人们对于地球表面所看到的太阳位置的把握,是基于其相对地平面角度而言的。它包含了两个重要的角度参数:高度角和方位角。在地球的不同位置和不同时刻,这两个角度都会发生变化。
太阳的高度角,即太阳光线与地(水)平面的夹角,它反映了太阳光线的入射方向与地面的关系。如附图1-3所示,这个角度在一天中的变化极大。日出日落时,高度角接近于零度;而正午时分,高度角则达到最大值。人们感受到早晚与中午阳光强度存在明显差异,其根本原因就在于太阳高度角的变化。
而太阳的方位角,则表示太阳所在的具体方位。它指的是太阳光线在地面的投影与当地子午线的夹角,或者说是在地面上竖立的直线在阳光照射下产生的阴影与正南方的夹角。通常以正南方向为基准线,以角度的正负来描述太阳的移动方向。例如,当太阳位于正东方时,方位角为负九十度;当位于正西方时,方位角则为正九十度。
实际上,太阳并非总是遵循西落的轨迹。在春分和秋分两天,太阳的确是从正东方升起,正西方落下。在夏至时,太阳会从东北方升起并在正午时分达到一年中最大的高度角;而到了冬至,太阳则从东南方升起并在正午时分达到一年中最小的高度角。这些变化反映了太阳方位角对阳光入射方向的影响,也决定了不同方向的山坡或不同朝向的建筑物采光状况。
了解太阳的高度角和方位角对于分析地面的太阳光强度、合理利用太阳能具有重要意义。因为它们不仅决定了阳光的入射方向,还直接关系到地面接收到的太阳能的多少和质量的优劣。
太阳高度角和方位角的变动不仅塑造了我们日常所见的阳光景象,也深刻地影响着地球表面的光环境与能源利用。
这样的理解有助于我们更好地利用太阳能资源,优化建筑物的采光设计,以及进行相关的地理、气象研究。
无论是对于科学研究还是日常生活,掌握太阳高度角和方位角的知识都是非常必要的。