太阳高度角简称太阳高度(其实是角度!)
对于地球上的某个地点,太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。太阳
高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。
我们用h来表示这个角度,它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。
太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以δ表示,观测地地理
纬度用φ表示,地方时(时角)以t表示,有太阳高度角的计算公式:
sin h=sin φ sin δ+sin φ cos δ cos t
日升日落,同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为零度,正
午时太阳高度角最大。
正午时时角为0,以上公式可以简化为:
sin H=sin φ sin δ+sin φ cos δ
其中,H表示正午太阳高度角。
由两角和与差的三角函数公式,可得
sin H=cos(φ-δ)
因此,
对于北半球而言,H=90°-(φ-δ);
对于南半球而方,H=90°-(δ-φ)。
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
这点离太阳直射点的纬度距离当然是0度啦(因为就是自己嘛)
此时,(0°,120°e)的太阳高度角就是90°(因为直射它嘛)
另外一个观测点,(1°n,120°e)与太阳直射点的纬度差为1度
此时,这一点的太阳高度角为89°(涉及立体几何计算,我就不详细推导了)
聪明的你肯定知道,(1°s,120°e)与太阳直射点的纬度差也是1度
因此,当地的太阳高度角也是89°!right!
同一时刻,下列各观测点,报告的太阳高度角度数如下:
南北纬2度(与太阳直射点相距2纬度):88°(=90°-2°)
南北纬3度(与太阳直射点相距3纬度):87°(=90°-3°)
南北纬10度(与太阳直射点相距10纬度):80°(=90°-10°)
南北纬30度(与太阳直射点相距30纬度):60°(=90°-30°)
南北纬80度(与太阳直射点相距80纬度):10°(=90°-80°)
南北纬90度(与太阳直射点相距90纬度):0°(=90°-90°)
但是,这个“纬度差”的计算可是有讲究的:
设太阳直射点纬度为θ°,观测点纬度δ°
如果θ与δ在同一半球,则“纬度差”为|θ-δ|(θ减δ差的绝对值)
如果θ与δ在异半球,则“纬度差”为θ+δ
说起来好像很麻烦,其实只要脑袋里有个地球的模型就简单了
比如太阳直射点是北纬10°,观测点是北纬30°,纬度差当然是20°
如果太阳直射点是南纬10°,观测点是北纬30°,纬度差当然是40°
事实上,计算“正午太阳高度角”,根本就不要考虑“正午”这个因素
只要用90°减去观测点与太阳直射点的纬度差,得出的就是正午太阳高度角。
行了,就写这么多吧,即使你前面都没搞明白也没关系,只要你记住一个公式
正午太阳高度角=90°-该地与太阳直射点纬度差
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+0.3656cos
2θ+0.0201cos3θ(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〕
★<<==这代表太阳
|\
| \
| \
| \
太阳直射点==>>|____\<<==这个角就是太阳高度角
______________________________________<<==地平面
正午太阳高度变化的一般规律:
从太阳直射点地(此处为90°)所在纬度向南北递减,减少的度数等于当地地理纬度与直射点纬度之差(一南纬、一北纬地区的差,为其数值之和)。
由于太阳直射点在南北回归线之间移动,所以:
1、在回归线之间的地区,一年有两次太阳直射机会,此时正午太阳高度最大,为90°。太阳直射南北回归线时出现极小值。其中除赤道两个极小值都是最小值外,其它地区以太阳直射另一半球回归线时最小。
2、在回归线之外的地区,可含南北回归线,在太阳直射本半球回归线时最大,直射另一半球回归线时最小。
例如,北京约在北纬40°,在北半球夏至,太阳直射北回归线,此时这里的正午太阳高度最大,约为73.5°;在冬至,太阳直射南回归线,此时这里的正午太阳高度最小,约为26.5°。
因为地球的公转致使一年内太阳在地球的直射点在南北回归线之间往复一次。以北半球北回归线穿过的地区为例:一年中当太阳光直射北回归线时,正值我国北方的夏至节气,正午太阳在头顶正上方,即太阳高度角为90°,为一年中的最大值;当太阳光直射南回归线时,正值我国北方的冬至节气,此时的太阳高度角为23.5°,为一年之中的最小值。总之,是由于地球的公转导致的太阳高度角的变化和一年四季的划分!
黄赤交角23.5度.
太阳直射点以一年为周期在南北回归线之间移动。夏至日太阳直射北回归线(北纬23.5度),北回归线以北正午太阳高度达到最大,南回归线以南正午太阳高度达到最小。冬至日太阳直射南回归线(南纬23.5度),南北情况与夏至时相反。其余时间是这两个状态的过渡。
黄赤交角的存在!因为每天正午的太阳高度角最大.黄赤交角使太阳直射点南被移动,随季节的变化而改变,楼上所说的都是在指太阳直射点的不同,太阳直射点的正午太阳高度最大,但毕竟只有一处而已!
正午是一天中太阳最高的时刻。
这个最高的高度随季节变化。冬至的时候最低,正午的太阳能从向南的窗户射进大半间屋子,夏至的时候只照进窗台一点点。
这个最高的高度还和你所在的纬度有关。如果你在北回归线上,北纬23.5度,夏至时分正午的太阳在头顶上,它的高度是90度;再往北,随纬度升高,正午时分太阳的高度越低。怎样计算一个地区的正午太阳高度角
某一地区的正午太阳高度角的大小,决定了该地的太阳辐射量的多少,那么,一个地区的正午太阳高度角是否可计算出来呢?
我们已经知道,地球绕太阳公转,由于地轴的倾斜,地轴与轨道平面始终保持着大概66`34'的夹角,这样,才引起太阳直射点在南北纬23`26’之间往返移动,并决定了太阳可能直射的范围:春,秋分日,太阳直射赤道---即直射点的纬度为0`;冬至日,太阳直射南回归线--即直射点的纬度为23`26’S;夏至日,太阳直射北回归线--即直射点的纬度为23`26’N。如果某地的纬度已经知道,依据下面的公式就可以计算出此地的正午太阳高度角的大小:
H=90`-纬差(纬差是指某地的地理纬度与当日直射点所在纬度之间的差值)
例如:A地的纬度为40`N,求A地夏至日的正午太阳高度。
夏至日太阳直射的纬度为23`26’N,与A地的纬度差=40`-23`26’=16`34’,那么H=90`-16`34’=73`26’。
如果求A地冬至日的正午太阳高度。冬至日太阳直射的纬度为23`26’S,与A地的纬度差=40`+23`26’=63`26’,那么H=90`-63`26’=26`34’。
计算公式:
H=90°-∣α-β∣
*α为太阳直射点的纬度,β为所求纬度(β当地为夏半年取正值,冬半年取负值)
太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角,所以是角度值
太阳高度就是太阳光与地面所成的夹角(小于或等于90°)。也可以说是我们看太阳时的仰角。
当地时间12点时的太阳高度也叫正午太阳高度。