太阳高度角是什么？

太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。一天当中，太阳高度角是随时间的变化而变化的。日出时，太阳在地平面上，太阳高度角为0°；随着时间的推移，太阳高度角逐渐增大；正午时太阳高度角达到最大值；之后太阳高度角逐渐减小；日落时，太阳又落在地平面上，太阳高度角减小至0°。

太阳高度角、地球自转与影子的关系

  1. 影子长短：一天之中，影子长短的变化是先由长变短，中午达到最短，然后再由短变长。早晨和傍晚太阳高度角小，影子较长；中午太阳高度角最大，影子最短。这是因为地球自转导致太阳位置的变化，从而使得太阳高度角在一天之中发生变化。

  2. 影子方向：影子的方向总是与太阳的位置相反。例如，早晨太阳从东方升起，物体的影子就朝向西方；傍晚太阳在西方落下，物体的影子就朝向东方。在北半球，正午时太阳位于正南方向，物体的影子就朝向正北方向；在南半球，正午时太阳位于正北方向，物体的影子就朝向正南方向。

地球公转、太阳高度角与影子的关系

  1. 影子长短：一年中，同一地点每天的太阳高度都不一样。夏至日太阳高度最高，所以影子也就最短；冬至日太阳高度最低，太阳高度角最小，影子最长。从夏至日到冬至日，影子由短渐长。这是因为地球公转导致太阳直射点在南北回归线之间移动，从而使得太阳高度角在一年中发生变化。

  2. 季节变化：夏季时，正午太阳高度角大，且昼长夜短因此温度高，影子短；冬季时由于正午太阳高度角小且昼短夜长，因此温度低，影子长。

实际应用

1. 建筑采光：建筑师在设计建筑时，需要考虑太阳高度角对建筑物采光的影响。通过合理布局和窗户设计，可以让建筑物在冬季获得充足的阳光照射，同时在夏季避免过多的阳光直射。

  2. 太阳能利用：太阳能光伏板的安装角度也需要考虑太阳高度角。通过调整光伏板的安装角度，可以使光伏板在一天之中获得更多的太阳光照射，从而提高太阳能的利用效率。

  3. 时间判断：古代人们通过观察日影的变化来判断时间，例如日晷的发明就是利用了这一原理。