如何计算太阳的天顶角和方位角

太阳天顶角是指太阳入射光线与天顶方向的夹角，与太阳高度角（地球上某点的切平面与某时刻此点和太阳连线的夹角）互为余角，是影响太阳辐射变化的最重要的外部因素之一。

太阳天顶角的影响同时具有时序上的规律性和过程复杂性，由于大气成分的组成变化观测较为科学化，人们对于太阳天顶角所导致的大气质量（Air Mass，AM）变化有所了解，但大气传播路径变化（即光程变化）引起的大气吸收、反射、散射则缺乏详尽研究。一般而言，天顶角越大，则太阳辐射在大气中传播的路径越长，到达地表的入射短波辐射由于大气质量的增加而减少。复杂性则包括不同太阳天顶角下，太阳辐射衰减在各光谱区间的变化比例存在差异。对照光伏发电的特点，可以确定的是太阳天顶角的变化对于可见光波段太阳辐射影响显著。

太阳高度角h取决于所处位置的纬度φ，此时刻的太阳赤纬δ和太阳时角t，其计算公式为sinh=sinδsinφ+cosδcosφcost，其关系如图5-1所示。

图5-1　h，φ，δ，t之间的关系

由太阳高度角可以求得太阳天顶角H为：

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在地平坐标系，以地平圈为基圈，通过太阳方位角和太阳高度角来确定太阳的位置。其中，太阳方位角与所处位置经纬度以及观测时刻的关系如下：

式中　A——太阳方位角；

h——太阳高度角；

δ，t——太阳赤纬和太阳时角。

其参数的计算可具体查阅中国气象局《地面气象观测规范》2003版附录。