太阳高度角计算公式是什么?
1、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= sinφsinδ+cosφcosδcos t。
2、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:sin h=sinφsinδ+cosφcosδ。
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)。
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|。
H=90º-|当地纬度±直射点纬度|。
正午太阳高度角计算公式,既H=90º-|当地纬度±直射点纬度|,H代表当地正午太阳高度,当地纬度指所要求某地的纬度,直射点纬度是指此时直射点所在的纬度,如果当地纬度与直射点纬度在同一半球用减号,若在不同半球用加号,然后取绝对值。
公式中有三个变量:H、当地纬度、直射点纬度,知道三者其中的两个,求第三个变量。三个变量中H一般通过物体高度和物体影子长短间接告诉或者直接告诉;当地纬度通过经纬线图告诉;直射点纬度通过日期、极昼极夜范围或者晨昏线与经线的夹角间接告诉。
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。
例如:太阳直射20°N,这天全球正午太阳高度角就从20°N向南北两侧逐渐递减,19°N的正午太阳高度角就等于89°。
即19°N的正午太阳高度=90°-(太阳直射点-该地纬度)=90°-(20°-19°)=89°。
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31°N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。