（一）正午太阳高度的变化 太阳光线对于地平面的交角（即太阳在当地的仰角），叫做太阳高度角，简称太阳高度。在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，高度是0°。太阳直射点南北移动，引起正午太阳高度的变化。正午太阳高度就是一日内最大的太阳高度；它的大小随纬度不同和季节变化而有规律地变化。太阳高度就纬度分布而言，春秋二分，由赤道向南北两方降低。夏至日，由北回归线向南北两方降低；冬至日，由南回归线向南北两方降低。就季节变化而言，在北回归线以北的纬度带，每年夏至日，正午太阳高度达最大值；每年冬至日达最小值。在南回归线以南的纬度带，情况正好相反。在南北回归线之间各地，每年两次受到太阳直射。
一地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算：
的纬度（任何一天的δ可以在天文年历上查到），当地夏半年取正值，冬半年取负值。以二分和二至日北京（39°54′N）为例：
春、秋分日 H=90°-|39°54′-0°|=50°6′
（太阳直射赤道，δ=0°）
夏至日 H=90°-|39°54′-23°26′|=73°32′
（太阳直射北回归线，δ=+23°26′）
冬至日 H＝90°-|39°54′＋23°26′|＝26°40′
（太阳直射南回归线，δ=-23°26′）