正午太阳高度角计算及应用

正午太阳高度角变化及应用正午太阳高度角是指在正午时刻，在地平线上的太阳和天顶的连线与地球赤道面的夹角，它是一个重要的地理和天文量。

该角度在漫长的历史中被用于测定纬度和时区，同时也被广泛用于定位、气象预报和能源产业的规划。

太阳高度角的变化受多种因素的影响，如时间、地点和季节，这些因素的综合作用会导致太阳高度角的变化规律。

在本文中，将详细介绍太阳高度角的变化规律及其应用。

一、太阳高度角的变化规律太阳高度角从日出时刻开始逐渐增大，到正午时刻达到最大值，然后逐渐减小，最终在日落时刻消失。

每日的太阳高度角变化规律大致呈现一个钟形曲线，这一规律对于人们的生活和工作有着重要的影响。

1. 时间的影响太阳高度角的变化是随着时间的推移而发生的，每天太阳在天空中的位置一直在变化。

在北半球，太阳的高度角最大值发生在正午时刻，而在南半球，太阳的高度角最大值则发生在南十二时刻。

在地球赤道附近地区，由于存在较小的倾斜角度，太阳高度角变化幅度较小。

2. 地点的影响太阳高度角的变化还受地点的影响，不同地点的太阳高度角变化规律有所不同。

在南极洲，由于其接近南极点，太阳高度角的变化规律与北半球相反，即最大值发生在南十二时刻。

在高纬度地区，由于地球倾斜角度较大，太阳高度角的变化幅度也较大。

3. 季节的影响季节也是影响太阳高度角变化的一个重要因素，太阳高度角的变化规律与季节变化规律密切相关。

在夏季，太阳高度角较高，日照时间较长；而在冬季，太阳高度角较低，日照时间较短。

二、太阳高度角的应用1. 确定纬度太阳高度角的测量对于地球的定位非常重要，因为它可以用来确定地球的纬度。

通过观测太阳高度角的变化规律，可以推算地球位于赤道还是南北半球，以及位于北半球的纬度。

这对于地质勘探、探险和旅行有着重要的意义。

2. 确定时区由于太阳高度角的变化规律随着地点的不同而有所差异，因此它也可以用于确定时区。

当太阳高度角达到最大值时，误差最小，此时可以通过对比地方时和标准时来确定所在的时区。

正午太阳高度规律性知识总结及解题应用河北省邢台市邢台学院地理科学系陈霁冰风水规划研究室原创。

专业从事高考地理命题研究、风水规划设计、四柱命理预测邮编054001.邮箱：与正午太阳高度有关的知识是重要的考点内容之一，现将有关规律性的知识总结如下。

一、正午太阳高度角的空间变化规律及应用【知识链接】①全球正午太阳高度的分布规律：从太阳直射点所在纬度分别向南北两侧递减; 离直射点越近，正午太阳高度越大，反之愈小；直射点所在半球昼长夜短，另一半球则昼短夜长。

②二分二至日的正午太阳高度分布规律应特别注意区分。

例1.在图1中，横坐标表示某日正午太阳高度，纵坐标表示纬度。

读图回答1~2题。

—c—a—b【解析】夏至日太阳直射23° 26' N北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中最大值，故应选a、d。

太阳直射北回归线，北半球昼最长夜最短，且纬度越高昼越长，故应选B.【答案】(1) a、d (2) B二、正午太阳高度角的年变化规律及应用【知识链接】①回归线之间的地区：正午太阳高度的最大值为90°,每年有两次太阳直射现象，即一年中有两次正午太阳高度最大值。

②回归线上，正午太阳高度的最大值为90°,每年有一次太阳直射现象，即一年中有一次正午太阳高度最大值。

③回归线至极点之间的地区，正午太阳高度的最大值小于90°,每年没有太阳直射现象，一年中有一次正午太阳高度最大值。

④北回归线以北的纬度带，每年夏至日达最大值，冬至日达最小值。

⑤南回归线以南的纬度带，每年夏至日达最小值，冬至日达最大值。

例2.假设M地( 0°,30°E)、N(23°26' S, 30°E)两地正午太阳高度分别是H和下列说法正确的是()A.耳和H N不可能在同一天达最小值 B .每年总有某一时刻H=H NC.每年约有9个月H M>H D •任何时刻都有F M>H N【解析】正午太阳高度的大小取决于该地与太阳直射点之间的纬度差，离直射点越近，正午太阳高度越大，反之愈小。

太阳高度（正午太阳高度）的变化规律及应用1. 变化规律（1）太阳高度的分布规律：直射点的太阳高度为90°，由此向四周呈同心圆递减（如下图甲）。

直射点所在经线上的太阳高度值为各点对应纬度上的最大太阳高度，即正午太阳高度，其变化特点是直射点向南北两侧递减（如下图乙）。

其值大小由如下公式决定：H=90°－|φ±δ|（当地纬度±太阳直射点纬度）（H为正午太阳高度，φ为某地纬度，δ为直射点纬度，若φ与δ在赤道同侧取“－”，不同侧则取“＋”）（2）最值：直射北回归线，北回归线及其以北地区达一年中最大值，整个南半球达一年中最小值；相反，直射南回归线时，南回归线及其以南地区达一年中最大值；整个北半球达一年中最小值。

（3）极点太阳高度的变化：极昼时期，太阳高度全天都不变（如下图甲），始终等于直射点纬度，其值的年变化幅度解于0°～23°26/。

（4）极圈及其以内地区的太阳高度的变化：从日变化看，极昼期间，全天太阳高度始终都大于或等于零度，其中极圈上在0点时刻有太阳高度为0的时刻（如图乙），极圈到极点之间的地区，其太阳高度全天始终都大于零度（如图丙）；从年变化看，北半球是随太阳直射点北移而增大，南半球反之，其最大值由公式H=90°－|φ±δ|决定。

（5）其他纬度的太阳高度变化：都是日出日落时为0，12点最大，12点前递增，12点后递减。

特殊之处是：赤道上的太阳高度是6点和18点为0（如图丁），其最大太阳高度的年变化范围是[66°34′，90°]。

2.太阳高度的应用（1）推算纬度：根据公式： H=90°－|φ±δ|，可求任意地点的地理纬度。

（2）推算地方时：一天中太阳高度达最大值处的地方时为12时；春秋分时，太阳高度为0处的地方时为6时或18时，赤道上太阳高度为0处的地方时为6时或18时。

（3）推算城市的楼间距：若某地楼高为h，楼间距s，纬度为φ，则该楼与处于其背阳一侧房屋的楼间距s=cot（90°－φ－23°26′）。

正午太阳⾼度⾓的计算及应⽤巧⽤正午太阳⾼度⾓慈利四中地理组周德华正午太阳⾼度⾓计算公式是⽤来计算在某时、某地正午时太阳⾼度的公式。

在⾼三地理复习中，此类问题经常出现，⽽且许多资料书上其公式的写法也不⼀样，解释也有差别，有些同学往往不知所从。

其实，万变不离其宗。

⾸先要能够理解该公式，知其然；能知道该公式的来源，知其所以然，那么相关问题的解答就会很简单。

以下是我从教以来对该公式的分析和总结，希望对⾼考学⼦们有所帮助，也希望各位同⾏能提出积极的意见共勉。

⼀、什么是正午太阳⾼度（H）太阳光线与地平⾯的交⾓叫做太阳⾼度⾓，简称太阳⾼度。

太阳位于天顶时，它的⾼度为90°，称为直射；太阳⾼度⼩于90°，⽽⼤于0°时为斜射；太阳位于地平线时，它的⾼度为0°。

在⼀⽇内，太阳位于上中天（即当地地⽅时为12时）时，其⾼度达到最⼤值，称为“正午太阳⾼度”（H）。

⼆、正午太阳⾼度的计算公式：H=90º-|φ±δ|（H为正午太阳⾼度，φ为当地纬度，δ为直射点的纬度，φ、δ永远取正值）同减异加（即φ、δ在同半球时两者相减，在不同半球时两者相加）“±”取法：同减异加如以慈利（29°N）为例，求出⼆分⼆⾄⽇时的正午太阳⾼度。

解答：夏⾄⽇，δ为23.5°N，与慈利同在北半球，则H1=90º-|29°-23.5°|=84.5°冬⾄⽇，δ为23.5°S，与慈利在不同半球，则H2=90º-|29°+23.5°|=37.5°春秋分⽇，δ为0°，直射⾚道，则正午太阳⾼度即为90°减去当地的纬度，H3=90º-29°=61°由于公式中遵循的是同减异加，因此对于那些不要定量计算只要定性判断的题⽬⽆需通过取点计算进⾏⽐较，只需在太阳直射点的回归运动图上观察太阳直射点和某地所在纬线的直线距离的长度变化：直线距离越长正午太阳⾼度越⼩，直线距离越短正午太阳⾼度越⼤；两者相交，距离为零，此⽇的正午太阳⾼度是当地的全年最⼤值，为直射（90°）。

正午太阳高度角的计算与应用太阳高度角指的是太阳光线与地平线的夹角，它的计算与应用在日常生活和科学研究中都具有重要的作用。

本文将为大家介绍正午太阳高度角的计算方法以及其在气象学、地理学和测量学等领域的应用。

一、计算方法1.基本概念```///////---------地平线```2.计算方法sin h = sin φ * sin δ + cos φ * cos δ * cos（ωt）其中，h表示太阳高度角，φ表示纬度，δ表示太阳赤纬，ωt表示时角。

这个公式是基于球面三角学的原理推导出来的。

纬度φ指的是地点与地球赤道之间的角度，可以通过GPS或地理坐标确定。

太阳赤纬δ指的是太阳光线与地球赤道的夹角，根据日期和地点的变化而变化。

时角ωt指的是当地时钟时间与正午的时间差，通常以度数表示。

太阳高度角的计算还可以使用在线计算器或专门的天文软件进行。

这些工具能够根据地理位置和日期，自动计算出正午的太阳高度角。

二、应用领域1.气象学太阳高度角的计算对气象学具有重要意义。

太阳高度角的变化与太阳直射角度有关，将影响到太阳辐射的强度，从而影响到气温、降雨和气象条件等方面。

气象学家可以通过计算太阳高度角来预测天气变化，例如：雷暴发生的可能性、天空云量等。

此外，太阳高度角还可用于计算太阳辐射的强度，从而为太阳能利用和太阳能发电提供依据。

2.地理学太阳高度角与地球的日照强度和气候有关。

地理学家可以通过计算太阳高度角，确定地理区域的日照时长，从而影响到气候和生态环境等方面。

此外，太阳高度角还可用于地球表面温度的研究，有助于寻找合适的农业种植区域和气候适应策略。

3.测量学太阳高度角对测量学也有重要意义。

在大地测量、导航和遥感等领域，准确测算太阳高度角可以提高测量精度。

例如，定位系统和GPS导航等技术，需要借助于太阳高度角来确定位置和方向。

另外，太阳高度角还被广泛应用于摄影、建筑设计和太阳能设施的规划等方面。

摄影师可以根据太阳高度角来选择合适的拍摄时间，以获得理想的光线效果。

正午太阳高度角的计算及应用正午太阳高度角是指太阳正午时所处的天顶角，它是太阳在天空中的位置和高度的一个重要参数。

计算和应用正午太阳高度角对于太阳光的照射、建筑物的设计、农业生产等方面具有重要的意义。

本文将介绍正午太阳高度角的计算方法以及在实际应用中的一些例子。

首先，我们来介绍一下正午太阳高度角的计算方法。

正午太阳高度角的计算涉及到太阳的赤纬、地理纬度和地球的倾斜角度等参数。

其中，太阳的赤纬是指太阳所在的黄道坐标系与赤道坐标系的夹角，可以通过天文观测数据或天文计算软件来获取。

地理纬度是指观测点所处的地球纬度，可通过地理位置信息来获得。

地球的倾斜角度是指地球自转轴和公转轴的夹角，其数值大约为23.5度。

根据这些参数，正午太阳高度角的计算公式如下：sin(θ) = sin(δ) * sin(φ) + cos(δ) * cos(φ) * cos(ω)其中，θ为正午太阳高度角，δ为太阳赤纬，φ为地理纬度，ω为时角。

太阳的赤纬和时角可以通过一些简单的公式来计算。

太阳赤纬的计算公式如下：δ = 23.45° * sin(360° * (284 + n) / 365)其中，n为当前日期与一年中第一天的天数之差。

时角的计算公式如下：ω=15°*(12-t)其中，t为当地的标准时与太阳当地时之差，可通过经度和时区来计算。

通过这些公式，我们可以计算出正午太阳高度角的数值。

正午太阳高度角的数值一般在0度到90度之间，如果是北半球，夏至时太阳高度角最大，约为69度；冬至时太阳高度角最小，约为21度。

如果是南半球，情况相反。

1.太阳能的利用：太阳能热水器和太阳能发电系统需要在太阳高度角较大的时候将太阳能吸收得更多，因此在设计和安装时需要考虑太阳高度角的影响，使太阳能收集器或发电板能够面对太阳的方向。

2.建筑物的遮阳设计：正午太阳高度角的大小会影响建筑物上方的遮阳设备使用的效果。

在高纬度地区，应尽量减小正午太阳高度角较大的时间段对建筑物的照射，这可以通过选择合适的建筑材料、设计合理的遮阳设备等来实现。

夏至日正午太阳高度角计算公式夏至日正午太阳高度角的计算公式为：
高度角= 90° -纬度+赤纬
其中，纬度是指观测地点的纬度，赤纬是指太阳在赤道上的投影
角度。

需要注意的是，这个公式是基于理想地球模型和理想太阳模型的
计算结果。

在实际情况中，由于地球的自转轴倾斜以及地球轨道的离
心率等因素的影响，夏至日正午太阳高度角的实际数值可能会有所偏差。

除了夏至日正午，其他时间的太阳高度角可以根据以下公式计算：高度角= sin(纬度) * sin(赤纬) + cos(纬度) * cos(赤纬) * cos(时角)
其中，时角是指太阳与地球地方子午线的角度差，可以根据经度
和当地时间计算得到。

另外，太阳高度角与太阳的直射辐射以及地表温度等因素密切相关，对于一些特定的应用，如太阳能发电、气象预报等，需要更精确的太阳高度角计算模型。

在实际应用中，可以使用专业的气象和天文软件来计算太阳高度角。

正午太阳高度角的计算与应用太阳高度角是指太阳光线和水平线之间的夹角，是一个重要的天文学概念。

正午太阳高度角是在太阳正午时刻的太阳高度角，也是太阳当天最高点的高度角。

正确计算和应用正午太阳高度角对于天文学、测量学、地理学、气象学以及建筑设计等领域都具有重要意义。

太阳高度角的计算可以通过多种方法，其中一种较为简便的方法是使用经纬度和日期的关系来计算。

以下是一个简单的计算过程：1.首先确定经纬度。

经度指定所在位置的东西方向偏移，范围从0到180度，西经为负值，东经为正值。

纬度指定所在位置的南北方向偏移，范围从0到90度，南纬为负值，北纬为正值。

2.根据日期来确定一年中的第几天。

一年被分为365天，1月1日为第1天，12月31日为第365（或366）天。

3.根据经纬度和日期来计算太阳的高度角。

根据日地运动轨迹及球体几何关系，可以通过一定的公式来计算太阳高度角。

一个常用的简化公式是杨-朱公式：sinH = sinφ * sinδ + cosφ * cosδ * cosH其中，H为太阳高度角，φ为纬度，δ为太阳赤纬，上式中的sin、cos使用弧度形式。

4.将计算结果转换为角度单位。

将计算得到的太阳高度角转换为度数，可以方便地对计算结果进行理解和比较。

1.天文学研究。

正午太阳高度角是太阳当天最高点的高度角，对于研究太阳运动轨迹、太阳磁场等天文学问题具有重要意义。

通过观测正午太阳高度角的变化，可以了解地球自转、公转、倾斜等参数的变化情况。

2.测量学和地理学。

正午太阳高度角可以用于测量地球表面上地点的经纬度。

通过观测太阳的高度角以及已知的时间和日期信息，可以利用三角函数关系计算出地点的纬度和经度。

3.气象学。

正午太阳高度角的变化与气候、季节密切相关。

太阳高度角的变化对气温、日照、辐射等气象因素具有重要影响。

通过对正午太阳高度角的观测，可以了解气候和季节的特点，为气象学研究提供数据支持。

4.建筑设计。

太阳高度角是建筑设计中一个重要的参数。

谈谈正午太阳高度计算公式的掌握及运用曾繁开广东省五华县水寨中学 514400太阳高度是太阳高度角的简称，是太阳光线与地面的夹角（即太阳在当地的仰角）。

正午太阳高度就是一日内最大的太阳高度，它的大小随太阳直射点南北移动而有规律地变化。

某地正午太阳高度的计算公式：H=90°-︱φ±δ︱注意，式中H为正午太阳高度；90°表示直射点的正午太阳高度；φ为当地地理纬度，永远取正值；δ为直射点的纬度，当地夏半年（某地与太阳直射点在同一半球。

注：本文中的半球都指南北半球，下同）取“－”，冬半年（某地与太阳直射点不在同一个半球）取“＋”。

为何要用绝对值的符号？如果没有绝对值的符号，在热带地区，当夏半年当地纬度小于直射点的纬度时，φ－δ小于0，即H大于90°，与现实不符，太阳高度是不可能大于90°。

正午太阳高度的计算，是高中地理教学的重点和难点，更是高考重点考查的知识点。

此公式是计算正午太阳高度的基本公式，因此应该充分理解，深入剖析，方能灵活运用。

一、借助几何图形，充分掌握公式太阳是比地球大得多的一颗恒星，它以面光源的形式射向地球，即射向地球的太阳光可看成是一束平行光。

同一经线上地方时相同，某地的正午与太阳直射点同是地方时12点，即两地在同一经线上。

因此，通常借助太阳直射点的太阳高度（90°）及其纬度计算另一地点的正午太阳高度或纬度。

正午太阳高度的计算公式，可借助几何图形掌握之。

以北半球甲地为例，夏半年某日和冬半年某日的正午太阳高度分别如图1（A）、（B）所示：图１根据正午太阳高度由太阳直射点分别向南北两侧递减和常常把太阳当作一个光源点的原理，还可以画成更简单的变式示意图。

如图１(A)变式为图２(A)，图1(B)变式为图2(B)。

注意此时应把地面看成是平面而不是球面。

图２在实际解题过程中往往可借助这种简式示意图进行“口算”。

尤其是涉及太阳能热水器集热板的倾角、南北两楼之间的距离和影子长短等问题的计算，利用这种简式示意图，就显得非常直观，从而方便计算。

太阳直射角度计算公式原理
太阳直射角度计算公式：H（正午太阳高度角）=90度-（已知角度+或-23度26分），同半球相减，不同半球相加。

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，所以原理是：
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。