태양의 고도
태양의 고도, 태양 고도(Solar Altitude)는 지평선을 기준으로 하여 태양의 높이를 각도로 나타낸 것이다. 태양의 고도각 또는 태양 고도각(Solar Altitude Angle)이라고도 한다. 태양의 고도는 해가 뜬 후 점점 커져 낮 12시에 가장 높고, 낮 12시가 지나면 다시 작아진다.
태양이 지평선에 있을 때 태양의 고도는 0°이며 머리 위에 있을 때는 90°이다. 일반적으로 하루 중 같은 시각의 태양의 고도는 계절에 따라 달라진다.
이외에도 지구의 공전궤도가 타원궤도인 것이나 섭동 등으로 인해 태양이 가장 높은 고도를 갖는 시간은 15분 정도 차이가 난다. 또, 우리나라는 동경 135°를 기준으로 하는 UTC+9:00를 사용하고 있기 때문에 서울기준으로 약 +30분의 시간오차가 있다. 즉, 서울에서 태양의 고도가 제일 높을 때는 약 12시 30분이다.
계산 편집
태양의 고도를 계산하는 공식은 다음과 같다.
sin h = (sin δ * sin φ) + (cos δ * cos φ * cos H)
- h (태양의 고도각) : -90° ~ +90°
- δ (태양의 적위) : -23.5° ~ +23.5°
- φ (위도) : -90° ~ +90° (남극 ~ 북극)
- H (시각) : -180° ~ +180° (00시는 -180°, 06시는 -90°, 12시는 0°, 18시는 +90°, 24시는 +180°)
위의 식에 따라 계산된 태양의 고도가
최고 고도 편집
하루 중 태양의 고도가 가장 높을 때를 최고 고도, 최고 고도각, 또는 최대 고도, 최대 고도각이라고 한다. 태양이 최고 고도를 가질 때 정남쪽에 위치하기 때문에 남중고도이라고도 한다. 최고 고도를 측정할 때는 길이를 측정하는 것이 아니라 일반적으로 태양과 지표면이 이루는 각을 측정한다. 주로 그림자를 이용하여 측정하며, 이 원리를 이용하여 만든 것이 앙부일구이다. 계절에 따라서는 겨울에 최고 고도가 낮으며, 여름에 최고 고도가 높다. 북회귀선과 남회귀선 사이의 모든 위도에서는 특정 시간에 최고 고도가 90도까지 올라갈 수 있다. 적도에서는 춘분과 추분 때, 북회귀선에서는 하지 때, 남회귀선에서는 동지 때 최고 고도가 90°까지 올라간다.
이 고도를 계산할 때는 위의 계산식에서 H = 0° 로 계산하면 된다. 태양의 고도가 가장 높을 때는 12시이기 때문이다. 그러나 위의 계산식이 복잡하므로, 간단하게 아래와 같은 계산식을 자주 사용한다.
h = 90°-|φ-δ|
최저 고도 편집
하루 중 태양의 고도가 가장 낮을 때를 최저 고도, 최저 고도각, 또는 최소 고도, 최소 고도각이라고 한다. 이 고도를 계산할 때는 위의 계산식에서 H = -180° 또는 +180° 로 계산하면 된다. 태양의 고도가 가장 낮을 때는 00시 또는 24시이기 때문이다. 그러나 위의 계산식이 복잡하므로, 간단하게 아래와 같은 계산식을 자주 사용한다.
h = -90°+|φ+δ|