太阳高度角计算
0时太阳高度角计算公式
0时太阳高度角计算公式
0时太阳高度角计算公式是通过天文学计算得出的。
该公式用于计算太阳在地平线上的高度角度数，即太阳的仰角。
高度角是指太阳从地平线升起时，与地平线的夹角。
0时太阳高度角计算公式的基本形式如下：
h = 90°- φ
其中，h是太阳的高度角，φ是观察者所在的纬度。
需要注意的是，这个公式只适用于0时（即太阳出现在地平线上方的时刻）。
如果需要计算其他时间的太阳高度角，需要考虑以下因素：
- 太阳的赤纬和时角
- 地球自转的影响
- 大气折射效应
这些因素将影响太阳在天空中的位置和高度角度数。
因此，需要使用更为复杂的公式和算法来计算太阳的高度角。
南京冬至日太阳高度角计算公式
南京冬至日太阳高度角计算公式南京的经度为东经118°46'，纬度为北纬32°03'。
冬至日是北半球一年中太阳高度最低的一天，因此冬至日的太阳高度角最小。
太阳高度角是太阳光线与地平面之间的夹角，以地平线为0°，垂直位置为90°。
太阳高度角的计算公式如下：h = arcsin(sin(δ) × sin(φ) + cos(δ) × cos(φ) × cos(H))其中h表示太阳高度角δ表示太阳赤纬φ表示观测地点的纬度H表示太阳时角。
首先计算太阳赤纬δ，可以使用儒略历日数计算公式：n=365.24×(年-2000)+0.25+日-1λ = M + 1.915 × sin(M) + 0.020 × sin(2M)δ = arcsin(sin(ε) × sin(λ))其中n表示儒略历日数M表示太阳的平均近点角λ表示太阳的黄经ε表示地球的赤道倾角。
接下来计算太阳时角H，可以使用以下公式：ω=15×(时+分/60+秒/3600-12)H=ω+λ-118.77其中ω表示时角。
最后，将计算得到的太阳高度角h代入上述太阳高度角计算公式即可求得南京冬至日太阳的高度角。
需要注意的是，上述公式中的时间单位应为世界时（UTC），计算得到的太阳高度角是理论上的值，实际观测时还需考虑大气折射等因素对太阳高度角的影响。
另外，冬至日的太阳高度角在南京的纬度下是负值，表示太阳在地平线下方，即无法直接看到太阳。
为了方便理解和计算，可以使用计算机程序或在线计算工具来求解南京冬至日的太阳高度角。
太阳高度角
赤纬算法
上述式子中都涉及太阳赤纬，太阳赤纬的算法如下： 由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ED）也可 以用与式（1）相类似的表达式表述，即： ED=0.3723+23.2567sin θ+0.1149sin 2θ－0.1712sin 3θ－0.758cos θ+0.3656cos 2θ+0.0201cos 3θ（5） 式中θ称日角，即 θ=2πt/365.2422（2） 这里t又由两部分组成，即 t=N－N0 （3） 式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月31日的积日为365， 闰年则为366，等等。 N0=79.6764+0.2422×（年份－1985）－INT〔（年份－1985）/4〕 （式中INT表示取整数部分，例如INT(3.25)=3）高度为0 °，表示正经历昼夜更替； 在昼半球上的各地太阳高度大于0°，表示白昼； 在夜半球上的各地太阳高度小于0°，表示黑夜。
变化规律
1、纬度变化规律：由太阳直射点所在经纬度向南北两侧递减。太阳直射点的纬度相差一度，正午太阳高度角 就减小一度。（推论：已知某一正午太阳高度角，一般有两条纬线等于此度数。）
定义
一般时间
正午时间
太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬（与太阳直射点纬度相等）以δ表示，观测地 地理纬度用φ表示（太阳赤纬与地理纬度都是北纬为正，南纬为负），地方时以t表示，有太阳高度角的计算公式：
sin h= sin φ sin δ+cos φ cosδ cos t
正午太阳高度角日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。时角是以正午12点为0度开始算，每 一小时为15度。即14点和10点分别为30度和-30度。日出日落时角度都为0，正午时太阳高度角最大（90°），时 角为0，以上的公式可以简化为：
正午太阳高度角计算题
正午太阳高度角计算题正午太阳高度角是指太阳在正午时刻相对于地平线的角度。
这个角度对于天文学、地理学和气象学都非常重要，因为它影响着太阳的辐射强度和地面的能量收入。
正午太阳高度角的计算涉及到太阳的位置和地球的几何关系。
太阳的高度角可以通过以下公式计算：sin(θ) = sin(δ) * sin(φ) + cos(δ) * cos(φ) * cos(H)其中，θ是太阳的高度角，δ是太阳的赤纬，φ是地点的纬度，H是太阳时角。
太阳的赤纬可以通过以下公式计算：sin(δ) = sin(ε) * sin(λ)其中，ε是地球的倾角，λ是太阳的黄经。
太阳的时角可以通过以下公式计算：H = 15 * (T - 12)其中，T是当地的真太阳时。
为了更好地理解这些公式，我们可以逐步计算正午太阳高度角的值。
首先，我们需要确定地点的纬度φ。
假设我们选择的地点是纬度为30°的城市。
然后，我们需要确定太阳的黄经λ。
黄经的值可以通过以下公式计算：λ = 360 * (N - 1) / 365其中，N是一年中的天数，从1到365。
假设我们计算的是一年中的第183天，即7月2日，那么N的值为183。
代入公式，我们可以得到λ的值。
接下来，我们需要确定地球的倾角ε。
倾角的值可以通过以下公式计算：ε = 23.45 * sin(360 * (284 + N) / 365)继续以上述的日期为例，代入公式，我们可以得到ε的值。
现在，我们可以计算太阳的赤纬δ。
代入上述得到的λ和ε的值，我们可以得到δ的值。
最后，我们需要确定当地的真太阳时T。
真太阳时是指当地的时钟时间与太阳在天空中通过本子午线的时间的差值。
为了计算T，我们需要知道当地的时区和经度。
假设我们选择的城市位于东经120°，时区为UTC+8。
那么当地的真太阳时可以通过以下公式计算：T = 当地标准时间 + (经度 - 120) / 15 = 当地标准时间 + (经度 - 120) / 15 + 8假设当地标准时间为12:00，代入公式，我们可以得到T的值。
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
正午太阳高度角计算公式：h=90°-|φ-δ|。
假设春分日某时刻太阳直射(0°，120°E)这一点，120°E经线上各点都是正午。
对于(0°，120°E)这点来说，它离太阳直射点的纬度距离是0°，它的太阳高度角就是90°。
太阳高度角公式一般时间太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。
太阳赤纬（与太阳直射点纬度相等）以δ表示，观测地地理纬度用φ表示（太阳赤纬与地理纬度都是北纬为正，南纬为负），地方时(时角)以t表示，有太阳高度角的计算公式：sinh=sinφsinδ+cosφcosδcost正午时间日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。
时角是以正午12点为0度开始算，每一小时为15度。
即14点和10点分别为30度和-30度。
日出日落时角度都为0，正午时太阳高度角最大（90°），时角为0，以上的公式可以简化为：sinh=sinφsinδ+cosφcosδ由两角和与差的三角函数公式，可得sinh=cos(φ－δ)因此，对于太阳位于天顶以北的地区而言，h=90°－(φ－δ)；对于太阳位于天顶以南的地区而言，h=90°－(δ－φ)；二者合并，因为无论是(φ－δ)还是(δ－φ)，都是为了求当地纬度与太阳直射纬度之差，不会是负的，因此都等于它的绝对值，所以正午太阳高度角计算公式：h=90°-|φ-δ|具体计算：还是举个例子来推导，假设春分日（秋分日也可，太阳直射点在赤道）某时刻太阳直射(0°，120°E)这一点，120°E经线上各点都是正午。
对于(0°，120°E)这点来说，它离太阳直射点的纬度距离是0°，它的太阳高度角就是90°。
另外一个观测点，（1°N，120°E）与太阳直射点的纬度差为1°此时，这一点的太阳高度角为89°（根据上面的公式h=90°-|φ-δ|）。
正午太阳高度角计算题
正午太阳高度角计算题
正午太阳高度角是指太阳在正午时刻（当太阳位于最高点时）与地平线之间的角度。
它可以用来确定太阳的高度和太阳照射的强度。
要计算正午太阳的高度角，可以使用以下公式：
h = 90° - φ + δ
其中：
h 是正午太阳的高度角（单位为度）；
φ是观察点的纬度（单位为度）；
δ是太阳的赤纬（单位为度）。
要计算δ的值，可以使用以下公式：
δ = 23.45° * sin [(360/365) * (284 + n)]
其中：
n 是从当年的1月1日开始计算的天数。
最后，将得到的δ值带入第一个公式中，结合现场的纬度值，即可计算出正午太阳的高度角。
需要注意的是，以上公式是在假设地球的轨道是一个椭圆形且太阳在地球的赤道上方时成立的。
实际上，地球的轨道是一个椭圆偏心率接近0的轨道，太阳的赤纬也会因为地球与太阳之间的相对运动而发生变化。
因此，以上公式只能提供一个近似值。
如果需要更精确的计算结果，可以考虑使用更复杂的模型。
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根据日期、时间和当地经纬度计算太阳天顶角和方位角的原理2012-07-16 11:25:57| 分类：精华文章(转) | 标签：太阳天顶角方位角太阳赤纬平均太阳时太阳方位角|字号大中小订阅转载中国气象科学研究院王炳忠研究员编写的《太阳辐射计算讲座》。
在开展野外试验的时候，经常需要知道当时的太阳天顶角和方位角，比如测量地物反射率时，需要知道太阳天顶角，来选择恰当的灰板反射率曲线。
进行地物BRDF测量时，更需要知道太阳天顶角。
太阳天顶角和方位角可以通过经纬仪实地测量得到，但是经纬仪携带不便。
只要知道当地经纬度和时间，就可以根据下文的原理，计算得到当时当地的太阳天顶角和方位角。
1日地距离地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的，太阳位于椭圆两焦点中的一个。
发自太阳到达地球表面的辐射能量与日地间距离的平方成反比，因此，一个准确的日地距离值R就变得十分重要了。
日地平均距离R0，又称天文单位，1天文单位=1.496×108km或者，更准确地讲等于149597890±500km。
日地距离的最小值（或称近日点）为0.983天文单位，其日期大约在1月3日；而其最大值（或称远日点）为1.017天文单位，日期大约在7月4日。
地球处于日地平均距离的日期为4月4日和10月5日。
由于日地距离对于任何一年的任何一天都是精确已知的，所以这个距离可用一个数学表达式表述。
为了避免日地距离用具体长度计量单位表示过于冗长，一般均以其与日地平均距离比值的平方表示，即ER=（r／r0）2，也有的表达式用的是其倒数，即r0／r，这并无实质区别，只是在使用时，需要注意，不可混淆。
我们得到的数学表达式为ER=1.000423＋0.032359sinθ＋0.000086sin2θ－0.008349cosθ＋0.000115cos2θ（1）式中θ称日角，即θ=2πt／365.2422（2）这里t又由两部分组成，即t=N－N0（3）式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月31日的积日为365，闰年则为366，等等。
N0=79.6764＋0.2422×（年份－1985）－INT〔（年份－1985）／4〕（4）2太阳赤纬角地球绕太阳公转的轨道平面称黄道面，而地球的自转轴称极轴。
极轴与黄道面不是垂直相交，而是呈66.5°角，并且这个角度在公转中始终维持不变。
正是由于这一原因形成了每日中午时刻太阳高度的不同，以及随之而来的四季的变迁。
太阳高度的变化可以从图1中形象地看到。
图中日地中心的连线与赤道面间的夹角每天（实际上是每一瞬间）均处在变化之中，这个角度称为太阳赤纬角。
它在春分和秋分时刻等于零，而在夏至和冬至时刻有极值，分别为正负23.442°。
图1地球绕太阳运行轨迹由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ED）也可以用与式（1）相类似的表达式表述，即：ED=0.3723＋23.2567sinθ＋0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cosθ＋0.3656cos2θ＋0.0201cos3θ（5）式中θ的含义与式（1）中的相同。
3时差真正的太阳在黄道上的运动不是匀速的，而是时快时慢，因此，真太阳日的长短也就各不相同。
但人们的实际生活需要一种均匀不变的时间单位，这就需要寻找一个假想的太阳，它以均匀的速度在运行。
这个假想的太阳就称为平太阳，其周日的持续时间称平太阳日，由此而来的小时称为平太阳时。
平太阳时S是基本均匀的时间计量系统，与人们的生活息息相关。
由于平太阳是假想的，因而无法实际观测它，但它可以间接地从真太阳时S⊙求得，反之，也可以由平太阳时来求真太阳时。
为此，需要一个差值来表达二者的关系，这个差值就是时差，以Et表示，即S⊙=S＋Et（6）由于真太阳的周年视运动是不均匀的，因此，时差也随时都在变化着，但与地点无关，一年当中有4次为零，并有4次达到极大。
时差也可以以式（1）相似的表达式表示：Et=0.0028－1.9857sinθ＋9.9059sin2θ－7.0924cosθ－0.6882cos2θ（7）上面，我们给出了3个计算式，从形式上讲，它们与一般书籍中给出的并无不同。
我们之所以又重新研究它，是因为以往的公式存在以下的通病：①对平年和闰年不加区分，一方面，这对闰年就不好处理，另一方面，闰年的影响有累计效应，会逐步增长；②即使是从当年天文年历查到的数值，也是格林尼治经度处0点时刻的数值，而我们所需要的数值，会因所在地点的地理经度以及具体时刻与表值有异而不同。
具体地讲，一般要进行如下3项订正：（1）年度订正：除非我们只用当年的天文年历值，此外均需使用此项订正，引入此项订正的原因就是一回归年的实际长度不是365日，而是365.2422日，但日历上只有整日，不可能有小数日。
假定我们选用的是1981年的表值，1982年再用时，就要加上－0.2（－0.2422）日的订正了。
这个订正到了1983年为－0.51（－0.4844）日，1984年为－0.7（－0.7266）日，但此年为闰年，多了1日，实际订正应为－0.7＋1=0.3（0.2734）日，1985年为0.0（0.0312）日，等等，余类推。
（2）经度订正：即使我们查阅的是当年的天文年历，也需此项订正。
在我国的地理经度范围内，各地的订正值是≤90°E－0.2日>90°E~<128°E－0.3日≥128°E－0.4日（3）时刻订正：要求同前一项。
即使在格林尼治当地，不同时刻也需加以订正。
各时段的订正值是：时段336－600600－824824－10481048－1312日＋0.2＋0.3＋0.4＋0.5时段1312－15361536－18001800－2024日＋0.6＋0.7＋0.8由于我国普遍采用的是北京时，它与格林尼治的地方时相差8小时，故具体到我国情况：时段（北京时）200－424424－648648－912912－1136订正值（日）－0.2－0.100.1时段1136－14001400－16241624－18481848－2112订正值0.20.30.40.5前面3个计算式，项数多计算麻烦，后面多项订正，更显繁琐。
为了方便实际应用，特编制如下仅含20句的BASIC语言程序，供使用：10input“经度，经分和年份”，JD，JF，NF20A=NF／4：K=2*3.1415926＃／365.242230N0=79.6764＋0.2422*（NF－1985）－INT（（NF－1985）／4）40input“月，日，时,分（按北京时）”，Y，R，S，F50B=A－INT（A）60C=32.870ifY≤2thenC=30.680ifB=0andY>2thenC=31.890G=INT（30.6*Y－C＋0.5）＋R100L=（JD＋JF／60）／15110H=S－8＋F／60120N=G＋（H－L）／24130=（N－N0）／K140式（1）150式（5）160式（7）170print“Er=”；Er；“Ed=”；Ed，“Et=”；Et180input“是否仍要计算y／n？”，W0190ifW=“Y”orW=“y”then10else200200end程序中50－90各句的目的在于计算当天的积日，100句是经度订正，110句是时刻订正，130句包含3年度订正的内容。
在太阳能利用中，最常见的是要求计算太阳高度和太阳方位。
太阳高度（h⊙）的计算公式为sinh⊙=sinδsinφ＋cosδcosφcosτ（8）式中，δ就是太阳赤纬角，即式（5）中的Ed，φ为当地的地理纬度，τ为当时的太阳时角。
φ值不难获得，且一旦确定，不会改变。
δ值的计算可以从前述程序中得到。
唯一需要说明的是太阳时角的计算。
其计算式为（9）这里时S和分F的符号均加上了⊙下标，表示是真太阳时，为了从北京时求出真太阳时，需要两个步骤：首先，将北京时换成地方时Sd：（10）式中，120°是北京时的标准经度，乘4是将角度转化成时间，即每度相当于4分钟，除60是将分钟化成小时。
其次，进行时差订正，即S⊙=Sd＋Et／60 （11）这里应该指出的是，时角是以太阳正午时刻为0点的，顺时针方向（下午）为正，反之为负。
太阳方位角的计算式为cosA=（sinh⊙sinφ－sinδ）／cosh⊙cosφ（12）由此可求出二个A值，第一个A值是午后的太阳方位，当cosA≤0时90°≤A≤180°当cosA≥0时0≤A≤90°第2个A值为午前的太阳方位，取360°－A。
实例：计算东经110°北回归线上1999年6月23日北京时12∶42的太阳高度角及当日的日落时的方位角。
计算：将JD=110，JF=0，NF=1999，Y=6，R=23，S=12，F=42，各参数输入运行中的程序；屏幕上立即显示：Er=1.0330，Ed=23.438，Et=－1.84将北京时12∶42换算成东经110°的地方时，利用式（10），可得Sd=12∶02加当日时差Et≈－2，得此时当地的S⊙=12∶00，将其代入式（9）得τ=0°，北回归线处φ=23.442°最后根据式（8）求得h⊙=89.966°读者可能产生疑问，为何在北回归线上，夏至日的中午时刻的太阳高度不等于90°，大家不妨变换NF 的输入值，看一看结果不仅都不等于90°，且各年之间还略有差异。
之所以会如此，是因为夏至不仅有日期，还有时刻，很难遇到夏至时刻在正午是12时的。
在计算日落时的方位角时，由于此时h⊙=0，所以式（12）的形式有所变化：cosA=－sinδ／cosφ（13）将已知参数代入，得cosA=－0.3977依照判据90°≤A≤180°，故A=113.44°。