太阳高度角是怎样变化和分布的？计算太阳高度角的方法和原 理是什么？

**解析：**太阳高度一般是指一个地方观测点的正午太阳高度角。太阳高度 角就是太阳光线对于观测点地平面的交角，即观测点的地平面到太阳的仰角。世界各地正午太阳高度角的大小，在同一季节和同一日期内，由于纬度的不同而不同；一个地方正午太阳高度角的大小，随着日期和季节的变化而不断变化。正午太阳高度的变化，是由于太阳直射点的南北移动而引起的。太阳高度分布的规律，一般是从太阳直射点的地方向南北侧计算的。在太阳

直射点上，太阳高度是 90°；在晨昏线上，太阳高度是 0°。一个地方的正午太阳高度就是该地一日内最大的太阳高度。太阳高度因纬度不同而分布的规律是：春秋二分日太阳高度由赤道向南北方向逐渐降低；6 月 22 日由北回归线向南北方向逐渐降低；12 月 22 日由南回归线向南北方向逐渐降低。太阳高度随季节的变化而变化的规律是：在北回归线以北的地方，每年 6 月 22

日前后正午太阳高度达到最大值，每年 12 月 22 日前后达到最小值；在南回

归线以南的地方，每年 12 月 22 日前后正午太阳高度达到最大值，每年 6 月

22 日前后达到最小值；在南、北回归线上的各地，每年有一次受到太阳直射； 在南北回归线之间的各地，每年有两次受到太阳直射；地球上的其它地方全年均无太阳直射。

计算一个地方的正午太阳高度角，首先应该知道该地的地理纬度。我国在北半球，因此我国各地均位于北纬。各地的地理纬度一般可以用以下三种方法获得。

第一，查找地理资料：我国大中城市的地理纬度，可在许多地理资料上找到。

第二，从地图中量算。尽可能找一个大比例的中国地图上量算出该地到赤道的距离，算出该地距赤道多少公里，然后被 111 公里除即得。如利用中

国地图册，在 1∶30 000 000 的中国政区和交通图上，量得枝城到赤道的图上直线距离为 11.l 厘米，实地距离则为 30 000 000×11.1＝3330 公里。纬度 1°的长度平均约为 111 公里（纬度 1°在赤道附近长 110.569 公里，在纬度 85°附近纬度 1°长约 111.692 公里，故纬度 1°的长度大约平均为 111 公里）。因此枝城的地理纬度大约是 3330÷111=30，即北纬 30°。

第三，利用北极星测量地理纬度。在晴朗的夜晚，利用量角器测出当地地面到北极星的仰角，仰角的度数就是当地的地理纬度。

计算一个地方太阳高度的公式是：

H＝90° - ϕ + δ

H为正午太阳高度，ϕ为当地地理纬度，δ为太阳直射点的地理纬度。

我国位于北半球，因此，求我国各地正午太阳高度时，当太阳直射点在北半球时，δ为正值；如果太阳直射点在南半球时，δ为负值。

公式中为什么以 90°为减和加的基数呢？请看以右图示例题：

图 1-39 春分日和秋分日图示例题：A 为观测地点；BC 线为 A 点的地平线（圆上的A点切线）；AO线为A点到地心的直线；ϕ为A点的地理纬度； AO 线垂直于 BC 线； OA 的延长线为法线 （垂直于 A 点地平的线）；H为A点的太阳高度角。太阳光线为平行线。ϕ角 = ϕ′角（同位

角）。设A点的地理纬度为45°N。δ＝0°（太阳直射赤道）。因H + ϕ′

′=90°，所以当春分日和秋分日太阳直射赤道时，A 点的 H＝90°-45°+0

°=45°。

北半球夏至日正午太阳直射北回归线，δ为 23°26′（正值）。 A 点的H=90°－45°＋23°26′＝68°26′。

图 1-41 冬至日图示例题：北半球冬至日时太阳直射南回归线，δ为-23

°26′（负值）。A 点的 H＝90°-45°-23°26′=21°34′。

又例：北半球夏至日正午，或冬至日正午，观测点位于南北回归线之间，

出现δ＞ϕ，太阳高度H＞90°的情况，公式则为180° - H。例如：夏至日正午，观测点为 10°N，求 10°N 的 H， 则为：10°N 的 H=180°-（90°-10°+23°26′）

＝180°-103°26′＝76°34′。