同一纬度的太阳高度相等吗

发布网友 发布时间：2022-05-23 20:34

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热心网友 时间：2023-11-23 20:24

同一纬度的地方时不相等 ，同一经度的地方时相等，同一经度的太阳高度角不相等，同一纬度的太阳高度角相等。

概念：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。

太阳高度角计算方法：

H当地=90°—纬度差(所求地点纬度与直射点所在纬度的纬差)

[*同一半球，纬度相减，反之相加]

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：

sin h=sin φ sin δ+cos φ cos δ cos t

正午时间

日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为0，正午时太阳高度角最大，时角为0，以上的公式可以简化为：

sin h=sin φ sin δ+cos φ cos δ

由两角和与差的三角函数公式，可得

sin h=cos(φ－δ)

因此，

对于太阳位于天顶以北的地区而言，h=90°－(φ－δ)；

对于太阳位于天顶以南的地区而言，h=90°－(δ－φ)；

二者合并，因为无论是(φ－δ)还是(δ－φ)，都是为了求当地纬度与太阳直射纬度之差，不会是负的，因此都等于它的绝对值，所以正午太阳高度角计算公式：

h=90°-|φ-δ|

具体计算

还是举个例子来推导，假设春分日（秋分日也可，太阳直射点在赤道）某时刻太阳直射(0°，120°E)这一点，120°E经线上各点都是正午

对于(0°，120°E)这点来说，它离太阳直射点的纬度距离当然是0°啦（因为就是自己嘛）它的太阳高度角就是90°（因为直射它嘛）

另外一个观测点，（1°N，120°E）与太阳直射点的纬度差为1°

此时，这一点的太阳高度角为89°（根据上面的公式h=90°-|φ-δ|）

（1°S，120°E）与太阳直射点的纬度差也是1°

因此，当地的太阳高度角也是89°！

同一时刻，下列各观测点，报告的太阳高度角度数如下：

南北纬2°（与太阳直射点相距2°）：88°（=90°－2°）

南北纬3°（与太阳直射点相距3°）：87°（=90°－3°）

南北纬10°（与太阳直射点相距10°）：80°（=90°－10°）

南北纬30°（与太阳直射点相距30°）：60°（=90°－30°）

南北纬80°（与太阳直射点相距80°）：10°（=90°－80°）

南北纬90°（与太阳直射点相距90°）：0°（=90°－90°）

3太阳赤纬的算法

上述式子中都涉及太阳赤纬，太阳赤纬的算法如下：

由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ED）也可

以用与式（1）相类似的表达式表述，即：

ED=0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cosθ+0.3656cos

2θ+0.0201cos3θ（5）

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〕

（式中INT表示取整数部分，例如INT(3.25)=3）

4太阳高度表示昼夜状态

在晨昏线上的各地太阳高度为0 °，表示正经历昼夜更替；

在昼半球上的各地太阳高度大于0°，表示白昼；

在夜半球上的各地太阳高度小于0°，表示黑夜。

5正午太阳高度角的变化规律

1：纬度变化规律：由太阳直射点所在纬纬度向南北两侧递减。可推知与太阳直射点的纬度相差一度，正午太阳高度角就减小一度。(进一步可得出：已知某一正午太阳高度角，一般有两条纬线等于此度数)。

例如:太阳直射20oN，这天全球正午太阳高度角就从20oN向南北两侧逐渐递减，19oN的正午太阳高度角就等于89o。

2：季节变化规律：太阳直射点移来时渐增，移去时渐减(太阳直射点相对某地所在纬线而言)。例如：对于31oN的地区，在12月22日(冬至日)至6月22日(夏至日)这段时间，正午太阳高度角渐增，6月22日(夏至日)至12月22日(冬至日)这段时间，正午太阳高度角渐减。

小结：

A：整个南或北半球，正午太阳高度角能同时达全年最小值(该半球的冬至日)，但不能同时达全年最大值。

B：南北回归线之间的地区，太阳直射时达全年最大值，而非该半球的夏至日。

C：南北回归线上一年一次最大值(该半球的夏至日)和最小值(该半球的冬至日);南北回归线之间的地区一年两次最大值(太阳直射时)、一次最小值(该半球的冬至日)，但赤道一年各两次。

D：回归线以外的地区，一年各一次最大值(该半球的夏至日)和最小值(该半球的冬至日)。

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