太陽角度計算
任意の場所・日付・時刻における太陽高度角（地平線からの高さ）と方位角（コンパス方向）を計算します。
太陽角度の理解：高度角、方位角、太陽の動き
ある瞬間の太陽の空における位置は、太陽高度角と太陽方位角の2つの角度で正確に表すことができます。これらの角度は、地球上のどこにいるか（緯度）、一年のうちいつか（年間通日）、一日のうちいつか（時刻）の3つの要素によって決まります。これらの角度を知ることは、太陽エネルギー工学、建築設計、写真撮影、航法において基本的に重要です。
太陽高度角（仰角）
太陽高度角（仰角とも呼ばれます）は、太陽が地平線からどの程度の高さにあるかを度数で表したものです。高度角0°は太陽がちょうど地平線上にあること（日の出または日の入り）を意味します。高度角90°は太陽が真上（天頂）にあることを意味し、これは熱帯地域の特定の日にのみ発生します。
高緯度地域では、最大高度角はより低くなります。例えば、北緯51°（ロンドン）では、夏の正午の最大高度角は約62°、冬はわずか約15°です。高度角が低いほど太陽光はより多くの大気を通過し、より多くのエネルギーが散乱されます。そのため冬の日差しは、空が晴れていても弱く感じられるのです。
高度角は次の式で計算されます：El = arcsin(sin(φ)·sin(δ) + cos(φ)·cos(δ)·cos(HA))。ここでφは緯度、δは太陽赤緯、HAは時角です。
太陽方位角
太陽方位角は、太陽のコンパス方向を示し、真北から時計回りに測定します。方位角0°で太陽は真北、90°で真東、180°で真南、270°で真西に位置します。
北半球では、太陽は東から昇り、太陽南中時に南でピークに達し、西に沈みます。日の出と日の入りの正確な方位角は一年を通じて変化します。夏至には、太陽は真東よりかなり北寄りから昇り、真西よりかなり北寄りに沈みます。冬至には、それぞれ真東・真西より南寄りから昇り沈みます。
南半球では、太陽の正午の位置は北にあり、方位角のパターンは鏡像のように反転します。
太陽赤緯
太陽赤緯（δ）は、地球の赤道面と地球の中心から太陽へ向かう線との間の角度です。12月の冬至にはおよそ−23.45°、6月の夏至には+23.45°の範囲で変動します。
この季節変動は、地球の地軸が約23.5°傾いていることによって生じます。北半球が太陽に向かって傾いているとき（6月）、赤緯は正の値となり、北半球の高緯度地域はより直接的な日射を受けます。太陽から遠ざかる方向に傾いているとき（12月）、赤緯は負の値となり、北半球の日照時間は短く、日射も弱くなります。
ここで使用する赤緯の公式は δ = 23.45° × sin(360/365 × (284 + N)) です。Nは年間通日（1月1日=1）を表します。この近似式は、ほとんどの実用目的において0.3°以内の精度を持っています。
時角と太陽南中
時角（HA）は、太陽が子午線（太陽南中）からどの程度移動したかを表します。地球は24時間で360°回転するため、1時間あたり15°です。したがって HA = 15° × (hour − 12) となります。太陽南中時に HA = 0°、正午の1時間前は HA = −15°、1時間後は HA = +15° です。
太陽南中は時計の正午とは正確に一致しないことに注意してください。太陽時はタイムゾーン内での実際の経度に依存し、時計の時刻と1時間以上ずれることがあります。この計算ツールでは太陽時を直接使用する（時刻入力＝太陽時）ため、結果は太陽の真の幾何学的位置を反映しています。
太陽南中時に、太陽はその日の最大高度角に達します。正午の高度角は、太陽が真南（または南半球では真北）を通過する場所では 90° − |φ − δ| に等しくなります。
応用分野
太陽角度の計算は、ソーラーパネルの設置において不可欠です。パネルは入射する太陽光に対して垂直に傾けたときに最も多くのエネルギーを生産します。異なる時刻や季節の高度角を知ることで、エンジニアは固定設置の最適な傾斜角を選択したり、追尾システムを設計したりすることができます。
建築家は太陽角度を利用して、冬の受動的太陽熱取得を最大化しつつ、夏の日射を遮蔽する建物を設計します。南向きの窓（北半球の場合）は低角度の冬の太陽光を取り入れ、高角度の夏の太陽光はひさしで遮ることができます。
写真家や映像制作者は、太陽高度を利用してゴールデンアワー（日の出直後や日の入り直前の太陽高度が約6°の時間帯で、暖かく柔らかい光と長い影が生まれる）を予測します。方位角データは、理想的な角度で太陽光が当たるように被写体を配置するのに役立ちます。
この計算ツールの制限事項
この計算ツールは、地球の軌道を円形と仮定し、専門的な太陽位置アルゴリズムで適用されるいくつかの小さな補正を省略した簡略化された天文学の公式を使用しています。結果は日常的な目的では1〜2°以内の精度があります。
時刻入力は理想化された太陽時を表しており、地方時ではありません。時計の時刻を太陽時に変換するには、均時差とタイムゾーンの中心からの経度のずれを考慮する必要があります。精密な太陽位置データが必要な場合は、専門的なソフトウェアや天文暦をご参照ください。
よくある質問
太陽高度角とは何ですか？
太陽高度角（太陽仰角とも呼ばれます）は、太陽が地平線からどの程度の高さにあるかを度数で表したものです。0°は太陽が地平線にあること（日の出または日の入り）を意味し、90°は太陽が真上にあることを意味します。高度角は1日を通じて変化し（太陽南中時に最大に達し）、太陽赤緯が季節とともに変わるため年間を通じても変化します。
太陽方位角とは何ですか？
太陽方位角は、太陽のコンパス方向を真北から時計回りに度数で表したものです。北=0°、東=90°、南=180°、西=270°。北半球では正午付近に太陽は概ね南にあり、南半球では北にあります。日の出と日の入りの方位角は季節によって南北にずれます。
太陽赤緯とは何ですか？
太陽赤緯は、地球の赤道面と太陽の方向との間の角度です。−23.45°（12月21日頃）から+23.45°（6月21日頃）の範囲で変動します。春分と秋分には赤緯はゼロになります。この季節変動は地球の地軸の傾きによって生じ、季節が存在する根本的な原因です。
時角とは何ですか？
時角は、太陽が子午線からどの程度移動したかを表す量です。地球は1時間あたり15°回転するため、時角は 15° × (太陽時 − 12) で表されます。太陽南中時に時角は0°、負の値は午前（太陽が子午線の東側）、正の値は午後（太陽が子午線の西側）を示します。
なぜこの計算ツールは地方時ではなく太陽時を使うのですか？
太陽時は、子午線に対する太陽の幾何学的位置のみに基づいています。時計の時刻は2つの要因で太陽時からずれます。タイムゾーン内での経度位置（経度1度あたり4分の差）と均時差（地球の楕円軌道と地軸の傾きによる最大±16分の変動）です。この計算ツールでは太陽時を直接使用することで、数式が簡潔になっています。現実世界の精密な結果を得るには、まず地方時を太陽時に変換してください。
太陽が最も高い位置にあるのはいつですか？
太陽は太陽南中時（時角=0°）に最大高度角に達します。その日の最大高度角は 90° − |緯度 − 太陽赤緯| に等しくなります。例えば、北緯40°で夏至（δ ≈ +23.45°）の場合、正午の高度角は約 90° − (40° − 23.45°) = 73.45° です。冬至（δ ≈ −23.45°）の場合は 90° − (40° + 23.45°) = 26.55° となります。