怎样计算太阳高度角,太阳高度角和方位角计算公式

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-09 12:08:13

知识点

地理考试中所说的太阳高度角,一般指的是“正午太阳高度角”,即当地时间12:00时太阳光线与水平地面的夹角,如下图所示,图中的 α 即为正午太阳高度角。

太阳高度角α的计算,可以根据以下公式:

α = 90° - | β - γ |

式中,β为当地纬度,γ为太阳直射点纬度。①距离太阳直射点越近,太阳高度角越大;②如果太阳恰好直射,则太阳高度角为90°;③如果出现极夜现象,则当地的太阳高度较为0°。

怎样计算太阳高度角,太阳高度角和方位角计算公式(1)

图1 太阳高度角示意图

太阳直射点的移动,会引起昼夜长短的变化。昼夜长短的变化主要有以下规律:

①太阳直射北半球时(3月21~9月23),北半球昼长夜短,且越往北,昼越长夜越短;

②太阳直射南半球时(9月23~次年3月21),北半球昼短夜长,且越往北,昼越短夜越长;

③太阳直射赤道(3月21和9月23),全球昼夜等长,昼长=夜长=12小时;

④直射点从北回归线向南移动(6月22~12月22),北半球昼渐短,夜渐长;

⑤射点从南回归线向北移动(12月22~次年6月22),北半球昼渐长、夜渐短。

怎样计算太阳高度角,太阳高度角和方位角计算公式(2)

图2 一年中昼夜长短的变化


例题


怎样计算太阳高度角,太阳高度角和方位角计算公式(3)

图3 例题

答案:D、C

精讲精析:(1)分析太阳直射点的纬度位置。①太阳高度角=90°-|北京纬度-太阳直射点纬度|,北京纬度为40°N,则|40°N-直射点纬度|=90°-太阳高度角。②太阳高度角分别等于60°、50°、40°时,则|40°N-直射点纬度|=30°、40°、50°,则直射点纬度分别为10°N、0°、10°S。

(2)分析昼夜长短。①太阳直射点从10°N移动到10°S,即从北半球移动到了南半球;②太阳直射北半球时,北半球昼长夜短;太阳直射南半球时,北半球昼短夜长;③因此从第一个月到第三个月,先昼长越短,后昼短夜长,这三个月白昼逐渐缩短、黑夜逐渐变长。

(3)分析节气。①第一个月,太阳直射北半球;第二个月,太阳直射赤道;第三个月,太阳直射南半球;②太阳直射点从北半球逐渐像南半球移动,即从夏天向冬天过渡。因此当太阳直射赤道时,为秋分,而不是春分。


总结

太阳高度角 α 的计算公式为:

α = 90° - | β - γ |

其中β为当地纬度,γ为太阳直射点纬度,则 |β-γ| 代表的是当地纬度与太阳直射点纬度的【纬度差】。

如下图所示,太阳直射南半球20°S,则此时会分为两种情况,即观察者与太阳直射点在同一个半球、不在同一个半球:

①观察者位于南半球,例如60°S,则太阳高度角α=90°-|60°S-20°S|=50°;

②观察者位于北半球,例如40°N,则此时要特别注意,不能直接进行加减运算,而要计算二者的纬度差,即α=90°-|40°N-20°S|=90°-60°,即太阳高度角为30°。

怎样计算太阳高度角,太阳高度角和方位角计算公式(4)

图4 不同纬度的太阳高度角的分布

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