冬至日太阳高度角计算公式

冬至日太阳高度角计算公式

冬至日，太阳高度角计算公式说明

在北半球冬至日，太阳从东南方升起，绕过低于地平线的赤道，直接上升到东北方。在冬至日这一天，太阳在赤道上升高度最大，也就是说，这一天里太阳从东南方升起后，离地面最近。因此，冬至日的太阳高度角相对较小。

公式：

H = cos^-1[sin(δ)cos(φ)sin(h) + cos(δ)cos(h)]

其中：

H：太阳高度角，度数表示；

δ：太阳赤纬（dec）；

φ：观测地纬度；

h：太阳时角；

cos：余弦函数。

由于冬至日是北半球的冬天，因此这里只考虑北半球。根据上述公式，我们只需要知道当地的纬度、太阳赤纬 、太阳时角，便可以求出当日太阳高度角。

首先，我们来看一下太阳赤纬的变化规律。太阳赤纬是以地球公转周期为基准的周期性变化。一般来说，每个公转周期内，太阳赤纬从零度开始，逐渐升高，达到顶峰后再逐渐下降，最后回到零度。根据地球公转的规律，我们可以知道冬至日太阳赤纬大约为22度左右，也就是说，冬至日太阳相对较低。

接下来，我们来看一下太阳时角的变化规律。太阳时角也是以地球公转周期为基准的周期性变化。太阳时角从零度开始，逐渐升高，达到顶峰后再逐渐下降，最后回到零度。太阳时角的变化规律与太阳赤纬的变化规律相似。根据地球公转的规律，我们可以知道冬至日太阳时角大约为90度左右，也就是说，冬至日太阳相对较高。

最后，我们来看一下观测地纬度的变化规律。观测地纬度的变化规律与太阳赤纬的变化规律相似。不过由于观测地纬度的变化范围比太阳赤纬要小，因此观测地纬度的变化对太阳高度角的影响也就没有太阳赤纬那么大。根据地球公转的规律，我们可以知道冬至日观测地纬度大约在30度左右。

综上所述，冬至日太阳高度角计算公式为：

H = cos^-1[sin(δ)cos(φ)sin(h) + cos(δ)cos(h)]

其中：

δ = 22度

h = 90度

φ = 30度