正午太阳高度角怎么算?

正午太阳高度角怎么算?
正午太阳高度角怎么算?

正午太阳高度角怎么算?
太阳光线与地面的夹角
H=90°-│α+/-β│
α是当地地理纬度
β是太阳直射点地理纬度
太阳视位置指从地面上看到的太阳的位置,用太阳高度角和太阳方位角两个角度作为坐标表示.太阳高度角指从太阳中心直射到当地的光线与当地水平面的夹角,其值在0°到90°之间变化,日出日落时为零,太阳在正天顶上为90°（本万年历中显示的高度角均已进行了蒙气差的订正,蒙气差值取自天文年历）.太阳方位角即太阳所在的方位,指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角,可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角.方位角以正南方向为零,由南向东向北为负,由南向西向北为正,如太阳在正东方,方位角为-90°,在正东北方时,方位为-135°,在正西方时方位角为90°,在正北方时为±180°.
实际上太阳并不总是东升西落,只有在春秋分两天,太阳是从正东方升,正西方落.在北半球,从春分到秋分的夏半年中,太阳从东偏北的方向升（方位角为-90°到-180°之间）,在西偏北的方向落（方位角为90°到180°之间）；而从秋分到下一年春分的冬半年中,太阳从东偏南的方向升（方位角为-90°到0°之间）,在西偏南的方向落（方位角为0°到90°之间）.
太阳高度角与地面的太阳光强弱密切相关.早晚与中午的光强有很大的差异,原因就在于太阳高度角的不同.在晴天条件下,太阳光的强弱与太阳高度角的正弦成正比.因此了解太阳高度角对分析地面的太阳光强、紫外线的强弱有重要的意义.
正午时（指当地真太阳时的正午.不是北京时间的中午12点,也不是地方平时的12点,而是太阳中心正好在子午线上的时间,也即太阳方位角由负值变为正值的瞬间）太阳高度角是一天中太阳高度角的最大值（除极地部分地区外）,夏季这个值较大,冬季较小,夏至时最大,冬至时最小.
太阳方位角决定了阳光的入射方向,决定了各个方向的山坡或不同朝向建筑物的采光状况.当太阳高度角很大（比如大于80°）时,太阳基本上位于天顶附近,这时太阳方位角的影响较小.
日梭万年历所显示的日落太阳方位角,指当地观测者所见的太阳中心正好下落到地平线时太阳的方位.其中已对大气的折射作用所产生的蒙气差（约为34’）作了订正,故日落时实际的太阳中心在地平线以下34’.因日出、日落时的太阳方位可近似地看作是关于正南方对称的,故日出时的方位角近似地可看作与日落时的方位角反号（如日落时为120°,则日出时约为-120°）.日出日落方位可以作为判断方向的一个可靠依据.

太阳高度角的计算问题是高一地理第一单元重点内容之一
重要程度仅次于日期时间计算问题
应 gst 的要求，我来讲解一下这个问题
其实，太阳高度角就是表示太阳高度的一种方法
我们经常说“懒猪，太阳都老高了，还不起床？！”
这个“太阳老高了”就是在描述太阳高度角
太阳高度角就是我们观察太阳的仰角
说得复杂点就是，太阳与我们所在点的连线...

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太阳高度角的计算问题是高一地理第一单元重点内容之一
重要程度仅次于日期时间计算问题
应 gst 的要求，我来讲解一下这个问题
其实，太阳高度角就是表示太阳高度的一种方法
我们经常说“懒猪，太阳都老高了，还不起床？！”
这个“太阳老高了”就是在描述太阳高度角
太阳高度角就是我们观察太阳的仰角
说得复杂点就是，太阳与我们所在点的连线同水平面（地平面）的夹角
比如，日出或者日落的时候，太阳正好在地平线上
这时候，太阳高度角就是零度
等到正午（地方时12点）的时候，太阳升到最高
这时候，太阳高度角达到一天最大值，被称为正午太阳高度角
其实夜晚的时候也有太阳高度角，只不过是负值罢了
不要觉得头疼，前面我只是要你明白太阳高度角是怎么回事
真正考试的时候绝对没这么复杂
一般情况，考的都是正午太阳高度角的计算问题
下面我们就来详细讲一下正午太阳高度角的计算
讲正午太阳高度角呢，首先要知道什么是正午
其实正午的定义呢，就是一天中太阳高度角最大的时刻（废话！）
换言之，就是某地地方时为12点时，该地就是正午时刻
再换言之，太阳直射点落在某条经线上时，该经线各地就是正午时刻
比如说，我在东经118度，那么太阳直射点落在东经118度时，我这里就正午了
需要明确，“正午”只和太阳直射点的经度有关，和纬度无关
好，下面我们就来正式的研究太阳高度角的影响因素
首先看看，正午太阳高度角的大小的年内变化
如果你生活在我国北回归线以北
（除了台湾、广东、广西、云南的南部地区及香港、澳门、海南都满足条件）
生活中你会发现这样的规律，就是：
一年中，夏天的时候，正午太阳高度角大一些（夏至日最大）
冬天的时候，正午太阳高度角小一些（冬至日最小）
这说明，随着太阳直射点在南北回归线间的来回运动
某地的正午太阳高度角是变化的
然后，我们再研究一下，如果太阳直射点固定
地球上不同纬度地区的正午太阳高度角一样大吗？
聪明的你显然知道，当然这是不一样的
那么好，我们研究太阳直射点纬度和当地纬度究竟是如何影响正午太阳高度角的
我们还是举个例子吧
比如，现在我们在你的脑袋正上方10米放一盏灯，假设它就是太阳啦
你站立在灯下，想要看到这盏灯，要怎么办？（仰头啊，笨蛋！）
我们仰头的仰角应该是90°，因为灯在你的正上方啊！
如果我们后退5步，再看灯（当然还得要仰头啦）
这时候我们仰头的仰角肯定要小于90°，因为灯就在我们前面啊
如下面所表示的：
★<<==这代表灯泡
|\
| \
| \
| \
灯泡直射点==>>|____\<<==这个角就是仰角
______________________________________<<==地平面
可以想象在以灯泡直射点为圆心，五步距离为半径的圆形上
各点观察灯泡的仰角是一样大的（没学过三角函数吗？）
我们设仰角为α，灯泡离地面的距离为ι，我们所在地与灯泡直射点距离为δ
由三角函数的知识，我们知道tanα＝ι/δ
也就是说当确定了灯泡离地面的距离和我们所在地与灯泡直射点距离后
灯泡高度角就确定了
我们的问题还是回到太阳上来
类似的，只要确定了太阳与地面的距离及我们与太阳直射点的距离
太阳高度角也就确定了
然而，由于太阳与地球距离非常遥远，所以，我们认为地球上各地与太阳的距离是一样的
这样我们得到了一个结论，请注意我下面这个结论
某时某地的太阳高度角大小只与当时当地与太阳直射点的距离有关
请注意这个结论！它使得我们只要掌握“距离”这个条件就能够求出太阳高度角
因为我们求的是正午太阳高度角，太阳直射点与该地是在同一条经线上的
所以，我们表示某地与太阳折射点的距离的时候用的单位不是km，而是纬度差
这样做的好处你马上会看到
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°）
我们可以发现这样一个规律，请注意：
某地与太阳直射点（所在纬线）的纬度差同该地正午太阳高度角互余
刚才我们举的例子是太阳直射点在赤道，这样一个特例，推广到一般情况也是成立的
比如，太阳直射点在北纬1°，那么北纬2°和赤道距离直射点的纬度差都是1°
所以，当天北纬2°和赤道各点的正午太阳高度就是90°-1°＝89°
把上面的规律表示成公式就是：
正午太阳高度角＝90°－该地与太阳直射点纬度差
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

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