳位置的重要参数，可用于预测日照、气象、航空等领域。
太阳高度角的计算涉及到太阳位置、地球自转、地球公转等多个因素。
其中，太阳位置的确定是关键，一般采用日历和天文技术来计算。
具体地，太阳位置的计算需要用到太阳黄经、黄赤交角、地球自转角度等参数。
太阳黄经是指太阳在黄道上的经度，黄赤交角是指黄道与赤道的夹角，地球自转角度是指地球自转一周所转过的角度。
通过这些参数，可计算出太阳在赤道坐标系中的赤纬和赤经，从而得到太阳在天空中的位置。
太阳高度角的计算公式为：sin h = sin φ * sin δ + cos φ* cos δ * cos H，其中，h为太阳高度角，φ为观测点的纬度，δ为太阳赤纬，H为太阳时角。
这个公式可以用来计算太阳在任意观测点、任意时间的高度角。
总之，太阳高度角的计算是一个复杂的过程，需要多个参数的配合，但是它对于气象、能源、导航等领域都有着重要的应用价值。
- 1 -。
正午太阳高度角 的时间(季节)变化规律
南北回归线 之间 直射时
北回归线 及其以北 夏至 冬至
南回归线 及其以南 冬至 夏至
最小值
太阳直射在相反 半球回归线时
三、变化幅度
纬度带
南北回归线之间 回归线与极圈之间
变化幅度
由赤道向回归 线递增
计算方法
θ +23º26 ′
恒定值 46º 52′
极圈以内
由极圈向极点 递减
(90–θ) + 23º26 ′
-(θ- 23º26′) 最大值：90º 最小值：90º -(θ+ 23º26′)
H差= 46º 52 ′
规律b:回归线与极圈之间地区，一年中正午 太阳高度的差值为一个恒定值，即46º 52 ′
例2.计算秭归当地(约31ºN)在二至日时的 正午太阳高度角。
夏至日：90º - (31º - 23º 26′)=82º 26′
②北回归线及其以北的纬度带(23º 26′N-90º N)
每年夏至日H达最大值, 冬至日H达最小值。
C
③南回归线及其以南的纬度带(23º 26′S-90º S) 每年冬至日H达最大值，夏至日H达最小值
3.变化幅度 ——一年中正午太阳高度最大值、最小值的差值
以θ代表当地纬度，表示以下三个纬度带的变化幅度
正午太阳高度角 的时间（季节）变化规律
秭归一中
宋巍
一、正午太阳高度角（回顾）
1.什么是正午太阳高度角？
当地在正午即 12:00时的太阳高度角 （即当地经线与 直射点所在经线重合 时的太阳高度角）
O
2. 正午太阳高度角计算公式
H正午= 90°- 纬度差
(纬度差就是当地纬度与太阳直射点纬度的差值)
◆ 正午太阳高度角的大小判断方法 根据该地与直射点距离远近（纬度差值） 判断，远则小，近则大。
太阳高度角的大小及计算
B．是世界上海拔最低的大洲
C．被称为高原大陆
D．该大洲有世界上最大的淡水湖群
2、二分二至日太阳光线与地理位置关系
【例题5】下图是某城市冬、夏至日正午太阳照射情况示意图，读图回答1～2题：
【审题】图中只有2条代表二至日的两条太阳光线。 我们无从证明哪一条是夏至日，哪一条是冬至日。 说明知识考察的不是二至日太阳光线的特征。但全 年的太阳光线均应该位于二至日之间。如果我们再 将补画一条太阳光线（如下图中的红线）
一、太阳高度的概念
太阳光线与地面所成的夹角。
太阳光线
太阳高度角 地面
1. 太阳高度角的分布规律 （1）某时刻的空间分布 如下图所示，此时刻太阳直射点A的太阳高度角
为90°，从直射点向四周，随着球面的弯曲，太阳 高度角递减，呈同心圆状分布，晨昏线上的太阳高 度角为0°。
（2）日变化 随着地球的自转，太阳直射点沿纬线移 动，球面上各点的太阳高度角均不断发生 变化，其大小取决于该点到直射点的球面
H=90°-L（L为当地与直射点 的纬度距离）
α+H=90° 得到：α=L 计算：A项中光照图为夏至日， α=L=40°-23°26′=16°34′ B项中光照图为冬至日， α=L=40°+23°26′=63°26′ C和D项均为二分日， α=L=40° 【答案】A
H
B图 ： C图
H
H
H
H
H
D图
Байду номын сангаас
HH
H
可以看出，合理的是BD 【答案】BD
2、二分二至日太阳光线与地理位置关系
【例题5】下图是某城市冬、夏至日正午太阳照射情况示意
图，读图回答1～2题：
1．该城市的名称可能是
太阳高度角的计算
太阳高度角的计算1.某地某时的太阳高度角(α)=90°-(当地纬度-太阳直射点纬度)。
(注:北纬为正，南纬为负)如宁波(30°N)夏至日的太阳高度为:90°-(30°-23.5°)=83.5°；北京(40°N)冬至日的太阳高度为:90°-[40°-(-23°)]=26.5°;赤道春分日的太阳高度为:90°-(0°-0°)=90°;赤道冬至日的太阳高度为:90°-[0°-(-23.5°)]=113.5°,当太阳高度(α)＞90°时，则太阳高度应为180°-α，即为当地的太阳高度，因此赤道冬至日的太阳高度为:180°-113.5°=66.5°。
直射点的纬度＝1/2×（出现极昼的点最大的太阳高度＋该点最小的太阳高度）注：出现极昼时：①极点的最大的太阳高度＝该点最小的太阳高度②刚出现极昼的点最小的太阳高度=02.太阳直射点纬度=arcsin(sin23.5×sin到春分或秋分的天数）注:夏半年是到春分的天数，冬半年是到秋分的天数，夏半年为北纬，冬半年为南纬，arcsin 是反正弦函数，计算器上通常用sin的负一次方表示。
则太阳高度角=90°-(当地纬度-太阳直射点纬度）如7月9日武汉，距春分110天，太阳直射纬度=arcsin(sin23.5×sin110)=北纬22度，当地纬度为北纬30度，所以7月9日武汉正午太阳高度角为90-（30-22）=82度太阳直射点的移动在一年中并不是匀速的，而是靠近赤道时快，靠近回归线时慢，这也是我国大多数地方冬夏长，春秋短的原因。
另一方法就是，找一竖直于地面的物体，量出物体长度和影长，则太阳高度角=arctan(物体长/影长），arctan是反正切函数，计算器上通常用tan的负一次方表示。
正午太阳高度角计算公式推导过程
正午太阳高度角是指太阳在正午时（即太阳高度角达到最高值的时刻）相对于地平线的角度。
计算正午太阳高度角的公式是一种基本的天文学计算方法，对于测量太阳高度角和进行太阳能利用具有重要意义。
下面将介绍正午太阳高度角的推导过程，帮助大家更好地理解这一天文学计算方法。
一、正午太阳高度角的定义正午太阳高度角 (h) 是指太阳在正午时相对于地平线的角度。
在天文学中，太阳高度角是指太阳的位置与观测点的地平线之间的夹角。
正午太阳高度角的计算需要考虑观测点的纬度以及太阳的赤纬。
正午时，即当太阳经过观测点的子午线时，太阳高度角达到最大值。
二、正午太阳高度角的计算公式为了推导正午太阳高度角的计算公式，我们首先需要了解太阳在赤道平面上的运动。
在天球坐标系中，太阳在赤道平面上的运动可以用以下公式来描述：1. 太阳的赤纬角(δ) 是指太阳在天球上的纬度，其与地球的赤道面之间的夹角。
太阳的赤纬随着时间而变化，可以通过以下公式计算：δ = 23.45° * sin [360/365 * (d + 10)]其中，d表示一年中的第几天。
2. 观测点的纬度（φ）是指观测点所在地的纬度。
观测点的纬度对于太阳高度角的计算有很大的影响。
3. 正午太阳高度角的计算公式为：h = arcsin [sin(φ) * sin(δ) + cos(φ) * cos(δ)]其中，arcsin表示反正弦函数，φ为观测点的纬度，δ为太阳的赤纬。
三、推导过程下面我们将推导正午太阳高度角的计算公式。
为了简化推导过程，我们假设地球是一个完全圆球且地球的自转轴与轨道平面垂直。
1. 太阳在天球坐标系中的运动根据天文学的知识，太阳在天球上的位置是不断改变的，它以一年的周期在天空中运动，同时因地球自转而在天球上也有自己的运动。
2. 太阳的赤纬和地球的倾角太阳的赤纬随着时间变化，其变化规律可以用公式δ = 23.45° * sin [360/365 * (d + 10)] 来描述。
太阳高度角和日出日落时刻太阳方位角一年变化范围的计算
太阳高度角是指太阳离地平面的角度，对于日出和日落来说，太阳高度角等于0度。
太阳高度角的变化主要受到地球自转轴的倾斜度（地轴倾角）的影响，地轴倾角约为23.5度。
地球公转轨道的椭圆度也会对太阳高度角产生一定的影响。
在一年中，太阳高度角的变化是周期性的。
在春分和秋分的时候，太阳高度角在正午达到最大值，约为90度减去地轴倾角。
而在冬至和夏至时，太阳高度角在正午达到最小值，约为90度加上地轴倾角。
此外，在赤道附近的地区，太阳高度角的变化更加平缓，而在极地附近的地区，太阳高度角的变化更加剧烈。
计算两个显而易见的日期，即夏至和冬至的太阳高度角。
夏至时，太阳直射点位于北回归线上，即北纬23.5度，此时太阳高度角最大，约为90度加上地轴倾角23.5度，即113.5度。
相应地，冬至时，太阳直射点位于南回归线上，即南纬23.5度，此时太阳高度角最小，约为90度减去地轴倾角23.5度，即66.5度。
除了太阳高度角，太阳的方位角也会随着季节而变化。
太阳方位角是指太阳相对于观察者的位置，通常用正东方向为0度，正南方向为90度，正西方向为180度，正北方向为270度。
太阳方位角的计算需要考虑地球自转和公转的影响，以及观察者所在的经度和纬度。
在一年中，太阳方位角的变化也是周期性的。
在春分和秋分的时候，太阳方位角在正午达到最大值，即正南方向。
而在冬至和夏至时，太阳方位角在正午达到最小值，即正北方向。
此外，观察者所在的经度也会对太阳方位角产生影响，比如位于东经120度的观察者，在夏至时，太阳在正午的方位角约为80度，而在冬至时，太阳在正午的方位角约为160度。
为了计算太阳高度角和方位角的变化范围，可以采用数学模型和计算工具，如天文学软件或在线计算器。
这些工具可以根据地球自转、公转和观察者所在位置的参数，计算出太阳高度角和方位角在一年中的变化。
通过观察和分析计算结果，我们可以得出太阳高度角和方位角的最大值和最小值，以及变化的趋势。
高二地理太阳高度角知识点
高二地理太阳高度角知识点太阳高度角是地理学中一个重要的概念，它对于理解太阳在不同地区的高度变化以及日照时间的推算都具有重要的意义。
本文将从太阳高度角的概念、计算方法以及应用等方面进行介绍。
一、太阳高度角的概念太阳高度角是指太阳光线与地平线之间的夹角，它表示了太阳在天空中的高度。
高度角的大小取决于太阳在天空中的位置，不同时间、不同地点的太阳高度角都会有所不同。
太阳高度角的变化是由地球的自转和公转引起的。
二、太阳高度角的计算方法1. 太阳高度角的计算公式：太阳高度角的计算可以通过以下的公式进行推算：cosH = sinφ * sinδ + cosφ * cosδ * cosω其中，H表示太阳高度角，φ表示地点的纬度，δ表示太阳的赤纬，ω表示太阳时角。
2. 太阳高度角的计算步骤：（1）确定日期和时间，获取太阳的赤纬δ和时角ω的数值。
（2）确定地点的纬度φ的数值。
（3）代入计算公式，通过计算得出太阳高度角H的数值。
三、太阳高度角的应用1. 日照时间的推算：太阳高度角的变化对于日照时间的推算有着重要的作用。
当太阳高度角为0时代表着日出和日落的时间，而当太阳高度角为最大值时，则表示着正午时刻。
通过计算不同地区的太阳高度角，可以推算出日照时间的长短，为农业、旅游等领域的活动提供重要参考。
2. 太阳辐射能量的影响：太阳高度角的变化也直接影响着太阳辐射能量的强弱。
太阳高度角越大，太阳辐射能量越强，因此在不同纬度的地区，太阳高度角的变化对气温的影响也有所不同。
此外，太阳高度角的变化还会影响到地球上的风、云、降水等气象要素的变化。
3. 天文导航与定位：在航海、航空等领域中，太阳高度角的计算也有着重要的应用。
通过测量太阳高度角的变化，可以确定航行器所处的纬度和经度，从而实现航行导航和定位。
四、总结太阳高度角作为地理学中的重要知识点，对于理解太阳在不同地区的高度变化以及日照时间的推算具有重要的作用。
本文通过介绍太阳高度角的概念、计算方法以及应用等方面，希望能够帮助读者更好地理解和应用太阳高度角这一知识点。
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对太阳高度角的了解及其计算方法
作者：费云霞， 王春顺
作者单位：大庆市气象局
刊名：
中小企业管理与科技
英文刊名：MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME
年，卷(期)：2008(2)
被引用次数：2次
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9.艾彬.宋淑芳.季秉厚.宋进华手动跟踪方阵面上辐照度及曝辐量计算公式的推导[期刊论文]-太阳能学报2002,23(4)
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2.马月虹.刘霞.马彩雯.孙俪娜.史慧锋.姜鲁艳日光温室合理前后间距计算方法的分析与验证[期刊论文]-中国农机化学报 2013(5)
引用本文格式：费云霞.王春顺对太阳高度角的了解及其计算方法[期刊论文]-中小企业管理与科技 2008(2)。