海口的正午太阳高度角变化规律(海口一年正午太阳高度变化)
“太阳高度”是指太阳光线与地平面的夹角,其取值范围一般在0°至90°之间,当日出或者日落的时候,太阳光线与地平面平行,可以理解为太阳高度为0°,而当太阳直射某地时,太阳高度为90°,当然世界上只有位于南北回归线之间的区域,才有太阳直射的现象。在一天之中,太阳东升西落,太阳高度从日出开始升高,到正午时刻达到最高,到下午又开始降低,直到日落。
海口和北京的正午太阳高度之差
正午太阳高度是一天中最高的太阳高度,某地某日正午太阳高度的高低,取决于当地纬度和当日太阳直射点所在纬线的纬度。具体来说,正午太阳高度的计算可以通过90减去两地的纬度差得到,这里的两地就是指当地和当日太阳直射点所在纬线。比如,我国的首都北京,其所在的纬度大约为北纬40°,那么在春秋分的时候,由于太阳直射于赤道,那么在春秋分时,北京的正午太阳高度就应该是50°。
位于地平线上的太阳
随着,太阳直射点在南北回归线之间来回移动,北京与太阳直射点之间的纬度差也就不断发生变化。当夏至日时,太阳直射于北回归线,此时北京的正午太阳高度取到一年中的最大值73.5°,过了夏至日之后,太阳直射点往南移动,北京的正午太阳高度不断降低。而当冬至日时,太阳直射于南回归线,此时北京的正午太阳高度取到一年中的最小值26.5°。
太阳视运动和正午太阳高度示意图
北京一年中最高正午太阳高度和最低正午太阳高度之间的差值为47°。我们再来看看另一个城市海口,海口是海南省的省会城市,纬度大约为北纬20°,海口的纬度位于北回归线和赤道之间,也就是说海口在一年中有两次太阳直射,在太阳直射的时候,海口的正午太阳高度能够取到最大值90°。根据太阳直射点每一个月大概移动7.8°左右的纬度来推算,由于海口与北回归线之间纬度差为3.5°,那么太阳直射海口的日子,大约距离夏至日13至14天左右。
太阳直射点移动图
我们以13天来推算,太阳直射海口的日子约为6月9日和7月4日两天。对于海口来说,冬至日正午太阳高度最低,大约为46.5°,冬至日之后,海口正午太阳高度不断增加,一直到6月9日取到最高90°,然后正午太阳高度减小,一直到夏至日,取到正午太阳高度86.5°,然后直射点往南移动,海口正午太阳高度开始变大,到7月4日又取到最高值90°,而后一直到冬至日,正午太阳高度取到最小值。
北纬40°二分二至日太阳视运动示意图
我们了解了北京和海口两城市在一年内的正午太阳高度变化情况,接下来我们就可以来看看在一年中的任何一天,北京和海口之间的正午太阳高度之差是多少。我们发现在7月4日太阳直射海口开始,一直到第二年6月9日太阳再一次直射海口为止,在这11个月多时间内的任何一天,海口的正午太阳高度都比北京大20°。而在6月9日至6月22日,直射点往北移动,两地的正午太阳高度之差逐渐变小,到夏至日变到最小值13°,过了夏至日之后在6月22日至7月4日之间,两地的正午太阳高度之差逐渐变大。
海口风光
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