中国-北京夏至日和冬至日太阳方位角和高度角表
正午太阳高度(知识分析)
地球运动-正午太阳高度及其变化（常考知识点）一，日出，日落，正午，太阳的方位和物影的方位及朝向，影长地方时与太阳的位置北0点北12点西18点东6点西18点东6点南12点南0点北回归线以北南回归线以南原理：北半球夏半年--日出6点以前（南半球冬半年--日出6点以后）：东北升，西北落。
（极昼区除外）如例1，2题。
北半球冬半年--日出6点以后（南半球夏半年--日出6点以前）：东南升，西南落。
（极昼区除外）同一地点，一年中有两天日出，日落的方位角相同。
二分日，全球各地日出6点：东升，西落北半球的切点，日出，日落方向为正北。
南半球的切点，日出，日落方向为正南。
北半球某地南半球某地（北半球节气）正午太阳方位：北回归线以北，正午太阳在南方。
南回归线以南，正午太阳在北方。
南北回归线之间，正午太阳有时在南，有时在北，若在北的时间长于在南的时间，为南半球。
反之在北的时间短于在南的时间，为北半球。
影子朝向总是背向太阳，且太阳高度越大，影子越短。
影子在地面转动角度与昼夜长短有关。
当地昼越长，影子在地面转动角度就越大。
如例4题第2小题（太阳照射与影子关系的一般规律是，若太阳从正东照，影子在正西；从正南照，影子在正北；从东北照，影子在西南。
只有南北极点是太阳从什么方向照来，影子就向什么方向延伸，这是因为北极点周围的任何方向都是正南，南极点周围的任何方向都是正北。
北回归线以北地区正午日影朝北，夏至日(6月22日)最短，冬至日(12月22日)最长；南北回归线之间的地区正午日影可以朝北，也可以朝南，且直射时无影子。
）例3题第2小题。
例4题第1小题注：一天中影子最短，或影长为0，地方时为12点。
如例3题第1小题例1.6月上旬某地约5时(地方时)日出，该地看到的日出和日落方向分别为( )第1页A．正东，正西 B．东南，西南 C．东北，西北D．东南，西北例2， 2013年4月5日，我国帆船物驾驶“青岛号”帆船荣归青岛港，实现了中国人民首次单人不间断环球航行。
国内几个日照分析软件的计算误差对比研究概要
国内几个日照分析软件的计算误差对比研究（中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所,北京100013）【摘要】本文针对国内日照分析软件实际应用中计算结果存在一定的误差，使用SUNLIGHT、天正和众智日照分析软件进行了较为深入的对比分析，初步得出了造成日照分析误差的几个重要来源，如太阳方位计算误差，计算精度造成的误差和日照分析结果后处理方面造成的误差。
本文除深入对比剖析原因外还给出了相应的改进建议，对解决国内目前日照分析计算误差问题，更好的促进日照分析软件的良性发展和进一步推广应用具有一定的参考价值。
【关键词】计算机应用；日照分析；多点分析；平面等时线【中图分类号】TP391.72 【文献标识码】A1前言20世纪80年代，日照分析开始采用计算机辅助设计，最初主要采用计算机绘制阴影图和日照等时线，随着CAD技术的普及，国内设计部门较多地应用以Autodesk公司的AutoCAD 软件作为支撑平台二次开发出的建筑日照软件。
但是其具有很多局限性，首先受制于国外图形平台，应用开发存在众多限制，最终用户使用要涉及平台正版问题，AutoCAD二维图形平台对于三维建模、三维观察浏览和后期效果表现方面目前也不尽人意。
目前国内主要的几家日照分析软件都通过了建设部验收和国家建筑工程质量监督检验中心试验检测，但在日照分析软件实际应用中发现使用不同日照分析软件的计算结果可能存在一定范围内的误差，如果用户使用的日照分析软件和规划审批部门使的软件不同，可能在审批校核中出现计算结果存在误差而无法通过审批的问题。
PKPM SUNLIGHT是基于完全自主知识产权的三维图形平台PKPM3D的日照分析软件，是国家建筑工程质量监督检验中心指定使用的检测工作应用软件，主要用于建筑日照的检测测算、评估和鉴定工作。
本文使用SUNLIGHT软件4.2版和天正日照分析软件7.5版、众智日照分析软件8.1版的分析计算结果进行了较为深入的对比分析，通过大量实例的比较计算，验证了目前国内几个主要的日照分析软件其计算结果可能会存在一定误差，其结果误差范围可能为1～5分钟，本文对误差原因从日照计算太阳方位计算、分析计算精度到结果计算后期处理方法等多个方面对计算产生误差的原因进行了分析研究，并得出了初步的分析结论。
夏至日各时段太阳高度角及太阳方位角
夏至日各时段太阳高度角及太阳方位角太阳高度角还是太阳方位角，都跟纬度有关，不确定所在地计算出来的结果都会大大不同。
夏至日太阳到达北回归线上，在北回归线上，太阳高度角在正午（12:00）是九十度。
但是随着纬度的增加，太阳高度角越来越小。
在北极点而上，太阳高度角是0,也就是说在地平线上。
北半球的其他地点，其各时段的太阳高度角从日出时分的0°，到正午时分的最大角度，再到日落时的0度。
太阳高度角在0°到（所在地的维度-23°26′）之间变化。
太阳高度角简称为“太阳高度”(其实是角度)。
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。
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：sinh=sinφsinδ+cosφcosδcost太阳高度是赤道冬至日的太阳高度为:90°-[0°-(-23.5°)]=113.5°太阳绕银河系中心公转，绕银河系中心公转周期约2.5×10⁸年。
银河系中心可能有巨大黑洞，但它周围布满了恒星，所以看上去象"银盘"。
这些恒星都绕"银核"公转。
与地球公转不同，这些恒星公转每绕一周离"银核"会更近。
根据太阳活动的相对强弱，太阳可分为宁静太阳和活动太阳两大类。
宁静太阳是一个理论上假定宁静的球对称热气体球，其性质只随半径而变，而且在任一球层中都是均匀的，其目的在于研究太阳的总体结构和一般性质。
在这种假定下，按照由里往外的顺序，太阳是由核心、辐射区、对流层、光球层、色球层、日冕层构成。
光球层之下称为太阳内部;光球层之上称为太阳大气。
太阳高度角计算公式
太阳高度角的计算---用于建筑设计计算日照时间(2010-01-07 11:47:39)转载▼标签：杂谈一、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。
中国传统民居与正午太阳高度角
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中国传统民居与正午太阳高度角
作者：
来源：《广东教学·教育综合》2017年第32期
我国疆域广阔，跨纬度较大，从南到北正午太阳高度角变化明显。
那么正午太阳高度变化在中国传统民居建筑的格局中是如何体现出来的呢？
在北方地区，北京四合院是个典型案例，其格局为南北纵向偏长，而东西横向偏窄，除社会文化因素外，这种格局主要还是为了适应北京的纬度位置，为充分利用太阳光线而形成的。
北京冬季寒冷而漫长，此时太阳直射南半球，北京正午太阳高度角小，房屋影子长，为了避
免建筑物相互遮挡阳光，于是要求建筑物之间保持较大的间距，因此，四合院在南北纵向间距就要相应拉长。
在东北地区，这种要求就更高了，所以产生了像东北大院这样南北间隔更大的民居。
南方地区情况就不一样了。
冬季相对温暖而短暂，夏季湿润而炎热，当气温达到30℃以上、湿度到达70%时，人就会感到十分的湿热。
如何对抗湿热就成了南方民居最需要考虑的问题了。
南方纬度低，正午太阳高度角大，房屋影子短，为了更好地遮阳避暑，房屋往往间隔比较小。
如南方的四合院就演变成了天井，房屋间距小，既能遮阳避暑，又不妨碍通风采光。
另外我们还可以发现，我国东部地区的传统民居大多都有一定宽度的屋檐，屋檐不光可以遮风挡雨，还能发挥合理获取太阳辐射的功能。
如：北京冬、夏正午太阳高度相差较大，冬至日27°，而夏至日73°，古人就巧妙地利用出檐的长度来控制太陽光的入屋量。
有了规制的角度，传统建筑中坐北朝南的房子就能夏日遮阳，冬日阳光满屋，从而达到冬暖夏凉的效果了。
冬至太阳直射角度
冬至太阳直射角度【篇一：中国安徽合肥夏至日和冬至日太阳方位角和高度角表】中国安徽合肥夏至日和冬至日太阳方位角和高度角表6月21日或22日夏至12月21日或23日冬至3月20日或22日春分9月22日或24日秋分【篇二：日出日落的方位角度计算公式】计算日出日落的方位角度公式要计算任意一个地方在任意一天日出日落的方位角度，可以用下面的公式：方位角=90 - 0.5arccos[2(sinm/cosn)^2- 1]公式中，m表示的是某天太阳直射的纬度，n表示的是某地的纬度，^2表示平方。
例如，北京在北纬40度，则n=40，夏至这一天太阳在北纬23.5度（太阳直射北纬23.5 度），即m=23.5，把n和m的值代入上式，可求得方位角=31度意思是，夏至这一天，在北京的人看来，太阳是从东偏北31度的方位升起的，是在西偏北31度的方位落下的。
说明：1本公式是在理想条件下推导出来的，即假设地球是个标准球体。
而实际上地球两极略扁，而且各地也有高山、洼地等，所以计算结果可能和实测结果有一点误差。
太阳视位置太阳高度角和地面的太阳光强弱密切相关。
早晚和中午的光强有很大的差异，原因就在于太阳高度角的不同。
在晴天条件下，太阳光的强弱和太阳高度角的正弦成正比。
因此了解太阳高度角对分析地面的太阳光强、紫外线的强弱有重要的意义。
正午时（指当地真太阳时的正午。
不是北京时间的中午12点，也不是地方平时的12点,而是太阳中心正好在子午线上的时间，也即太阳方位角由负值变为正值的瞬间）太阳高度角是一天中太阳高度角的最大值（除极地部分地区外），夏季这个值较大，冬季较小，夏至时最大，冬至时最小。
太阳高度角、方位角和昼长太阳高度角计算公式1.任意纬度、任意一天、任意时刻的太阳高度角h为2.正午太阳高度角计算公式3.太阳方位角–太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角–任意纬度、任意一天、任意时刻的太阳方位角a为4.正午进a=0，正南以西a0，正南以东a0–在日出、日落时，太阳方位角a为日出日落方向图解学生理解：北回归线以北昼长大于昼长，且正午太阳在南，因此东北_南_西北，太阳视运动轨迹大于180度。
太阳高度角
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。
北京市建筑日照计算标准.
建筑日照计算标准1 总则1.1 为规范建筑日照计算的数据条件、计算参数、计算过程和结果表达，制定本标准。
1.2 本标准适用于使用计算机对北京市市域内所有城市建设用地新建、改建、扩建住宅（含公寓）、老年人居住建筑、托儿所生活用房、幼儿园生活用房、小学教学楼、中学教学楼、医院病房楼等有日照要求的生活居住建筑进行日照计算等工作。
根据《北京市城市总体规划（2004年-2020年）》，北京的城市规划区范围为北京市行政辖区，总面积为16410平方公里，本标准的适用范围确定为北京市规划区范围内的所有城市建设用地。
目前的城市建设中有大量公寓项目，其中有些是用于短期出租，有些则和普通住宅没有本质的区别。
根据《住宅建筑规范》GB50368-05中关于“住宅建筑”的定义，这些公寓是“供家庭居住使用的建筑”，因此我们的适用范围包含了该类公寓。
在《城市居住区规划设计规范》GB50180-93（2002年版）第5.0.2条中，对住宅和老年人居住建筑分别提出了强制性的日照标准；在附表A.0.3的设置规定中，对托儿所和幼儿园的生活用房、小学教学楼、中学教学楼和医院病房楼提出了日照标准，在相关的建筑设计规范中一般也有对应的规定，因此本标准把这些建筑列为日照计算的对象。
1.3 建筑日照计算除执行本标准外，还应符合国家和北京市其它相关法律、法规和规定。
2 术语2.1 建筑日照Solar Access of building太阳光直接照射到建筑地段、建筑物围护结构表面和房间内部的状况。
2.2 建筑日照标准Standard of Building’s Solar Access根据北京市所处的建筑气候区和建筑物的使用性质确定的大寒日或冬至日有效日照时间带内阳光直接照射到建筑物的时间。
2.3 日照标准日Day of solar access calculating在制定建筑日照标准时，为了测定与衡量日照时间，根据城市规模、建筑气候分区等因素在一年中选择的某个或几个特定日期，北京市采用大寒日和冬至日。
正午太阳高度的变化曲线图
【典型例题】读下图回答1～2题： 典型例题】读下图回答1
1.上图中a的值可能为（ 1.上图中a的值可能为（ A ） 上图中 A.b+46° A.b+46°52′ B.b+66°34′ C.b+23°26′ D.2bD.2b-23°26′
2.当甲地正午太阳高度为b 2.当甲地正午太阳高度为b时，乙地太阳高 当甲地正午太阳高度为 度如右图所示，则乙地的坐标为（ 度如右图所示，则乙地的坐标为（ D ） A.70° 90° B.70° 90° A.70°N，90°W B.70°S，90°E C.83°26′N， D.70° 90° C.83°26′N，900E D.70°N，90°E
c b a
90º´S 66 º34´ ´ ´
b a c
23 º26´ 0 º 23 º26´ ´ ´ 66 º 34´ 90 ºN ´
26´ 23 º26´ 26 0 º
A 春分日
B 夏至日
C秋分日 D 冬至日
【图文转换】正午太阳高度随季节变化曲线图 图文转换】
读图分析， 赤道、回归线及极圈上正午太阳 读图分析， 赤道、 高度的季节变化分别对应图中的哪条曲线？ 高度的季节变化分别对应图中的哪条曲线？
难点突破】 【难点突破】①正午太阳高度的变化幅度 ☆推导过程 推导过程
③计算15 N在二分二至日及直射时的正午太 计算15º 15 阳高度角， 阳高度角，并计算该纬度在一年内的正午太 阳高度变化幅度。 阳高度变化幅度。 夏至日：81°34′；冬至日：51°34 ′ 夏至日：81°34′；冬至日：51° 直射时：90°； 直射时：90° 二分日：75° 二分日：75° 变化幅度：38° 变化幅度：38°26′
（6）南北极圈正午太阳高度年变化图 ）
太阳高度角hs求算公式
得Sinh正午=sin(-23°27′)sin28°51′+cos(-23°27′)cos28 °51′cos0°=－0.3979×0.4826+0.9175×0.8755×1=－ 0.1920+0.8033=0.6113 h正午=37°41′ 则临海冬至日正午时刻的太阳高度角为37°41′； 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′)sin28°51′+cos(-23°27 ′)cos28°51′cos15°=－0.1920+0.8033×0.9659=－ 0.1920+0.7759=0.5839 h下午1时=35°44′ 则临海冬至日上午11时和下午1时的太阳高度角为35°44′； 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′)sin28°51′+cos(-23°27 ′)cos28°51′cos30°=－0.1920+0.8033×0.8660=－ 0.1920+0.6957=0.5037 h下午2时=30°15′ 则临海冬至日上午10时和下午2时的太阳高度角为30°15′。 今列冬至日各纬度各时次的太阳高度角表于下，见表－1 表－1 冬至日各纬度各时次的太阳高度角表
节气 春分 清明 谷雨 立夏 小满 芒种
月、日
δ
节气
3.2 0°00′ 21
夏至
日期、时间和当地经纬度计算太阳天顶角和方位角
根据日期、时间和当地经纬度计算太阳天顶角和方位角的原理转载中国气象科学研究院王炳忠研究员编写的《太阳辐射计算讲座》。
在开展野外试验的时候，经常需要知道当时的太阳天顶角和方位角，比如测量地物反射率时，需要知道太阳天顶角，来选择恰当的灰板反射率曲线。
进行地物BRDF测量时，更需要知道太阳天顶角。
太阳天顶角和方位角可以通过经纬仪实地测量得到，但是经纬仪携带不便。
只要知道当地经纬度和时间，就可以根据下文的原理，计算得到当时当地的太阳天顶角和方位角。
1日地距离地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的，太阳位于椭圆两焦点中的一个。
发自太阳到达地球表面的辐射能量与日地间距离的平方成反比，因此，一个准确的日地距离值R就变得十分重要了。
日地平均距离R0，又称天文单位，1天文单位=1.496×108km或者，更准确地讲等于149597890±500km。
日地距离的最小值（或称近日点）为0.983天文单位，其日期大约在1月3日；而其最大值（或称远日点）为1.017天文单位，日期大约在7月4日。
地球处于日地平均距离的日期为4月4日和10月5日。
由于日地距离对于任何一年的任何一天都是精确已知的，所以这个距离可用一个数学表达式表述。
为了避免日地距离用具体长度计量单位表示过于冗长，一般均以其与日地平均距离比值的平方表示，即E R=（r／r0）2，也有的表达式用的是其倒数，即r0／r，这并无实质区别，只是在使用时，需要注意，不可混淆。
我们得到的数学表达式为E R=1.000423＋0.032359sinθ＋0.000086sin2θ－0.008349cosθ＋0.000115cos2θ（1）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〕（4）2太阳赤纬角地球绕太阳公转的轨道平面称黄道面，而地球的自转轴称极轴。