计算太阳高度角和太阳方位角确定太阳在天空中的位置

计算太阳⾼度⾓和太阳⽅位⾓确定太阳在天空中的位置
地球绕太阳公转,由于地轴的倾斜,地轴与公转轨道平⾯始终保持着⼤概66°34′的夹⾓,这
样,才引起太阳直射点在南北纬23°26′之间往返移动,并决定了太阳可能直射的范围:春分、
秋分⽇,太阳直射⾚道,即直射点的纬度为0°。冬⾄⽇,太阳直射南回归线,即直射点的纬度
索爱wt19i为23°26′S,夏⾄⽇,太阳直射北回归线,即直射点的纬度为23°26′N。
春分
⽇左右,太阳位于黄经0°(春分点)时。
春分,每年公历⼤约为3⽉20⽇左右
公历6⽉21⽇左右
⽇左右。夏⾄这天,太阳运⾏⾄黄经90夏⾄是⼆⼗四节⽓之⼀,在每年公历
夏⾄
度(夏⾄点,⽬前处在双⼦座),太阳直射地⾯的位置到达⼀年的最北端,⼏乎直
射北回归线,此时,北半球各地的⽩昼时间达到全年最长。
公历9⽉22~24⽇。太阳在这⼀天到达黄经180度,直射地球⾚道,因秋分
猎德小学秋分,每年的公历
此全球⼤部分地区这⼀天的24⼩时昼夜均分,各12⼩时。秋分过后,太阳直射点开
始由⾚道进⼊南半球,北半球开始昼短夜长,⼀天中⽩昼短于⿊夜;北极附近也即
将迎来⼀年中连续6个⽉的漫漫长夜与连续6个⽉不灭的星空。
公历12⽉21~23⽇。
冬⾄,时间在每年的公历
冬⾄
同时,由于地球⾃转,各个时刻太阳的轨迹是不同的。⼀般来说,同⼀纬度地区在相同的⽇
期,正午的太阳⾼度⾓相对于其它时刻来说是最⼤的。
所以影响太阳⾼度⾓的因素有3个,⼀是纬度,⼆是⽇期、三是时刻。如在冬⾄、夏⾄⽇,太阳
直射北回归线,北回归线地区相同时刻的⾼度⾓要⾼于该地区相同时刻不同⽇期的⾼度⾓。⾃
然,在相同⽇期,相同纬度地区中午时刻的⾼度⾓最⾼。
太阳在天空中的位置可以由太阳⾼度⾓和太阳⽅位⾓来确定。太阳⾼度⾓⼜称太阳⾼度、太阳
石岛实验小学俯仰⾓,是指太阳光线与地表⽔平⾯得之间的夹⾓。太阳⽅位⾓即太阳所在的⽅位,是指太阳
光线在地平⾯上的投影与当地⼦午线的夹⾓,可以近似看作是树⽴在地⾯上的直线在阳光下的
阴影与正南⽅向的夹⾓。太阳⽅位⾓和⾼度⾓的实时数值可以通过地理经纬度、时区参数利⽤
公式计算出来。
1 经纬度与天球⾚纬
经度(Longitude)λ和纬度(Latitude) Ø相当于我们平⾯⼏何中的Y轴和X轴,不过他们⼀个以本初
⼦午线(the Prime Meridian)为基准,⼀个以⾚道(Equator)为基准,其坐标交点就是我们需要查
的地点。⽐如北京的坐标就是39.9N°,116.4°E,意思就是北京在⾚道以北39.9度,格林威
治线以东116.4度。
下图Ø⾓度就是该地点相对于地⼼的纬度⾓,⽽λ则是该地点相对于格林威治线的经度⾓。
在晴朗的夜晚,仰望天空,眼前像有⼀个半球形的夜幕天穹,上⾯点缀着⽆数闪烁发亮的明星,感觉⾃⼰仿佛是处在这个天穹的中⼼,这就是⼈们对“天球”的印象。天⽂学家为了研究天体
的位置和天体的运动引⼊了“天球”的概念和天球坐标。
⾚纬⾓⼜称太阳⾚纬,是地球⾚道平⾯与太阳和地球中⼼的连线之间的夹⾓。是太阳⼊射光与地球⾚道之间的⾓度,由于地球⾃转轴与公转轴之间的⾓度基本不变,因此太阳⾚纬岁季节不同⽽周期性的变化。⾚纬⾓以年为周期,在+23 °26′与-23 °26′的范围内移动,成为季节的标
志。
因⾚纬值⽇变化很⼩,⼀年内任何⼀天的⾚纬⾓δ可⽤下式计算:
sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)/180*pi]
式中N为⽇数,⾃每年1⽉1⽇开始计算,δ单位为弧度。
更准确的太阳⾚纬计算公式则为:δ=0.006918-0.399912*cos(b)+0.070257*sin(b)-
0.006758*cos(2*b)+0.000907*sin(2*b)-0.002697*cos(3*b)+0.00148*sin(3*b)
其中delta的单位为度(deg);pi=3.1415926为圆周率;b=2*pi*(N-1)/365,单位为弧度;N为⽇数,⾃每年1⽉1⽇开始计算。
2 ⽅位⾓
如果说经纬⾓度是定位⾓的话,⽅位⾓更像⼀个指向⾓。在世界地图中,“上北下南,左西右东”其实就是对⽅位⾓的通俗表达。如图⼆所⽰,⽅位⾓(Azimuth)其实就是朝向相对于正北(或
奥斯维辛
负指数分布正南)的偏⾓。通常⽅位⾓有两种定义范围,分别是0⾄360度和180⾄-180度。
星体(太阳)的⾼度⾓(Altitude)α,它表⽰太阳距离观测点与⽔平⾯所成的夹⾓。⾼度⾓随着季节和⼀天内不同时间段在变化。⾼度⾓的变化直接影响太阳能板对太阳光照强度的接收。
决定太阳⾼度⾓的因素有:纬度、⽇期(不同⽇期,太阳的直射点处于不同纬度。)和时刻。中国多媒体教学学报
其实⼀年之内,太阳相较于同⼀地点的直线距离是⼏乎可以看做不变的,甚⾄冬季⽐夏季还短⼀些。⽽夏天热冬天冷的真正原因就是⾼度⾓的差别。

本文发布于:2024-09-23 06:27:50,感谢您对本站的认可!

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标签:太阳   直射   坐标   地球
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