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3.4不同太阳高度所维持的时间--气象统计学私探（13）

已有 2357 次阅读 2020-8-24 10:56 |个人分类:统计气象学19|系统分类:科研笔记

3.4不同太阳高度所维持的时间--气象统计学私探（13）

张学文，2020 08 24（第3章，第3节续）

在春分日和秋分日，太阳直射赤道，地球各地的白天都是12小时（720分钟）。在这720分钟里，不同地点（纬度），太阳会出现在不同的高度上。表（3.2）是根据公式（3.1）针对一天每分钟的1440个时角计算出太阳高度再进而统计不同太阳高度分别延续的时间长度的分钟数值。

表（3.2）太阳在不同高度上延续的分钟数（分钟/度）

北半球不同纬度在春分日、秋分日

（表中数值是太阳高度在每1度间隔内的延续的分钟数，太阳高度以5度为间隔的部分，其5分钟的延续时间是表中值乘5。北纬70、80度以1分钟为间隔，它不需要乘5）

太阳高度/°	北纬/°							太阳高度/°	北纬/°
太阳高度/°	0	10	20	30	40	50	60	太阳高度/°	70	80
0-5	8	8.2	8.6	9.4	10.6	12.6	16.2	0-1	23	47
5-10	8	8	8.4	9.2	10.4	12.4	16.4	1-2	24	46
10-15	8	8	8.4	9.2	10.4	12.8	17.2	2-3	24	48
15-20	8	8.4	8.8	9.6	11.2	13.6	19.2	3-4	24	48
20-25	8	8	8.4	9.2	10.8	14.4	23.2	4-5	24	52
25-30	8	8.4	8.8	10	11.6	16	51.6	5-6	24	56
30-35	8	8	8.8	9.6	12.4	19.2	0.2	6-7	24	60
35-40	8	8	8.8	10.4	14	42.8		7-8	26	70
40-45	8	8.4	9.2	10.8	16.4	0.2		8-9	24	88
45-50	8	8.4	9.2	12	36			9-10	28	204
50-55	8	8.4	9.6	14.4	0.2			10-11	26	1
55-60	8	8.4	10.4	30				11-12	28
60-65	8	8.4	12	0.2				12-13	30
65-70	8	9.2	24.4					13-14	32
70-75	8	10	0.2					14-15	32
75-80	8	17.6						15-16	36
80-85	8	0.2						16-17	40
85-90	7.8							17-18	48
								18-19	60
								19-20	142

从赤道（0度）到北纬60度，是以5度间隔做统计的。北纬70、80度是以1度间隔做统计的。而北极点太阳一直在天边上旋转而不升高。所以表中没有列出。

从表（3.2）中可以看出，春分日和秋分日在赤道上一天中的太阳可以出现在0度到90度的各个高度上。而且几乎在每个高度上延续8分钟。90度乘8分钟/度，于是白天恰好是720分钟。或者说太阳高度随时间的变化是统计学中的均匀分布。

随着纬度的升高，太阳在一天中的高度变化在减少。到了北极，太阳仅在天边上变化而不升高。在其它纬度，一天中太阳的各个高度延续的时间就不再相同，而是在天边上延续的时间短，在最高位置（中午）维持的时间长。

3.3夏至日不同太阳高度占据的时间

过了春分日，太阳更向北半球倾斜，北半球的白天加长。太阳在更高的位置延续的时间就更长一些。到夏至日，北极的太阳就一直在23.5度的高度上旋转，而没有黑夜，见表（3.3）。

表（3.3）夏至日北半球不同纬度的一天内太阳在不同高度上延续的时间分布

（表中数值是太阳高度在每1度间隔内的延续的分钟数，5度间隔共同的延续时间是表中值乘5,但是90度的北极不再乘5）

太阳高度/°	北纬/°
太阳高度/°	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0-5	8.6	8.8	9.2	10.4	12	15.2	23.2	38.2	0
5-10	8.8	8.8	9.2	10	11.6	14	19.6	42.4	0
10-15	8.8	8.8	9.2	10	10.8	13.6	17.6	28.8	53.4
15-20	8.8	8.8	9.2	9.6	11.2	12.8	16.8	25.2	61.6
20-25	8.8	8.8	8.8	9.6	10.4	12.8	16.4	23.6	46.8	1440
25-30	9.2	8.4	8.8	9.6	10.8	12.4	16	23.6	50.4
30-35	8.8	8.8	8.8	9.2	10.4	12.4	16	25.6	75.8
35-40	9.2	8.8	8.8	9.2	10.4	12.4	17.2	30.8	0
40-45	9.6	8.8	8.8	9.6	10.4	13.2	18.4	49.8	0
45-50	10	8.8	8.8	9.2	10.8	13.2	23.2	0	0
50-55	10.4	9.2	8.8	9.2	10.8	14.8	37.4	0	0
55-60	12	9.2	8.8	9.2	11.2	18.4	0	0	0
60-65	16.8	9.6	8.8	9.2	12	28.6	0	0	0
65-70	14.2	10.4	8.8	9.6	14	0	0	0	0
70-75	0	14	8.8	9.6	21.4	0	0	0	0
75-80	0	11	8.8	10.8	0	0	0	0	0
80-85	0	0	10	13.4	0	0	0	0	0
85-90	0	0	6.2	0	0	0	0	0	0

3.4冬至日不同太阳高度占据的时间

到了冬至日，太阳向南半球倾斜，北半球的白天缩短。北纬66.5度以北就看不到太阳了（没有白天）。表（3.4）给出了北半球一天内太阳在不同高度上延续的时间分布。其特点依然是一天内低纬度太阳在各个高度上延续的时间差不多，但是太阳在最高位置占据的时间比较长。而这个特点越向高纬度，越明显。

表（3.4）冬至日北半球不同纬度的一天内太阳在不同高度上延续的时间分布

（表中数值是太阳高度在每1度间隔内的延续的分钟数，5度间隔共同的延续时间是表中值乘5）

太阳高度角	纬度(北纬/°)
太阳高度角	0	10	20	30	40	50	60	70-90
0-5	8.6	8.8	9.6	10.4	12.4	16.8	34.8	0
5-10	8.8	9.2	9.6	10.8	13.6	20	31.4	0
10-15	8.8	9.2	10	11.6	15.2	30	0	0
15-20	8.8	9.2	10	12.4	18	27.4	0	0
20-25	8.8	9.2	10.8	13.6	26.4	0	0	0
25-30	9.2	10	11.6	16.4	24.2	0	0	0
30-35	8.8	10	12.4	24	0	0	0	0
35-40	9.2	10.4	14.8	21.4	0	0	0	0
40-45	9.6	11.6	21.2	0	0	0	0	0
45-50	10	13.6	19.4	0	0	0	0	0
50-55	10.4	18.8	0	0	0	0	0	0
55-60	12	17	0	0	0	0	0	0
60-65	16.8	0	0	0	0	0	0	0
65-70	14.2	0	0	0	0	0	0	0
70-75	0	0	0	0	0	0	0	0
75-80	0	0	0	0	0	0	0	0
80-85	0	0	0	0	0	0	0	0
85-90	0	0	0	0	0	0	0	0

以上针对一年四季的四天（春秋分，冬、夏至）而获得的不同地点（纬度）上太阳在不同太阳高度所滞留的时间。对于一年中的其它月份、日期，只要知道当日的太阳赤纬δ，也可以根据公式（3.1）做计算，并且再进行统计分析。计算当天的赤纬时首先确定是一年内的的第几天（N的值），利用公式（3.4）从N求得x，再利用公式（3.3）从x求得赤纬值δ，从而再利用公式（3.1）计算当天1440个太阳高度，最后是统计出不同高度的太阳的分钟数。这些就不一一列出了。

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