海口和北京的正午太阳高度之差，在一年之中是不是一个定值？

“太阳高度”是指太阳光线与地平面的夹角，其取值范围一般在0°至90°之间，当日出或者日落的时候，太阳光线与地平面平行，可以理解为太阳高度为0°，而当太阳直射某地时，太阳高度为90°，当然世界上只有位于南北回归线之间的区域，才有太阳直射的现象。在一天之中，太阳东升西落，太阳高度从日出开始升高，到正午时刻达到最高，到下午又开始降低，直到日落。

海口和北京的正午太阳高度之差

正午太阳高度是一天中最高的太阳高度，某地某日正午太阳高度的高低，取决于当地纬度和当日太阳直射点所在纬线的纬度。具体来说，正午太阳高度的计算可以通过90减去两地的纬度差得到，这里的两地就是指当地和当日太阳直射点所在纬线。比如，我国的首都北京，其所在的纬度大约为北纬40°，那么在春秋分的时候，由于太阳直射于赤道（纬度为0°），那么在春秋分时，北京的正午太阳高度就应该是50°。

位于地平线上的太阳

随着，太阳直射点在南北回归线之间来回移动，北京与太阳直射点之间的纬度差也就不断发生变化。当夏至日时，太阳直射于北回归线（北纬23.5°），此时北京的正午太阳高度取到一年中的最大值73.5°，过了夏至日之后，太阳直射点往南移动，北京的正午太阳高度不断降低。而当冬至日时，太阳直射于南回归线（南纬23.5°），此时北京的正午太阳高度取到一年中的最小值26.5°。

太阳视运动和正午太阳高度示意图

北京一年中最高正午太阳高度和最低正午太阳高度之间的差值为47°。我们再来看看另一个城市海口，海口是海南省的省会城市，纬度大约为北纬20°，海口的纬度位于北回归线和赤道之间，也就是说海口在一年中有两次太阳直射，在太阳直射的时候，海口的正午太阳高度能够取到最大值90°。根据太阳直射点每一个月大概移动7.8°左右的纬度来推算，由于海口与北回归线之间纬度差为3.5°，那么太阳直射海口的日子，大约距离夏至日（6月22日）13至14天左右。

太阳直射点移动图

我们以13天来推算，太阳直射海口的日子约为6月9日和7月4日两天。对于海口来说，冬至日正午太阳高度最低，大约为46.5°，冬至日之后，海口正午太阳高度不断增加，一直到6月9日取到最高90°，然后正午太阳高度减小，一直到夏至日，取到正午太阳高度86.5°，然后直射点往南移动，海口正午太阳高度开始变大，到7月4日又取到最高值90°，而后一直到冬至日，正午太阳高度取到最小值。

北纬40°二分二至日太阳视运动示意图

我们了解了北京和海口两城市在一年内的正午太阳高度变化情况，接下来我们就可以来看看在一年中的任何一天，北京和海口之间的正午太阳高度之差是多少。我们发现在7月4日太阳直射海口开始，一直到第二年6月9日太阳再一次直射海口为止，在这11个月多时间内的任何一天，海口的正午太阳高度都比北京大20°。而在6月9日至6月22日，直射点往北移动，两地的正午太阳高度之差逐渐变小，到夏至日变到最小值13°，过了夏至日之后在6月22日至7月4日之间，两地的正午太阳高度之差逐渐变大。

海口风光