太阳高度角计算和应用
太阳高度角的计算---用于建筑设计计算日照时间
太阳高度角的计算---用于建筑设计计算日照时间一、太阳高度角hs求算公式Sinhs=sinδsinφ+cosδcosφcosω (1)式中δ为太阳赤纬，表示太阳光线与地球赤道面的夹角，一年四季每天都在变动着，冬至日δ=－23°27′，春分日和秋分日δ=0°，夏至日δ=23°27′；φ为测点纬度，如北京φ=39°48′、西安φ=34°18′、上海φ=31°10′、杭州φ=30°19′、临海φ=28°51′、福州φ=26°05′、台北φ=25°20′、广州φ=23°08′；ω为太阳时角，以当地正午为0°，上午为负，每小时－15°，下午为正，每小时+15°，ω在赤道面上每小时变化为=15°，ω所表示的是真太阳时，与时钟不同。
现举例计算于下：1．求北纬30°地方冬至日正午时刻和下午1时、2时（均指地方时）的太阳高度角。
①正午时刻太阳时角为0°，即ω=0°将δ=－23°27′、φ=30°、ω=0°代入（1）式得Sinh正午=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos0°=－0.3979×0.5+0.9175×0.8660×1=－0.19895+0.79456=0.5956h正午=36°33′（查正弦数学用表所得，下同）则北纬30°地方冬至日正午时刻的太阳高度角为36°33′；②下午1时(上午11时与此高度角同),太阳时角为15°，即ω=15°得Sinh下午1时=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos15°=－0.19895+0.79456×0.9659=－0.19895+0.7675=0.5685h下午1时=34°39′则北纬30°地方冬至日上午11时和下午1时（均指地方时，下同）的太阳高度角为34°39′；③下午2时(上午10时与此高度角同),太阳时角为30°，即ω=30°得Sinh下午2时=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos30°=－0.19895+0.79456×0.8660=－0.19895+0.6881=0.4892h下午2时=29°17′则北纬30°地方冬至日上午10时和下午2时的太阳高度角为29°17′；2．求浙江临海市冬至日正午和下午1时、2时（均指地方时）的太阳高度角。
正午太阳高度角的计算及应用
A.23º26′
B.66º34′
C.90º
D.45º
⑵该地的纬度是--------------------------------------（ D ）
① 23º26′N ② 21º34′N ③ 25º26′S ④ 68º26′S
A. ①②
B.②③
C.③④
D.②④
α
集热管 β
调 节
α杆
例2.当地（42ºN）冬至日应把太阳能热水器如何调整， 才能最大限度利用太阳能？
解：冬至日当地正午太阳高度α为 24º 34′
热水器集热管的倾角 β=90º—α 即 β =90º—24º34′ =65º26′
集热管 β
水箱
调 节
α杆
例3.某校所在地(120ºE、40ºN)安置一台太阳能热水器， 为充分利用太阳能，根据太阳高度的季节变化调整 其支架倾角。通过计算判断下列四图做法是否正确。
1.正午太阳高度分布的基本规律是什么？
2.当地正午太阳高度最大值和最小值分别出现 在什么时候？
90 60 30
0
N
① ② ③
60
30
0
30
60
正午太阳高度的分布规律
90 60
30
0
S
一、正午太阳高度角的简便计算
α= 90°- 纬度差
(纬度差就是所求地点与太阳直射点相隔的纬度数)
例1.计算当地(大约42ºN)在二分二至日时的正午太阳高度角。
A 16º34′
B 63º26′
C 40º
D 23º26′
2、房地产开发中前后楼间距与楼高的关系
楼高H与楼间距最小值L（保证冬至日后楼能够得到光照） 的关系是：tanα= H/L
太阳高度角的实际应用
太 阳 高 度 角 的 测 量 与 运 用
太阳高度角的实际应用
一、判断所在地区的纬度 二、确定地方时 三、确定房屋的朝向 四、判断日影长短及方向 五、估算楼距的合理性 六、计算热水器的太阳直射点位置一定时，如果我们能够知道当地的正午太阳高度角，就可 以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度角就相差多少度” 的规律，利用公式H=90-纬度差，求出当地的地理纬度。
四、判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为 0；正午太阳高度角越大，日影越短；反 之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。
日影永远朝向背离太阳的方向。 1、北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影 最长，夏至日最短； 2、南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影 最长，冬至日最短； 3、回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南，冬至日朝向正北； 4、直射时日影最短(等于0)。
六、计算热水器的安装角度
太阳能热水器集热面与太阳光线垂直；太阳能热水器集热面与地面的夹角 同正午太阳高度互余。 为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角， 使太阳光与受热板之间成直角。其倾角和正午太阳高度角的关系为 α＋h ＝ 90°(如图所示)。
谢谢大家！
二、确定地方时
当某地太阳高度达一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。
12:00
三、确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。 北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；南回归线以南的地区， 正午太阳位于北方，房屋朝北。
北 北 南 南
五、估算楼距的合理性
在楼房建造时，保持合理的楼距，才能保证后面楼房底层全年见到阳光。 要达到这个条件，需满足当地一年中太阳高度角最小时，后面楼房底层 可见到太阳光，则全年可见。
太阳高度角的计算与应用
太阳高度角的计算与应用计算太阳高度角需要考虑地球自转和公转的影响，同时还需要考虑纬度、时间、日期和地球倾角等因素。
一般采用天文学中的天圆运动模型来计算太阳高度角，该模型假设地球为球体，太阳绕地球运动，光线垂直射入地球表面。
h = arcsin(sin(δ)sin(φ) + cos(δ)cos(φ)cos(ω))其中，h表示太阳高度角，δ表示太阳赤纬，φ表示地理纬度，ω表示当地时角。
太阳高度角的应用非常广泛。
首先，它在地理学中用于确定地球表面的气候带、季节和日晷时间等。
由于地球表面的气候和季节变化与太阳高度角的变化有关，因此通过太阳高度角的计算，可以知道不同地区和不同季节的太阳辐射强度、日照时间和气温分布等。
其次，太阳高度角在天文学中用于确定太阳的位置和运动轨迹。
通过观测太阳高度角的变化，可以确定太阳的升起、达到最高点和落下的时间，并能够推断出太阳所处的地理位置。
此外，在气象学中，太阳高度角的计算对于研究大气的辐射传输过程、太阳辐射和天气的变化等也具有重要作用。
通过计算太阳高度角，可以估算地面的太阳辐射量，从而预测天气变化、确定太阳能利用的效率和规划太阳能发电站的位置等。
在建筑设计中，太阳高度角的计算是确定建筑物朝向和采光设计的重要依据。
通过计算太阳高度角，可以确定太阳在不同季节和时间段的照射角度，进一步确定建筑物的窗户位置、遮阳设施和采光设计，以提高建筑物的能源利用效率和舒适性。
总而言之，太阳高度角的计算与应用在地理学、天文学、气象学和建筑设计等领域都具有广泛的用途。
它不仅可以帮助我们研究世界的气候和季节变化，还能为天文学的研究提供重要的数据，并对气象预报、能源利用和建筑设计等方面提供参考和决策依据。
太阳高度角计算和应用
（五）、极图上及极图内正午与日出的影子特点
例1：右图是地球运行到远日点附近某地在一天中 太阳高度的变化情况，据此回答：
(1) 该日太阳直射点所在的纬度 A．23°N B．23°26′N C．23°S
D．23°26′S′
(2) 刚出现极昼点的纬度为： A．90°N B．67°N C．66°34′S D．67°S （3）该地的地理纬度可能为： A．20°N B．70°N C．20°S D．66°34′S ABB
某学校（100°E）地理兴趣小组，在平地上用立竿见影的方法， 逐日测算正午太阳高度，如图A，垂直一根2米长杆OP，正午时 测得杆影长0K，通过所学知识可算出正午太阳高度。图B为其测 得的该地一年的杆影长变化情况，图C为该地一年中昼夜长短的 变化情况。
42．阅读下面气2）1010或1012，晴朗干燥。 （3）不同。①、②两处虽然同处 赤道上，但①处为盆地，全年高温多雨，形成热带雨林气候；②处由于海拔升高，气温 下降、降水减少，形成热带草原气候。 （4）abc，降温减湿、增温增湿。
赤道：66034/≤H≤900
南北回归线上：43008/≤H≤900
图中两条曲线分别代表哪个地方的正午太阳高度变 化曲线？ 里约热内卢，圣保罗，开罗，广州，新奥尔良、 澳大利亚的珀斯。
南北极圈：00 ≤H≤460 52/
下图是甲、乙两地太阳高度变化曲线。下图1反映的 是甲地正午太阳高度的年变化，图2反映的是位于北 半球的乙地在夏至日太阳高度的变化情况。读图回 答23～24题。
1）图示为________（1月、7月）气压分布图，此时北回归线四周盛 行_______风。 （2）A处气压值可能为_______________，B处此时天气特征为 __________________。 （3）①、②两处的气候类型是否相同，为什么？ （4）下图中abcd四种气候在非洲大陆有分布的是__________（填代 号），③、④两处的洋流分别对沿岸气候产生的影响是 _____________、______________。
正午太阳高度角的计算及应用
正午太阳高度角的计算及应用蔡思琼2011年10月17日1.正午太阳高度分布的基本规律是什么？2.当地正午太阳高度最大值和最小值分别出现在什么时候？0°23°26´N 23°26´S 66°34´N 66°34´S 90°´N 90°´S 夏至日90°0°夏至日：太阳直射北回归线。
纬度变化：全球正午太阳高度自北回归线向南北两侧递减。
季节变化：●北回归线及其以北各纬度，正午太阳高度达全年最大值；●南半球各纬度，正午太阳高度达全年最小值。
0°23°26´N 23°26´S 66°34´N 66°34´S 90°´N 90°´S夏至日二分日90°0°春分日和秋分日：太阳直射赤道。
全球正午太阳高度自赤道向南北两侧递减。
0°23°26´N 23°26´S 66°34´N 66°34´S 90°´N 90°´S 夏至日二分日冬至日90°0°冬至日：太阳直射南回归线。
纬度变化：全球正午太阳高度自南回归线向南北两侧递减。
季节变化：南回归线及其以南各纬度，正午太阳高度达全年最大值北半球各纬度，正午太阳高度达全年最小值。
同一时刻：全球正午太阳高度自自太阳直射点向南北两侧递减。
（随纬度变化）同纬度地区：正午太阳高度相等且随季节变化正午太阳高度的季节变化规律——年变化规律①回归线之间的地区：正午太阳高度最大值为90°，全年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值。
正午太阳高度角及其应用
下图为”某校旗杆正午影端位置一年内变动示 意图”。 1。该校所处的纬度为 A.66.5°N C.23.5°S
B B.23.5°N D.66. 5° S
下图为”某校旗杆正午影端位置 一年内变动示意图”。 2.旗杆影端位于②位置时的日期可能为 A.3月21日 B.6月22日 D C.9月23日 D.12月22日
B．乙＞丙＞甲＞丁
C．乙＞丙＞丁＞甲
D．丁＞丙＞乙＞甲
找出直射点的位置，离直 射点越近，H越大
【例2】下列日期中，北京正午太阳 高度最小的是 A. 5月1日 D B. 6月1日 C. 10月1日 D. 1月1日
距离直射点越近，正午太阳高度角越大 利用回归运动图找出直射点大致位置
同一地点，正午太阳高度角有季节变化
四. 四季的更替 1.天文四季： 立足于太阳高度和昼夜长短的季节变化。 夏季：一年中白昼较长、正午太阳高度较大的季节 冬季：一年中白昼较段、正午太阳高度较小的季节 春秋季节是冬夏两季的过渡季节 北温带的一些国家依据气候实际状况划分。 2.气候四季： 春季：3、4、5月 夏季：6、7、8月 秋季：9、10、11月 冬季：12、1、2月
由于OP垂直于地平面L
o
3
H=∠ 1= 90° -（∠ 2-∠ 3）
计算 Q点的正午 太阳高度 3 2
1 H Q
H=∠ 1= 90° -（∠ 2+∠ 3）
H=90°-｜当地纬度＋（－）直射点纬度｜ （同减异加） 地点 纬度 正午太阳高度角
夏至日
学校 北京 里约热 内卢 23.5°N 40°N 23°S 90° 73.5° 43.5°
探究：下列各组城市的正午太阳高度角 A组：汕头（23.5°N）和北京（40°N） B组：曼谷（13°N） 和雅加达（6°S） C组：圣保罗（23.5°S）和悉尼（33°S） 一年中什么时间最大，什么时间最小？ 什么时间段在增大，什么时间段在减小？
正午太阳高度角的变化及应用
节能建筑
利用正午太阳高度角的变化，可 以设计出更节能的建筑，例如采
用太阳能采暖和制冷系统。
采光优化
通过了解正午太阳高度角的变化， 可以优化建筑物的采光设计，提
高室内光照效果和舒适度。
太阳能利用
太阳能电池板
光伏发电
太阳能发电站的选址与建设
• 太阳能发电站利用太阳能电池板将太阳能转化为电能。为了最 大化太阳能的收集和转化效率，太阳能发电站的选址和建设需 要考虑当地的正午太阳高度角。通常选择在阳光充足、地势平 坦且无遮挡物的地方建设太阳能发电站，以确保太阳光能够垂 直照射到太阳能电池板上，从而提高光电转化效率。
太阳钟
利用太阳光投影的原理，通过太阳光在物体上产生的影子来 指示时间。由于正午时分太阳高度角最大，影子最短，因此 太阳钟通常以正午时分为准点。
日晷
利用太阳光在直立物体上产生的影子来指示时间。日晷的设 计需要考虑当地的正午太阳高度角，以确保准确度。
太阳能热水器的安装角度
• 太阳能热水器是一种利用太阳能来加热水温的装置。为了最大化吸收太阳能，太阳能热水器的安装角度需要与当地的正午 太阳高度角相匹配。在正午时分，太阳光直射地面，此时太阳高度角达到最大值，太阳能热水器的吸热效率也最高。
储热系统设计
结合太阳高度角的变化规律，合理设计储热系统，确保在太阳辐射不足时仍能提供稳定 的热源。
THANKS
感谢观看
正午太阳高度角的变化及 应用
• 正午太阳高度角的基本概念 • 正午太阳高度角的变化对地球的影响 • 正午太阳高度角在日常生活中的应用
• 正午太阳高度角在科学实验中的应用 • 正午太阳高度角在工程技术中的应用
太阳高度角计算和应用
太阳高度角计算和应用太阳高度角是个关于地理位置、日期和时刻的值，可以通过一些数学模型和公式计算得到。
太阳高度角的计算一般基于经度、纬度、日期、时刻和海拔等参数。
下面将介绍一种常用的计算公式，称为逆时角公式（reverse hour angle formula）。
逆时角公式可以用来计算太阳的高度角：sin(θ) = sin(δ) * sin(φ) + cos(δ) * cos(φ) * cos(H)其中，θ表示太阳高度角，δ表示太阳的赤纬角，φ表示观测点的纬度，H表示太阳赤经的小时角。
逆时角公式的计算可以分为以下几个步骤：1.计算太阳的赤纬角δ：太阳的赤纬角是指太阳光线与地球赤道面的夹角，可以通过日期和时刻的参数计算得到。
2. 根据观测点的纬度φ，计算cos(φ)和sin(φ)。
3.计算太阳赤经的小时角H：太阳赤经是指太阳光线与地球子午线平面的夹角，可以根据时刻的参数计算得到。
4.将计算得到的赤纬角δ、纬度φ和小时角H带入逆时角公式中，即可得到太阳的高度角θ。
1.太阳能利用：太阳能是一种可再生能源，是清洁、无污染的能源。
太阳高度角对太阳能的利用非常重要，可以通过计算太阳高度角来确定太阳能电池板的倾斜角度，以最大程度地吸收太阳能。
2.天文学：天文学研究中，太阳高度角是很重要的参数，可以通过太阳高度角来确定天文观测点的可见区域，规划观测工作。
3.导航和地理测量：太阳高度角可以用来确定观测点的经纬度，通过测量太阳高度角和知道日期和时刻的参数，可以计算出观测点的位置。
4.气象学：太阳高度角是气象学中一个重要的参数，可以用来推算太阳辐射的强度和分布，进而影响地面的气温、湿度等气象要素。
5.建筑设计：太阳高度角可用于建筑设计中的天窗、阳台、景观等位置的规划，以确保充分利用自然采光和遮阳，提高室内环境的舒适性。
总结起来，太阳高度角的计算和应用在各个领域都具有重要的意义。
通过计算太阳高度角，可以帮助我们更好地利用太阳能，规划天文观测，确定地理位置，理解气象变化，以及进行建筑设计等。
太阳高度角计算及距离计算
太阳高度角计算及距离计算太阳高度角是指太阳光线所形成的夹角与地平线之间的夹角。
它是一个关键参数，对于太阳能系统的设计、日地计算以及地理学研究等领域都有重要的应用。
太阳高度角的计算可以通过使用地理位置以及日期和时间等信息来进行。
sin(α) = sin(δ)sin(φ) + cos(δ)cos(φ)cos(H)其中，α是太阳高度角，δ是太阳赤纬，φ是地理纬度，H是太阳时角。
太阳赤纬的计算公式为：δ = asin(sin(ε)sin(λ))其中，ε是倾斜角度，λ是黄道经度。
太阳时角的计算公式为：H=(LST-12)*15其中，LST是当地标准时间。
1.获取所需信息：地理位置（纬度和经度），日期和时间。
2.将日期和时间转换为世界时（UT）或格林尼治时间（GMT）。
3.根据经度计算地方时（LST），即将GMT转换为当地标准时间。
地方时可以通过以下公式计算：LST=UT+(经度/15)+E其中，E是等式时差，用于校正由于地球椭球形状引起的日时差。
4.根据日期和时间计算太阳赤纬和倾斜角度。
太阳赤纬可以通过以下公式计算：δ = asin(sin(ε)sin(λ))倾斜角度可以通过倾斜面的朝向和倾角来确定。
5.计算太阳时角。
太阳时角可以通过以下公式计算：H=(LST-12)*156. 根据公式sin(α) = sin(δ)sin(φ) + cos(δ)cos(φ)cos(H)计算太阳高度角。
在距离计算方面，太阳高度角还可以用于估算物体与太阳之间的距离。
太阳高度角越高，物体与太阳的距离就越近。
这可以通过太阳高度角的几何关系来推导。
假设物体与太阳之间的距离为d，太阳高度角为α，则有以下几何关系：sin(α) = R / (R + d)其中，R是地球半径。
通过解这个方程，可以计算出物体与太阳之间的距离。
总结起来，太阳高度角的计算是通过使用地理位置、日期和时间等信息来进行的。
它对于太阳能系统的设计和效率有着重要的影响。
太阳高度角计算和应用专题
太阳高度角计算和应用专题正午太阳高度变化规律图解太阳高度是太阳光线相对地面的夹角(即太阳在当地的仰角),在太阳直射点处太阳高度最大,为90°,在晨昏线上则为0°。
而正午太阳高度就是各地一日内最大的太阳高度，也即地方时为12点的太阳高度。
正午太阳高度的变化包括同一时间随纬度的变化和同一地点（纬度）在一年中随季节的变化。
由于这两种变化的直接原因都是太阳直射点的回归运动（如图1左），因此，要理解和掌握正午太阳高度的变化规律需要从太阳直射点和正图1午太阳高度变化的关系来入手。
图2是平行的太阳光线照射在球面上的状况，从中可以得出正午太阳高度的一些基本规律（H表示正午太阳高度，下同）。
H D＜H B＜H A＞H C＞H E表明：从纬度分布看，太阳直射点所在纬度正午太阳高度最大，并由此向南北两侧递减，在太阳直射点南北两侧的对称点上，正午太阳高度相等。
H A＞H C＞H E，H A＞H B＞H D表明：距离太阳直射点所在纬度近时，正午太阳高度大，反之正午太阳高度小。
下面通过图解来分析正午太阳高度的变化规律，帮助学生直观掌握、理解其基本规律。
首先对图1左图进行转换，将图中经线圈的右半部“拉直”，可得到图1右图。
两图均表示夏至日太阳直射北回归线，冬至日太阳直射南回归线，春分日和秋分日（以下简称二分日）太阳直射赤道。
这里以图1右图为基础来深入分析正午太阳高度的季节变化规律和纬度分布规律。
（一）正午太阳高度的季节变化规律这里我们分六个方面进行分析。
假设P为满足条件的任意一地点，H1，H2，H3分别表示夏至日、二分日、冬至日时P地的正午太阳高度，H4为太阳直射南北回归线之间某地P 时的正午太阳高度。
1．赤道地区：由图3可以看出，二分日时太阳直射赤道，此时赤道地区正午太阳高度（H2）达最大值90°，二至日正午太阳度（H1和H3）达最小值。
以春分日为起点，正午太阳高度变化为：图32．赤道与北回归线之间地区：由图4可以看出，H4大于H1和H2又大于H3，在夏至日前后P 地各有一次直射，此时正午太阳高度达最大值（H4），冬至日时正午太阳高度达最小值（H3）。
太阳高度角报告
太阳高度角报告引言太阳高度角是指太阳光线与水平面之间的夹角，它是太阳在天空中的位置的一种度量。
太阳高度角的变化对于地球上的许多自然和人类活动都具有重要的影响。
本报告将介绍太阳高度角的定义、计算方法以及其应用。
定义太阳高度角是指太阳光线与水平面之间的夹角。
在地学和天文学中，太阳高度角通常用于描述太阳在天空中的位置。
太阳高度角的单位通常是度，范围从0°（太阳在地平线上）到90°（太阳直接在头顶）。
太阳高度角还可以用弧度来表示，其中2π弧度等于360度，即一个完整的圆。
计算方法根据地球的自转和公转运动，太阳高度角的计算可以采用不同的方法。
以下是两种常用的计算方法：1.简化计算方法简化计算方法常用于一般应用中。
在这种方法中，太阳高度角的计算基于当地的纬度、地球的倾斜角度以及太阳时间。
根据这些参数，可以使用一些简化的公式来计算太阳高度角。
例如，在一年中的特定日期和特定时间，可以使用以下公式来计算太阳在当地的高度角：h = sin(φ) * sin(δ) + cos(φ) * cos(δ) * cos(H)其中，h是太阳高度角，φ是地点的纬度，δ是太阳的赤纬，H是当地的太阳时角。
2.精确计算方法精确计算方法考虑了更多的因素，包括地球的形状、大气折射、地球的自转以及太阳的视差等等。
这种方法使用复杂的数学模型和计算算法，可以提供更准确的太阳高度角数据。
例如，可以使用专业的天文软件或在线计算工具来计算特定日期、特定时间、特定地点的太阳高度角。
这些工具通常会基于复杂的天文计算公式，考虑了多种因素，从而提供最精确的结果。
应用太阳高度角在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1.太阳能产能预测太阳高度角对于太阳能发电的产能预测非常重要。
通过计算太阳高度角，可以确定太阳光线的强度和入射角度，从而预测太阳能系统的发电能力。
这对于太阳能发电系统的建设和运营管理非常关键。
2.天文观测和导航天文观测和导航中，太阳高度角被用来确定天体的位置和方位。
太阳高度角定义
太阳高度角定义太阳高度角是指太阳光线与地平线之间的夹角，用来描述太阳在天空中的位置。
它是天文学中一个重要的概念，对于地理定位、天文观测和气象预测等领域都有着重要的应用。
太阳高度角的计算方法太阳高度角可以通过一些简单的数学公式来计算。
以下是常用的几种计算方法：1.简化公式法：这种方法基于地球是一个球体，并忽略了地球自转、大气折射等因素。
根据日出时间、日落时间和当地纬度可以估算出太阳高度角。
太阳高度角= 90° - |(12时 - 当前时刻) / (日落时间 - 日出时间) ×180°|这个方法适用于近似计算，但在极地或赤道附近的地区可能会有较大误差。
2.斯宾塞公式法：这种方法考虑了地球自转和大气折射等因素，精确性比简化公式法更高。
太阳高度角 = arcsin(sin(纬度) × sin(赤纬) + cos(纬度) × cos(赤纬) × cos(时角))其中，赤纬是太阳在黄道坐标系中的纬度，时角是太阳相对于当地经线的角度。
3.太阳高度角表法：为了方便实际应用，人们还编制了太阳高度角表。
这些表按照日期、时间和地点提供太阳高度角的数值，使得计算更加简单快捷。
太阳高度角的物理意义太阳高度角反映了太阳在天空中的位置，具有重要的物理意义。
它对于以下几个方面具有重要影响：1.日照时间：太阳高度角与日照时间密切相关。
当太阳高度角较小时，太阳光线经过较长路径穿过大气层，到达地面时会发生折射和散射，导致光线强度减弱和阴影较长。
而当太阳高度角较大时，光线直接垂直射向地面，光线强度最大，日照时间最长。
2.季节变化：太阳高度角与季节变化密切相关。
在北半球，在冬至时（12月22日左右），北回归线上的观测者所处纬度的太阳高度角最小，导致白天时间最短；而在夏至时（6月22日左右），太阳高度角最大，导致白天时间最长。
相反，在南半球，情况则相反。
3.气温变化：太阳高度角与地面的接受到的太阳辐射量有关，从而对气温产生影响。
太阳高度角计算和应用
专题-太阳高度角计算和应用等太阳高度线图判读的基本内容有：太阳直射点的地理坐标；太阳高度的分布规律、正午太阳高度的分布规律；地方时、北京时间的计算；正午太阳高度大小的计算；昼夜长短的变化；推断与图示时间相关的日期（节气）、季节及地理现象等。
等太阳高度线图可以看做是以太阳直射点为中心的俯视图，判读时需掌握以下方法，有助于正确解答问题：1．图的中心为太阳直射点，太阳高度以该点为中心向四周逐渐降低；通过该点的经线即太阳直射的经线，地方时是12点；通过该点的纬线即为太阳直射的纬线，其正午太阳高度为90度。
正午太阳高度的分布规律从太阳直射的纬线向南北逐渐降低。
根据太阳直射纬线推断直射点所在的半球及季节，并判断与之相关的地理现象。
注意区别太阳高度和正午太阳高度分布规律的不同。
2．在太阳直射的经线上，太阳高度相差多少度，纬度就相差多少度，据此可计算该经线上某一点的纬度数值；如果太阳直射赤道，则赤道上太阳高度相差多少度，经度就相差多少度；如果太阳直射点不在赤道，则太阳高度相差多少度，经度的差值一定大于太阳高度的差值，以此推算该纬线上某一点的经度和地方时。
3．如果图中标注了太阳高度的数值，则视具体数值而判断：一是最外侧的大圆圈为0°等太阳高度线，即为晨昏线，一般是太阳直射经线以东最大的半圆为昏线，以西最大的半圆为晨线；二是图中最大的圆圈不是0°等太阳高度线，因此，也就不是晨昏线。
如果没有标注太阳高度的数值，在图中最外侧的大圆圈上太阳高度为0°，即晨昏线。
4．由于太阳直射经线上太阳高度南北跨度为180度，当太阳直射赤道时，此经线最北点为北极，最南点为南极；太阳直射北半球时，北极点在最北点以南，图上没有南极点；太阳直射南半球时，相反。
例题分析例1. 图1是某地某日太阳高度分布图，回答：（1）从图中可以看出，太阳高度的分布是。
（2）该图的节气应该是（北半球）。
（3）此时北京时间是。
（4）A点所在经线的经度是。
正午太阳高度角的计算与应用
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。
自然地理(4) 太阳高度
15：37
1、该日最可能是 A、3月21日 B、6月22日 2、①地位于②地的
C、9月23日 D、12月22日
√
A、东北方向 B、西南方向 C、东南方向 D、西北方向
√
5、影子的长短和方向： ①日影的方向：与太阳在天空中的方位相反 正午日影方向：直射纬线以南——向南 直 射纬线以北——向北 半夜0点（出现在极昼地区）日影方向： 北半球向南、南半球向北 极点日影方向：北极点向南、南极点向北
E N
E
2h°
W 地平圈
S
N W
2h°
地平圈
S
图5
图6
W S h2 h1 E 地平圈 N
W S h1 E 地平圈 h2 N
图8
图9
小结：
1、太阳东升西落是地球自西向东自转的结果
2、二分日全球太阳东升西落
3、北半球夏半年时，全球太阳东北升西北落 南半球夏半年时，全球太阳东南升西南落 4、出现极昼的地区，正北/正南升，正北/正南落。 5、北回归线以北地区太阳最高时在正南， 南回归线以南地区太阳最高时在正北
①太阳直射赤道（春秋分日）
晨线和经线重合，纬线 和太阳光线平行 太阳在晨线正东方，在 昏线的正西方 故太阳正东升，正西落
日出
日落
②太阳直射北半球（夏半年）
晨线和经线不重合，纬线 和太阳光线不平行 太阳在晨线东北方，在昏 线的西北方
日出
日落
夏至日
故太阳东北升，西北落
③太阳直射南半球（冬半年）
晨线和经线不重合，纬线和 太阳光线不平行 太阳在晨线东南方，在昏线 的西南方
小结：太阳高度的日变化规律 （1）时间变化:
①极点：在极昼期间，极点上见到太阳高度在一天之 变化的，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度。 ②非极点地区：非极点地区的太阳高度在一日内是有变化的。一 天之内有一个最大值，即当地的正午太阳高度。 内是没有
正午太阳高度角的计算与应用
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。
高纬度太阳高度角
高纬度太阳高度角【原创实用版】目录1.太阳高度角的定义和计算方法2.高纬度地区的太阳高度角特点3.太阳高度角对高纬度地区的影响4.我国高纬度地区的太阳高度角变化正文一、太阳高度角的定义和计算方法太阳高度角，是指太阳光线与地平面的夹角，用θ表示，单位为度。
太阳高度角的计算公式为：θ=90°-（纬度±太阳赤纬）。
其中，纬度是指地球表面的地点纬度，太阳赤纬是指太阳在天空中的位置与地球赤道的夹角。
二、高纬度地区的太阳高度角特点高纬度地区，通常是指位于北纬 60 度以上或南纬 60 度以下的地区。
在这些地区，由于地球自转轴与太阳光线的夹角较小，导致太阳高度角相对较低。
在极地地区，甚至会出现“极夜”现象，即一段时间内，太阳在地平线以下，不升起。
三、太阳高度角对高纬度地区的影响太阳高度角对高纬度地区的气候、生态环境和人类生活产生重要影响。
由于太阳高度角较低，高纬度地区冬季的日照时间较短，夏季则相反。
这使得这些地区的气温较低，气候寒冷。
此外，太阳高度角还影响植物生长和动物活动时间等生态现象。
四、我国高纬度地区的太阳高度角变化我国位于北纬 3 度至 53 度之间，涵盖了丰富的纬度范围。
在高纬度地区，如黑龙江省、吉林省和内蒙古自治区等地，太阳高度角的变化尤为显著。
在冬季，这些地区的太阳高度角较低，导致寒冷的气候条件。
而在夏季，随着太阳高度角的升高，这些地区的气候条件得到改善，植物生长旺盛，动物活动频繁。
总之，太阳高度角是描述太阳光线与地平面夹角的重要参数，对高纬度地区的气候、生态和人类生活产生重要影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专题5-太阳高度角计算和应用正午太阳高度变化规律图解太阳高度是太阳光线相对地面的夹角(即太阳在当地的仰角),在太阳直射点处太阳高度最大,为90°,在晨昏线上则为0°。
而正午太阳高度就是各地一日内最大的太阳高度，也即地方时为12点的太阳高度。
正午太阳高度的变化包括同一时间随纬度的变化和同一地点（纬度）在一年中随季节的变化。
由于这两种变化的直接原因都是太阳直射点的回归运动（如图1左），因此，要理解和掌握正午太阳高度的变化规律需要从太阳直射点和正1午太阳高度变化的关系来入手。
图2是平行的太阳光线照射在球面上的状况，从中可以得出正午太阳高度的一些基本规律（H表示正午太阳高度，下同）。
H D＜H B＜H A＞H C＞H E表明：从纬度分布看，太阳直射点所在纬度正午太阳高度最大，并由此向南北两侧递减，在太阳直射点南北两侧的对称点上，正午太阳高度相等。
H A＞H C＞H E，H A＞H B＞H D表明：距离太阳直射点所在纬度近时，正午太阳高度大，反之正午太阳高度小。
下面通过图解来分析正午太阳高度的变化规律，帮助学生直观掌握、理解其基本规律。
首先对图1左图进行转换，将图中经线圈的右半部“拉直”，可得到图1右图。
两图均表示夏至日太阳直射北回归线，冬至日太阳直射南回归线，春分日和秋分日（以下简称二分日）太阳直射赤道。
这里以图1右图为基础来深入分析正午太阳高度的季节变化规律和纬度分布规律。
（一）正午太阳高度的季节变化规律这里我们分六个方面进行分析。
假设P为满足条件的任意一地点，H1，H2，H3分别表示夏至日、二分日、冬至日时P地的正午太阳高度，H4为太阳直射南北回归线之间某地P时的正午太阳高度。
1．赤道地区：由图3可以看出，二分日时太阳直射赤道，此时赤道地区正午太阳高度（H2）达最大值90°，二至日正午太阳度（H1和H3）达最小值。
以春分日为起点，正午太阳高度变化为：2．赤道与北回归线之间地区：由图4可以看出，H4大于H1和H2又大于H3，在夏至日前后P地各有一次直射，此时正午太阳高度达最大值（H4），冬至日时正午太阳高度达最小值（H3）。
正午太阳高度变化为：3．北回归线地区：由图5可以看出，H1>H2>H3。
夏至日达最大值（H1），冬至日达最小值（H3）。
从夏至日到冬至日该地正午太阳高度由最大变为最小。
4．北回归线以北地区：由图6可以看出，H1>H2>H3。
夏至日达最大值（H1），冬至日达最小值（H3）。
从夏至日到冬至日该地正午太阳高度由最大变为最小。
同理，南半球情况与北半球相反，即赤道与南回归线之间地区，正午太阳高度最大值在冬至日前后各一次，最小值在夏至日出现（如图7所示）。
正午太阳高度变化为：南回归线及其以南地区，冬至日达最大值，夏至日达最小值，如图8所示。
正午太阳高度变化为：根据上述分析可以看出，任一地点，一年中离太阳直射点所在纬度最近时，正午太阳高度达最大值，反之达最小值。
北回归线及其以北地区，夏至日时正午太阳高度达一年中最大值，冬至日时达最小值；南回归线及其以北地区，冬至日时正午太阳高度达一年中最大值，夏至日时达最小值；南北回归线之间地区，太阳直射时正午太阳高度达一年中最大值，离太阳直射点所在纬度最远时达最小值。
（二）正午太阳高度的纬度分布规律正午太阳高度的纬度分布规律与太阳直射点的位置及其移动规律直接相关。
如下表所示：根据上表可以归纳如下规律：正午太阳高度从直射点所在纬度向南北两侧递减；夏至日时太阳直射北回归线，正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减；冬至日时，太阳直射南回归线，正午太阳高度从南回归线向南北两侧递减；二分日时，太阳直射赤道，正午太阳高度从赤道向两极递减。
正是由于正午太阳高度的变化，再加上昼夜长短的变化，使太阳辐射具有季节变化的规律，形成四季。
同一季节，太阳辐射具有纬度分异的规律，形成五带，在此基础上导致全球地理环境及其组成要素发生变化，并表现出明显的季节性和纬度地带性。
巧解太阳高度计算题太阳高度的计算，一直是地球运动中重点和难点，考生遇到此类问题时难以作对。
我在教学中发现掌握一些公式，有利于快速解题，既减少了思维量，又节省了大量时间。
1．直射点的纬度＝1/2×（出现极昼的点最大的太阳高度＋该点最小的太阳高度）注：出现极昼时：①极点的最大的太阳高度＝该点最小的太阳高度②刚出现极昼的点最小的太阳高度=02．直射点的纬度＋刚出现极昼点的纬度＝90°3．正午太阳高度＝90°－︱所求点的纬度±直射点的纬度︱（所求点与直射点在赤道的同侧取“＋”号，在赤道的异侧取“－”号)4．寒带、温带：某地夏至日的正午太阳高度－冬至日的正午太阳高度＝2×黄赤交角热带：某地夏至日的正午太阳高度－冬至日的正午太阳高度＝2×该地的纬度例1：右图是地球运行到远日点附近某地在一天中太阳高度的变化情况，据此回答：(1) 该日太阳直射点所在的纬度A．23°N B．23°26′NC．23°S D．23°26′S′(2) 刚出现极昼点的纬度为：A．90°N B．67°NC．66°34′S D．67°S（3）该地的地理纬度可能为：A．20°N B．70°NC．20°S D．66°34′S（解题思路）根据地球运行到远日点附近得知太阳直射北半球，该地为北半球；由公式1算出直射纬度＝1/2×（43°＋3°）＝23°；由公式2算出：刚出现极昼点的纬度＝90°－23°＝67°；由公式3算出：43°＝90°－（所求点的纬度－23°），得所求点的纬度为70°，因此答案为（1）A （2）B （3）B。
例2：图中MC、MD分别为旗杆一年正午投影最长和最短时的影长，求该地的纬度：A. 15°37′20″N B . 46°52′NC.50°56′40″N D . 50°56′40″S（解题思路）由图可知该地没有太阳直射现象，因此该地不会位于热带。
据公式4得：4a－a＝2×黄赤交角＝2×23°26′＝46°52′，推知a＝15°37′20″，代入公式3得当地的纬度为50°56′40″，因为太阳光线从南边射来知该地为北半球，故答案为C。
例3：右图是某地一年正午太阳高度变化图，那么该地的纬度为。
（解题思路）由图可知该地有太阳直射现象，因此该地位于热带。
据公式4得：88°－45°＝2×该地的纬度，故答案为21.5°，另外该题也可用公式3计算。
练习1：右图为甲乙丙三地某日“太阳视运动路线图”，圆0为地平圈，箭头为太阳视运动方向，∠1＝∠2＝22°，回答：(1)甲地的地理纬度A．22°N B. 23°26′NC . 66°34′N D. 90°N(2)丙地的正午太阳高度A．22° B. 44°C．11° D. 68°(3) ∠3＝33°，那么∠4为A．22° B．44°C．11° D．33°练习2：公元前1100年，我国天文学家在某地发现夏至日的正午太阳高度为79°07′，冬至日的正午太阳高度为31°19′，当时的黄赤交角是，当地的地理纬度是。
（参考答案）1：（1）D （2）B （3）C 2：23°54′， 34°47′正午太阳高度角的计算及应用作为地球运动的结果，正午太阳高度角的变化深刻影响着人类的生产、生活，成为高考考查的重点，主要考查学生的空间思维能力和知识应用能力。
近几年上海、广东及江苏大综合卷都有所体现。
该类试题取材于人类生产、生活，突出考查学生运用地理基本原理、规律的能力，同时能进行科际的综合，代表高考命题方向——以能力立意，培养学生的创新思维能力。
因此在高三复习中应予以高度重视。
●难点磁场图3—1表示某地正午太阳高度和月降水量的变化。
读图回答1～2题。
（2000年山西综合卷）1.★★★★★该地纬度可能为（）A.90°N ～23°26′N 之间B.90°S ～23°26′S 之间C.22°N 或22°SD.40°30′N 或40°30′S2.★★★★★该地气温及降水特征是（ ）A.终年高温多雨B.夏热少雨，冬温多雨C.冬温少雨，夏热多雨D.夏热多雨，冬季寒冷干燥3.★★★★★如图3—2所示的日期，下列地点：北京（39°54′N ），新加坡（1°N ），汕头（23°26′N ），海口（20°N ），正午太阳高度角从大到小排列正确的是（ ）A.新加坡、海口、汕头、北京B.北京、汕头、海口、新加坡C.汕头、海口、北京、新加坡D.汕头、海口、新加坡、北京 近年来，我国房地产业发展迅速，越来越多的居民乔迁新居，居住条件和环境显著改善。
请读图3—3，运用以下公式回答4～5题。
（2002年大综合卷）图3— 1 图3—2图3—3①某地正午太阳高度的大小：H=90°-｜φ-δ｜式中H为正午太阳高度；φ为当地纬度，取正值；δ为太阳直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。
②tan 35°≈0.7 tan 45°=1 tan 60°≈1.7324.★★★★★房地产开发商在某城市（北纬30度）建造了两幢商品住宅楼（图3—3），某个居民买到了北楼一层的一套房子，于春节前住进后发现正午前后太阳光线被南楼挡住，请问房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约是（）A.1个月B.3个月C.6个月D.9个月5.★★★★★为使北楼所有朝南房屋在正午时终年都能被太阳照射，那么在两幢楼间距不变的情况下，南楼的高度最高约为（）A.20米B.30米C.40米D.50米6.★★★★北纬38°一开阔平地上，在楼高为H的楼房北面盖新楼，欲使新楼底层全年太阳光线不被遮挡，两楼距离不小于（1999年广东卷）（）A.Htan(90°-38°)B.Htan(90°-38°-23.5°)C.Hcot(90°-38°)D.Hcot(90°-38°-23.5°)●案例探究［案例1］某校所在地（120°E，40°N）安置一台太阳能热水器，为了获得最多的太阳光热，提高利用效率，需要根据太阳高度的变化随季节调整其支架倾角，下列四幅日照图中与热水器安置方式搭配不合理的是命题意图：本题主要考查太阳高度角在生产生活实践中的应用，考查学生应用地理知识分析问题、解决问题的能力，很好地体现了高考命题趋向，突出对学生能力的考查。