太陽(yáng)高度角計(jì)算公式
來(lái)源:高考網(wǎng)整理 2023-01-31 17:55:42
太陽(yáng)高度角計(jì)算公式:α=90°-|β-γ|,其中α為正午太陽(yáng)高度角,β為觀察者所處的緯度,γ為太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度。太陽(yáng)高度角指的是正午的太陽(yáng)光線與地平面的夾角。
1太陽(yáng)高度角的計(jì)算公式是什么
一般時(shí)間
太陽(yáng)高度角隨著地方時(shí)和太陽(yáng)的赤緯的變化而變化。太陽(yáng)赤緯(與太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度相等)以δ表示,觀測(cè)地地理緯度用φ表示(太陽(yáng)赤緯與地理緯度都是北緯為正,南緯為負(fù)),地方時(shí)以t表示,有太陽(yáng)高度角的計(jì)算公式:
sin h= sin φ sin δ+cos φ cosδ cos t
正午時(shí)間
日升日落,同一地點(diǎn)一天內(nèi)太陽(yáng)高度角是不斷變化的。時(shí)角是以正午12點(diǎn)為0度開(kāi)始算,每一小時(shí)為15度。即14點(diǎn)和10點(diǎn)分別為30度和-30度。日出日落時(shí)角度都為0,正午時(shí)太陽(yáng)高度角最大(90°),時(shí)角為0,以上的公式可以簡(jiǎn)化為:
sin h=sin φ sin δ+cos φ cos δ
由兩角和與差的三角函數(shù)公式,可得
sin h=cos(φ-δ)
因此,
對(duì)于太陽(yáng)位于天頂以北的地區(qū)而言,h=90°-(φ-δ);
對(duì)于太陽(yáng)位于天頂以南的地區(qū)而言,h=90°-(δ-φ);
二者合并,因?yàn)闊o(wú)論是(φ-δ)還是(δ-φ),都是為了求當(dāng)?shù)鼐暥扰c太陽(yáng)直射緯度之差,不會(huì)是負(fù)的,因此都等于它的絕對(duì)值,所以正午太陽(yáng)高度角計(jì)算公式:
h=90°-|φ-δ|
具體計(jì)算:
還是舉個(gè)例子來(lái)推導(dǎo),假設(shè)春分日(秋分日也可,太陽(yáng)直射點(diǎn)在赤道)某時(shí)刻太陽(yáng)直射(0°,120°E)這一點(diǎn),120°E經(jīng)線上各點(diǎn)都是正午。
對(duì)于(0°,120°E)這點(diǎn)來(lái)說(shuō),它離太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度距離是0°,它的太陽(yáng)高度角就是90°。
另外一個(gè)觀測(cè)點(diǎn),(1°N,120°E)與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度差為1°
此時(shí),這一點(diǎn)的太陽(yáng)高度角為89°(根據(jù)上面的公式h=90°-|φ-δ|)。
。1°S,120°E)與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度差也是1°.因此,當(dāng)?shù)氐奶?yáng)高度角也是89°.
2什么是太陽(yáng)高度角
太陽(yáng)高度角是指對(duì)地球上的某個(gè)地點(diǎn)太陽(yáng)光入射方向和地平面的夾角。
專業(yè)上講,太陽(yáng)高度角是指某地太陽(yáng)光線與通過(guò)該地與地心相連的地表切面的夾角。當(dāng)太陽(yáng)高度角為90°時(shí),太陽(yáng)輻射強(qiáng)度最大;太陽(yáng)斜射地面程度越大(即太陽(yáng)高度角越。,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度就越小。
太陽(yáng)高度角簡(jiǎn)稱為“太陽(yáng)高度”(其實(shí)是角度,不是高度)。太陽(yáng)高度是決定地球表面獲得太陽(yáng)熱能數(shù)量的最重要的因素。我們用h來(lái)表示這個(gè)角度,它在數(shù)值上等于太陽(yáng)在地球地平坐標(biāo)系中的地平高度。
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