同一纬度的太阳高度相等吗
2016-12-31 · 知道合伙人教育行家
同一纬度的地方时不相等 ,同一经度的地方时相等,同一经度的太阳高度角不相等,同一纬度的太阳高度角相等。
概念: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地球地平坐标系中的地平高度。
太阳高度角计算方法:
H当地=90°—纬度差(所求地点纬度与直射点所在纬度的纬差)
[*同一半球,纬度相减,反之相加]
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:
sin h=sin φ sin δ+cos φ cos δ cos t
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。日出日落时角度都为0,正午时太阳高度角最大,时角为0,以上的公式可以简化为:
sin h=sin φ sin δ+cos φ cos δ
由两角和与差的三角函数公式,可得
sin h=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当然是0°啦(因为就是自己嘛)它的太阳高度角就是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°
此时,这一点的太阳高度角为89°(根据上面的公式h=90°-|φ-δ|)
(1°S,120°E)与太阳直射点的纬度差也是1°
因此,当地的太阳高度角也是89°!
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°(与太阳直射点相距2°):88°(=90°-2°)
南北纬3°(与太阳直射点相距3°):87°(=90°-3°)
南北纬10°(与太阳直射点相距10°):80°(=90°-10°)
南北纬30°(与太阳直射点相距30°):60°(=90°-30°)
南北纬80°(与太阳直射点相距80°):10°(=90°-80°)
南北纬90°(与太阳直射点相距90°):0°(=90°-90°)
3太阳赤纬的算法
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+23.2567sinθ+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〕
(式中INT表示取整数部分,例如INT(3.25)=3)
4太阳高度表示昼夜状态
在晨昏线上的各地太阳高度为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。
5正午太阳高度角的变化规律
1:纬度变化规律:由太阳直射点所在纬纬度向南北两侧递减。可推知与太阳直射点的纬度相差一度,正午太阳高度角就减小一度。(进一步可得出:已知某一正午太阳高度角,一般有两条纬线等于此度数)。
例如:太阳直射20oN,这天全球正午太阳高度角就从20oN向南北两侧逐渐递减,19oN的正午太阳高度角就等于89o。
2:季节变化规律:太阳直射点移来时渐增,移去时渐减(太阳直射点相对某地所在纬线而言)。例如:对于31oN的地区,在12月22日(冬至日)至6月22日(夏至日)这段时间,正午太阳高度角渐增,6月22日(夏至日)至12月22日(冬至日)这段时间,正午太阳高度角渐减。
小结:
A:整个南或北半球,正午太阳高度角能同时达全年最小值(该半球的冬至日),但不能同时达全年最大值。
B:南北回归线之间的地区,太阳直射时达全年最大值,而非该半球的夏至日。
C:南北回归线上一年一次最大值(该半球的夏至日)和最小值(该半球的冬至日);南北回归线之间的地区一年两次最大值(太阳直射时)、一次最小值(该半球的冬至日),但赤道一年各两次。
D:回归线以外的地区,一年各一次最大值(该半球的夏至日)和最小值(该半球的冬至日)。
2024-02-20 广告
太阳高度是从直射点开始90°向四周逐渐减小。
如果要说一样,应该说正午太阳高度。
其它楼,请不要误导。