3.8　太阳高度角

由于地球公转，太阳在北回归线（23.45°N）和南回归线（23.45°S）之间移动。太阳在某一回归线时为冬至或夏至，太阳在赤道时为春分或秋分。

在北半球，太阳在夏至到达北回归线（6月22日），并在冬至到达南回归线（12月22日），在3月21日春分和9月23日秋分时经过赤道。这意味着在一日历年中，太阳的正午高度角共变化了46.9°。

太阳在赤道上空时的高度角γe的计算公式为

太阳在南、北回归线上空时的高度角γt公式为

对一个特定的纬度位置，当太阳在南回归线或是北回归线时，太阳高度角可通过上述公式确定。使用“+”或“-”取决于所在的位置（南半球或北半球），以及太阳所在的南回归线或北回归线。应用这个公式时，角度的计算为假设你面向赤道，即在南半球时面向北方，与北方水平线的夹角。经验法则为，当所在地纬度是与太阳所在回归线在同一个半球时则加上23.45°，当纬度与太阳所在回归线在相反半球时则减去23.45°。

【例】达尔文位于12.46°S太阳在两个回归线和赤道的太阳高度角如下。

赤道（3月21日和9月23日）

北回归线（6月22日）

南回归线（12月22日）

这是朝北（向赤道）的计算结果，所以答案是90°以上时，表明在这个时候太阳实际上是在达尔文以南。太阳的高度角（即朝南）也可以表示为79.01°（180°～100.99°）。

达尔文地区的太阳高度角示意图如图3.11所示。

在热带地区，必须记住太阳在北部天空和南部天空均可出现，如图3.11所示。在赤道地区，太阳直射南、北两半球时间相同。在热带地区，要确定一年中太阳在北部天空和南部天空的时间和时长，保证树木和建筑物等不会遮挡太阳能光伏组件。

悉尼全年太阳高度角示意图如图3.12所示。

前文以悉尼为例进行了分析。表3.4提供了关于南半球的热带地区（如澳大利亚）不同纬度的太阳高度角。该表提供春分、秋分的太阳高度角，同时也表明太阳在北部天空。这可以帮助定位在一年中不同时期遮挡光伏组件的可能障碍物。