学习天文学并不难，认识经纬度系统就可以学习天文学。其实，在我们的地理课本中就有很多天文学知识，只不过地理课中本把所有关于天文学最关键、最基础的部分都删除了，隐藏了起来。
给你发个大神的文章：三. 365天，高度的变化规律 - 知乎 (zhihu.com)
太阳，天空中最亮的天体。
1年365天，太阳的东升西落
天赤道，地球赤道在星空中的投影，是天文学中最重要的标记线之一。面向正南，从天顶 (头顶) 向正南倾斜一个特定的角度就是天赤道，而这个特定的角度值就是我们生活城市的纬度值。∠ZOA=城市纬度。
1年365天，太阳东升西落365次，看似复杂没有规律，其实都是围绕天赤道展开的。
太阳东升西落的移动轨迹和天赤道平行，更准确的描述应该是：太阳东升西落移动轨迹形成的平面和天赤道平面几乎是平行的，一般我们认为平行。
3个平面平行：平面FBG // 平面HCI // 平面EAW（天赤道平面）
这都是地球自转的结果，而赤道平面正是地球的自转平面。参考:【一. 正南方、天赤道】
四个特殊点的时间：最大(高)值--夏至，最小(低)值--冬至，中间值--春分、秋分。
夏至，每年6月21号前后，太阳到达天赤道以北最大值23.5°，此时阳光直射地球北回归线，这是北半球一年之中正午太阳高度最高的一天，白天最长，黑夜最短。此后，太阳位置开始向南移动。冬至，每年12月22号前后，太阳到达天赤道以南最大值23.5°，此时阳光直射地球南回归线，这是北半球一年之中正午太阳高度最低的一天，白天最短，黑夜最长。此后，太阳位置开始向北移动。春分，每年3月20号前后，太阳位于天赤道，直射地球赤道，白天黑夜等长，各12小时。春分发生在太阳位置从南向北移动的过程中。秋分，每年9月23号前后，太阳也位于天赤道，直射地球赤道，白天黑夜等长，各12小时。秋分发生在太阳位置从北向南移动的过程中。
我们将天赤道定义为0°，夏至是23.5°，冬至是-23.5°。一年时间，太阳在天赤道±23.5°之间变化。太阳高度角的变化决定了一年四季的变化。更准确的描述应该是太阳和天赤道之间角度的变化规律才是我们一年四季变化的原因。
太阳的高度角，正午太阳的高度角
太阳的高度角：太阳与大地平面之间的角度。在太阳东升西落的整个过程中，每时每刻太阳的高度角都在变化。1年365天，记录每时每刻太阳的高度角，太复杂了。为了简化，天文学只记录，每一天太阳在正南方最高点时的高度角，正午太阳高度角，来寻找其中的规律。
后来我们发现，1天之中，太阳移动的轨迹和天赤道是平行的(几乎)，这是地球自转的结果。1天之中太阳和天赤道之间的角度几乎不变，这个规律，我们也可以通过观察日晷影子的变化规律得到。参考:【二. 时间--(真)太阳时】。这样我们得到了一个替换公式，正午太阳高度角=天赤道倾斜角度+太阳和天赤道间的角度。
现在我们有了两种测量正午太阳高度角的方法：
直接测量太阳高度角，例如：日规的影子。但是需要等到正午时刻才能得到结果。间接测量，测量太阳和天赤道间的角度，再加上天赤道倾斜的角度，得到正午太阳高度角。例如：日晷的影子。而间接测量更简单，因为天赤道倾斜的角度是一个固定值，而太阳和天赤道之间的角度1天之中几乎不变。而且随时都可以测量，不需要等到正午才能测量。因此我们得到了一个更简化的计算公式：
我们以夏至日为例：
正午太阳高度角=天赤道倾斜角度+23.5°。
天赤道和天顶之间的夹角： ∠AOZ = 城市纬度，
天赤道倾斜的角度： ∠AOS = 90°-城市纬度。
太阳和天赤道之间的夹角度： ∠AOB=23.5°，
正午太阳高度角： ∠BOS=∠AOS+∠AOB=天赤道倾斜角度+23.5° = 90°-城市纬度+23.5°。
冬至日：正午太阳高度角=天赤道倾斜角度-23.5° = 90°-城市纬度-23.5°。
每一天正午太阳高度角，我们都可以通过测量太阳与天赤道之间的角度，再加上天赤道倾斜的角度计算得出。虽然每一天正南方扫过太阳时的高度角都不一样，但是他的变化也是有规律，他是围绕天赤道变化的。
地球上的每一个城市：夏至时，每一个城市太阳的高度角都是不一样的，但是每一个城市观测到的太阳和天赤道之间的角度都是一样的+23.5°。冬至时，每一个城市太阳的高度角也都是不一样的，但是每一个城市观测到的太阳和天赤道之间的角度都是一样的-23.5°。春分、秋分时每一个城市太阳的高度角都是不一样的，但是每一个城市观测到的太阳位置，都在天赤道，和天赤道之间的角度都是一样的0°。
利用这个规律，我们可以计算出每一城市正午太阳的高度角，而不需要跑到每一个城市去实际测量。
计算正午太阳的高度角：
我们只要知道每一个城市纬度值，代入公式，就可以计算出夏至、冬至时这个城市正午太阳的高度角，并不需要我们去实地测量。从表中，在北回归线夏至时太阳高度角是90°，是太阳直射北回归线；而冬至时北回归线太阳的高度角只有43°。北极圈以北到北极点，冬至时太阳高度角都是≤0°的，低于地平线，所以北极圈内都是极夜现象。对于其他时间点，我们只需要测量太阳和天赤道间之间的角度，利用同样的公式，就可以计算出每一个城市太阳的高度角。
间隔测量与连续测量
1年365天，正南方扫过太阳365次，或者说在太阳东升西落过程中，我们总是在太阳移动到正南方时(最高点时)测量他的高度角。这是间隔测量的方式，每天太阳的高度值都是不一样的，好似太阳蹦了一下。其实太阳不会蹦，我们需要连续的测量。
日晷
天赤道倾斜角度=90°-城市纬度，1年365天，这个数值是不会变的。1天之中，太阳东升西落的移动轨迹和天赤道是平行的(几乎)。连续测量，从早晨、中午、到晚上我们连续测量的是太阳和天赤道之间的角度变化，他是一个连续变化的量，不再是跳跃式的了。日晷，我们也可以看到从早晨、中午、到晚上影子长度变化的规律，他也是连续变化的，这和角度变化是一致的。这些都说明太阳和天赤道之间的角度每时每刻都在变化。只是一天之中这个变化值比较小，一般我们可以忽略不计。
同时测量(打电话)，如果我们生活中在不同的城市，例如分别在北京、上海、深圳、成都、乌鲁木齐，最南的三亚，最北的漠河，等等，如果我们同时测量(打电话)太阳的高度角，我们会发现，每一个城市太阳的高度角都是不一样的，但是当我们同时测量太阳和天赤道之间的角度时，同一时刻(打电话)，所有城市测量的结果都是一样的。这是地球自转的结果。这也是为什么在天文学中主要测量的是太阳和天赤道之间的角度，而不是太阳的高度角的原因。
经、纬度：经纬度是数学中描述球体(球面)的常用方式。地球、地球仪是最常见的经纬度系统。
天球：也是一个球体，天文学也是用经纬度来描述天球的。但是仰望天空，我们只能看见半个天球，大地平面以下的部分，我们是看不见的。但是对于数学这不是问题，根据球体的性质，我们可以将天球恢复成一个完整的球体。
天球，太阳的东升西落
天球、地球，都是使用经纬度系统描述球体(球面)，地球使用了经度、纬度，为了加以区别，天球的纬度名称使用："赤纬"。而天球经度线的名称不止一个，有几个。【十三. 天文学中的坐标系 】中我们会详细介绍。
天赤道EAWA'，天赤道平面EAWA'，南北天极PP'，PP'⊥圆-EAWA'。
夏至日，太阳东升西落的移动轨迹FBGB'，轨迹平面FBGB' // 天赤道平面，所以FBGB'就是天球的纬度线(平面)，是赤纬23.5°。冬至日，太阳东升西落的轨迹BCI，轨迹平面BCI // 天赤道平面，是赤纬-23.5° (图中并没有画出完整的圆)。而春秋分，太阳东升西落的移动轨迹就是沿着天赤道移动的。
太阳东升西落的移动轨迹，(几乎)是沿着天球纬度线移动的的，这是地球自转的结果。如果我们拿出地球仪，沿着纬度线行走，也是和地球赤道平行的。例如：沿着北回归线行走，轨迹和地球赤道平行。
其实，天赤道是地球赤道在星空的投影；南、北天极是地球南、北极在星空的投影；天球的纬度是地球纬度在星空的投影；天球的经度是地球经度在星空的投影。参考：【十三. 天文学中的坐标系 】。
正南方，最高点，正南方扫过整个星空：
太阳东升西落，星星、星座东升西落的最高点在正南方，严格的说，太阳东升西落，星星、星座东升西落都是和天赤道平行的，这是地球自转的结果。所以，最高点应该是从北天极P点，经过天顶Z点，正南S点，再到南天极P'点的一条弧线PZASP'，这都是地球自转的结果。更准确的描述应该是，随着地球的自转，是弧线PZSP'扫过整个星空，扫过星空中的每一颗星星 (包括太阳和月亮) 而主要部分是在正南方的一段弧线ZS。
这是因为我们主要生活在北半球，所以太阳、猎户座等主要天体东升西落的最高点都在正南方。为了简化，也为了方便于普通人理解，所以本书中使用"随着地球的自转，正南方扫过整个星空"，这一简化描述。
。。。。。未完
原文：三. 365天，高度的变化规律 - 知乎 (zhihu.com)
