太阳高度角计算器
太阳高度角也称太阳仰角，是太阳中心相对于理想天文地平线的夹角。结果为正时，太阳中心位于地平线上方；等于零时位于地平线上；为负时位于地平线下方。这个计算器用于估算指定地点和时刻的几何太阳高度角。
纬度输入范围是 −90° 至 90°，经度范围是 −180° 至 180°，还要填写当地民用日期和时间，以及该时刻当地的 UTC 偏移量。本工具约定东经为正、西经为负。UTC 偏移量必须已经计入当时适用的夏令时规则，程序不会根据坐标推断政治时区。
计算方法
程序采用 NOAA 发布的简化太阳位置公式。它先把日期和当地钟表时间转换为年内分数，再估算太阳赤纬和均时差。经度与 UTC 偏移量共同将钟表时间换算为真太阳时。
程序再根据纬度、太阳赤纬和太阳时角计算太阳天顶角余弦。
cos(天顶角) = sin(纬度) × sin(赤纬) + cos(纬度) × cos(赤纬) × cos(时角)
最终关系为 太阳高度角 = 90° − 天顶角。三角函数内部使用弧度，显示结果再换算为度数。
完整示例
取赤道附近的一点，输入 纬度 0°、经度 0°、UTC 偏移量 0，并选择接近春分的当地正午。输入 2026 年 3 月 20 日 12 时，简化模型得到的太阳高度角约为 88°，不会正好等于 90°。均时差和太阳赤纬会使真太阳正午及春分几何位置与整点钟表时间略有偏移。
如果只把时间改为午夜，结果应明显为负。这个对比可以用于检查输入。若正午和午夜的结果看起来颠倒，应核对经度正负号、日期、当地时间和 UTC 偏移量。
如何理解结果
高度角接近 90° 表示太阳位于天空较高位置，较小的正角度表示太阳中心靠近理想地平线。负的几何高度角表示太阳中心已经在该地平线下。大气和当地环境会改变暮光亮度、可见日出时刻以及落在物体上的直射阳光。
太阳能板的入射角还取决于太阳方位角、面板倾角和朝向，仅凭高度角不能预测发电量。窗户、作物、摄影位置和户外工作区还可能受到地形、建筑、植被或设备遮挡，这些遮挡物不在本计算器的输入范围内。
精度和局限
这是用于规划的简化估算，不能作为测量、导航、安全判断或可融资太阳能工程计算。模型没有加入大气折射、海拔、局部地平线轮廓、天气和太阳视半径。接近日出或日落时，大气折射会使观察到的太阳上缘与这里使用的几何太阳中心出现明显差异。
民用时间规则也是重要误差来源。应确认所选历史或未来日期实际采用的 UTC 偏移量，不能直接套用今天的偏移量。坐标应使用十进制度数，并确认东西经符号正确。日历日期会处理闰年，但这些简化方程本身仍是近似模型。
用于导航、采光权或遮阴法律争议、聚光式太阳能设备，以及最终能源设计时，应使用经过验证的星历或工程软件，并由合格专业人员复核。
资料来源
- NOAA 全球监测实验室太阳位置通用计算公式，用于核对年内分数、均时差、赤纬、真太阳时和天顶角公式。
- NOAA 全球监测实验室太阳计算器，用于核对官方计算背景以及经度和时区约定。
- NOAA 太阳计算器术语表，用于核对太阳高度角、天顶角和方位角等定义。
编辑记录
本文由 SoupCalc 编辑团队编写并核对公式。我们用赤道春分附近的正午和午夜案例检查了预期几何关系，并依据 NOAA 文档复核经度符号和偏移量约定。
最后复核日期为 2026 年 8 月 10 日。