太阳天顶角和方位角

本文仅给出简略公式, 精密公式可参考 NOAA/ESRL

一. 数学公式

1. 太阳时角 ($h$)

$$\begin{equation} h = 15^{\circ}\times(\frac{LT(\rm{in\ min})}{60}-12) \end{equation}$$

式中, $LT$是地方时。

2. 太阳赤纬 ($\delta$)

$$\begin{equation} \delta = -23.44^{\circ}\times cos(\frac{360}{365}(doy+10)) \end{equation}$$

式中, $doy$是年积日。

3. 太阳高度角 ($elev$)

$$\begin{equation} sin(elev) = sin(\delta)sin(\varphi)+cos(\delta)cos(\varphi)cos(h) \end{equation}$$

式中, $\varphi$是地理纬度。

4. 太阳方位角 ($azim$)

$$\begin{equation} cos(azim) = \frac{sin(\delta)cos(\varphi)-cos(\delta)sin(\varphi)cos(h)}{cos(elev)} \end{equation}$$

二. 数据演示

图1. 太阳高度角 (左) 和方位角 (右) 演示