太陽高度角（英文名：solar elevation angle，其他英文名有：solar altitude，sun’s altitude），又稱太陽高度，是指太陽光線與地平線的夾角。太陽高度是決定地球表面獲得太陽熱能數量的最重要的因素。當太陽高度角為90°時，太陽輻射強度最大；當太陽斜射地面時，太陽輻射強度就小。
太陽高度角隨地理緯度（）、該日太陽直射地球的位置（太陽赤緯）以及一天中時間（以時角表示）的不同而變化。太陽高度角（h）在天文學上的關系式為：sinh=sinsin+coscoscos，該式可以計算任一緯度和一天中任一時刻的太陽高度角。ω所求算時間的時角，以當地真太陽時正午為零度，下午為正，上午為負，每小時為15°，一天中正午時刻的太陽高度角計算式為：h=90°-+。
定義
太陽高度角簡稱太陽高度（其實是角度）。
太陽高度是決定地球表面獲得太陽熱能數量的最重要的因素。
我們用h來表示這個角度，它在數值上等于太陽在地球地平坐標系中的地平高度。
一般時間
太陽高度角隨著地方時和太陽的赤緯的變化而變化。太陽赤緯（與太陽直射點緯度相等）以δ表示，觀測地地理緯度用φ表示（太陽赤緯與地理緯度都是北緯為正，南緯為負），地方時（時角）以t表示，有太陽高度角的計算公式：
sin h= sin φ sin δ+cos φ cosδ cos t
正午時間
日升日落，同一地點一天內太陽高度角是不斷變化的。時角是以正午12點為0度開始算，每一小時為15度。即14點和10點分別為30度和-30度。日出日落時角度都為0，正午時太陽高度角最大（90°），時角為0，以上的公式可以簡化為：
sin h=sin φ sin δ+cos φ cos δ
由兩角和與差的三角函數公式，可得
sin h=cos（φ－δ）
因此，
對于太陽位于天頂以南的地區而言，h=90°－（δ－φ）；
二者合并，因為無論是（φ－δ）還是（δ－φ），都是為了求當地緯度與太陽直射緯度之差，不會是負的，因此都等于它的絕對值，所以正午太陽高度角計算公式：
h=90°-|φ-δ|
具體計算：
還是舉個例子來推導，假設春分日（秋分日也可，太陽直射點在赤道）某時刻太陽直射（0°，120°E）這一點，120°E經線上各點都是正午。
對于（0°，120°E）這點來說，它離太陽直射點的緯度距離是0°，它的太陽高度角就是90°。
另外一個觀測點，（1°N，120°E）與太陽直射點的緯度差為1°
此時，這一點的太陽高度角為89°（根據上面的公式h=90°-|φ-δ|）。
（1°S，120°E）與太陽直射點的緯度差也是1°。
因此，當地的太陽高度角也是89°
同一時刻，下列各觀測點，報告的太陽高度角度數如下：
南北緯2°（與太陽直射點相距2°）：88°（=90°－2°）
南北緯3°（與太陽直射點相距3°）：87°（=90°－3°）
南北緯10°（與太陽直射點相距10°）：80°（=90°－10°）
南北緯30°（與太陽直射點相距30°）：60°（=90°－30°）
南北緯80°（與太陽直射點相距80°）：10°（=90°－80°）
南北緯90°（與太陽直射點相距90°）：0°（=90°－90°）
赤緯算法
上述式子中都涉及太陽赤緯，太陽赤緯的算法如下：
由于太陽赤緯角在周年運動中任何時刻的具體值都是嚴格已知的，所以它（ED）也可
以用與式（1）相類似的表達式表述，即：
ED=0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cosθ+0.3656cos
2θ+0.0201cos3θ（5）
式中θ稱日角，即 θ=2πt/365.2422（2）
這里t又由兩部分組成，即 t=N－N0 （3）
式中N為積日，所謂積日，就是日期在年內的順序號，例如，1月1日其積日為1，平年12月31日的積日為365，閏年則為366，等等。
N0=79.6764+0.2422×（年份－1985）－INT〔（年份－1985）/4〕
（式中INT表示取整數部分，例如INT（3.25）=3）
意義
在晨昏線上的各地太陽高度為0 °，表示正經歷晝夜更替；
在晝半球上的各地太陽高度大于0°，表示白晝；
在夜半球上的各地太陽高度小于0°，表示黑夜。
變化規律
1、緯度變化規律：由太陽直射點所在經緯度向南北兩側遞減。可推知與太陽直射點的緯度相差一度，正午太陽高度角就減小一度。（進一步可得出：已知某一正午太陽高度角，一般有兩條緯線等于此度數）。
例如：太陽直射20°N，這天全球正午太陽高度角就從20°N向南北兩側逐漸遞減，19°N的正午太陽高度角就等于89°。
即19°N的正午太陽高度=90°-（太陽直射點-該地緯度）=90°-（20°-19°）=89°
2、季節變化規律：太陽直射點移來時漸增，移去時漸減（太陽直射點相對某地所在緯線而言）。例如：對于31°N的地區，在12月22日（冬至日）至6月22日（夏至日）這段時間，正午太陽高度角漸增，6月22日（夏至日）至12月22日（冬至日）這段時間，正午太陽高度角漸減。
小結：
1、整個南或北半球，正午太陽高度角能同時達全年最小值（該半球的冬至日），但不能同時達全年最大值；
2、南北回歸線之間的地區，太陽直射時達全年最大值，而非該半球的夏至日；
3、南北回歸線上一年一次最大值（該半球的夏至日）和最小值（該半球的冬至日）；南北回歸線之間的地區一年兩次最大值（太陽直射時）、一次最小值（該半球的冬至日），但赤道一年各兩次；
4、回歸線以外的地區，一年各一次最大值（該半球的夏至日）和最小值（該半球的冬至日）。
發展歷程
2015年9月11日開始的中國大學生數學建模競賽中，其中本科組A題太陽影子定位涉及到了此概念。
2016年5月18日開始的東南大學本科生數學建模競賽中，其中B題的太陽影子定位涉及到了此概念。
2016年8月18日開始的青島科技大學數學建模培訓中，其中第五題的太陽影子定位涉及到了此概念。
參考資料 >
Atmospheric polarization pattern simulation for small solar elevation angles and the analysis of atmospheric effect.物理學報.2023-12-30