【太阳高度角计算公式】太阳高度角是衡量太阳在天空中位置的重要参数，广泛应用于建筑、农业、太阳能发电等领域。它指的是太阳光线与地平线之间的夹角，通常用符号 h 表示。太阳高度角的大小受时间、季节、纬度和经度等因素影响。
为了更直观地理解太阳高度角的计算方法，以下将总结主要的计算公式，并通过表格形式进行展示。
一、太阳高度角的基本定义
太阳高度角（Solar Elevation Angle）是指太阳中心到观测点地平线的夹角，单位为度（°）。其值越大，表示太阳越接近天顶，光照越强。
二、太阳高度角的计算公式
太阳高度角的计算涉及多个变量，主要包括：
- φ：观测点的纬度（北纬或南纬）
- δ：太阳赤纬（随季节变化）
- ω：时角（与当地时间有关）
- h：太阳高度角
1. 基本公式（适用于正午）
在正午时，太阳高度角最大，此时时角 ω = 0°，公式简化为：
$$
\sin h = \sin φ \cdot \sin δ + \cos φ \cdot \cos δ
$$
2. 一般公式（适用于任意时刻）
$$
\sin h = \sin φ \cdot \sin δ + \cos φ \cdot \cos δ \cdot \cos ω
$$
其中：
- $ φ $：观测点纬度（°）
- $ δ $：太阳赤纬（°）
- $ ω $：时角（°），通常由当地时间换算得到
三、常用参数说明
| 参数 | 含义 | 单位 |
| φ | 观测点纬度 | 度（°） |
| δ | 太阳赤纬 | 度（°） |
| ω | 时角 | 度（°） |
| h | 太阳高度角 | 度（°） |
四、太阳赤纬（δ）的估算方法
太阳赤纬是随季节变化的参数，可以通过以下近似公式计算：
$$
δ = 23.45^\circ \cdot \sin\left( \frac{360}{365} \cdot (284 + N) \right)
$$
其中：
- $ N $：一年中的第几天（1月1日为1，12月31日为365）
五、太阳高度角计算步骤（简要）
1. 确定观测点的纬度（φ）。
2. 计算太阳赤纬（δ）。
3. 确定当地真太阳时对应的时角（ω）。
4. 将数值代入公式计算太阳高度角（h）。
六、示例计算
| 参数 | 数值 |
| φ（北京，北纬39.9°） | 39.9° |
| δ（6月21日） | 23.45° |
| ω（正午） | 0° |
| h | $ \sin^{-1}(\sin 39.9^\circ \cdot \sin 23.45^\circ + \cos 39.9^\circ \cdot \cos 23.45^\circ) \approx 73.4^\circ $ |
七、总结
太阳高度角的计算是了解太阳辐射强度和方向的基础，对于建筑设计、光伏系统规划等具有重要意义。掌握基本公式并结合实际参数进行计算，可以有效提升相关应用的科学性和准确性。
| 项目 | 内容 |
| 标题 | 太阳高度角计算公式 |
| 定义 | 太阳光线与地平线的夹角 |
| 公式 | $ \sin h = \sin φ \cdot \sin δ + \cos φ \cdot \cos δ \cdot \cos ω $ |
| 关键参数 | φ（纬度）、δ（赤纬）、ω（时角） |
| 应用领域 | 建筑设计、农业、太阳能发电等 |
| 示例 | 北京6月21日正午太阳高度角约为73.4° |
如需进一步分析不同地点或时间的太阳高度角，可使用专业软件或在线计算器辅助计算。
