对正午太阳高度的理解与应用
夏至日正午太阳高度
夏至日正午太阳高度每年的6月21日或22日，是夏至，也是北半球一年中阳光最充沛的日子。
在这一天的正午时刻，太阳高度达到一年的最高点。
夏至日正午太阳高度的变化对于天文学家、农民以及人们的日常生活都有着重要的影响。
夏至日正午太阳高度是指在夏至这一天中午的时候，太阳相对于地平线的高度。
太阳的高度与地理位置、日历以及时间有着密切的关系。
在夏至这一天，太阳高度最高，光线直射地表，给人们带来强烈的日照和热量。
这一现象对于农业生产、自然环境以及人的健康都有着重要的影响。
夏至日正午太阳高度的变化在不同地区有所差异。
由于地球自转轴的倾斜，太阳的高度在赤道附近变化较小，而在接近南北两极的地区变化最为显著。
夏至时，北半球的太阳高度达到一年的最高点，南半球则是冬至。
这一现象导致了不同地区的温度和季节变化。
夏至日正午太阳高度对于农业有着重要的意义。
在夏至这一天，太阳的高度使得光线更直接地照射到地面，提供了更充足的光合作用能量。
这对于农作物的生长发育、果实成熟以及收获期的确定都有着重要的指导意义。
农民可以根据太阳高度的变化来进行田间作业的安排，合理利用阳光资源，提高农作物的产量和质量。
夏至日正午太阳高度的变化也影响着自然环境。
夏至时阳光直射地表，地面的温度升高，导致水分的蒸发加快，气温升高，空气湿度降低。
这种气候变化会影响植物的生长、动物的栖息以及降水的分布。
夏至后的天气多以炎热、干燥为主，人们需要注意防晒、防暑，保持水分平衡，预防中暑等健康问题。
夏至日正午太阳高度的变化也与人们的日常生活息息相关。
夏至是一年中最长的白天，太阳落山的时间最晚，人们可以享受更多的阳光时间。
夏至也是一些传统节日的重要节点，像中国的端午节和欧洲的仲夏节等。
人们会在这一天举办各种庆祝活动，如赛龙舟、篝火晚会等，以庆祝太阳的高度和光明的力量。
总之，夏至日正午太阳高度的变化对于天文学家、农民以及人们的日常生活都有着重要的影响。
太阳高度的变化导致了不同地区的季节变化和温度差异，影响着农作物的生长发育、自然环境的变化以及人们的日常活动。
正午太阳高度角变化及应用
正午太阳高度角变化及应用正午太阳高度角是指在正午时刻，在地平线上的太阳和天顶的连线与地球赤道面的夹角，它是一个重要的地理和天文量。
该角度在漫长的历史中被用于测定纬度和时区，同时也被广泛用于定位、气象预报和能源产业的规划。
太阳高度角的变化受多种因素的影响，如时间、地点和季节，这些因素的综合作用会导致太阳高度角的变化规律。
在本文中，将详细介绍太阳高度角的变化规律及其应用。
一、太阳高度角的变化规律太阳高度角从日出时刻开始逐渐增大，到正午时刻达到最大值，然后逐渐减小，最终在日落时刻消失。
每日的太阳高度角变化规律大致呈现一个钟形曲线，这一规律对于人们的生活和工作有着重要的影响。
1. 时间的影响太阳高度角的变化是随着时间的推移而发生的，每天太阳在天空中的位置一直在变化。
在北半球，太阳的高度角最大值发生在正午时刻，而在南半球，太阳的高度角最大值则发生在南十二时刻。
在地球赤道附近地区，由于存在较小的倾斜角度，太阳高度角变化幅度较小。
2. 地点的影响太阳高度角的变化还受地点的影响，不同地点的太阳高度角变化规律有所不同。
在南极洲，由于其接近南极点，太阳高度角的变化规律与北半球相反，即最大值发生在南十二时刻。
在高纬度地区，由于地球倾斜角度较大，太阳高度角的变化幅度也较大。
3. 季节的影响季节也是影响太阳高度角变化的一个重要因素，太阳高度角的变化规律与季节变化规律密切相关。
在夏季，太阳高度角较高，日照时间较长；而在冬季，太阳高度角较低，日照时间较短。
二、太阳高度角的应用1. 确定纬度太阳高度角的测量对于地球的定位非常重要，因为它可以用来确定地球的纬度。
通过观测太阳高度角的变化规律，可以推算地球位于赤道还是南北半球，以及位于北半球的纬度。
这对于地质勘探、探险和旅行有着重要的意义。
2. 确定时区由于太阳高度角的变化规律随着地点的不同而有所差异，因此它也可以用于确定时区。
当太阳高度角达到最大值时，误差最小，此时可以通过对比地方时和标准时来确定所在的时区。
太阳高度变化和正午太阳高度变化
太阳高度变化和正午太阳高度变化在日常生活中，我们经常会感受到太阳的高度在不断变化。
太阳高度的变化受到多种因素的影响，包括时间、地理位置和季节等。
正午太阳高度变化尤为引人关注，因为这一时刻太阳所处的位置对我们的生活和工作有着重要的影响。
1. 时间因素让我们来看看时间对太阳高度的影响。
太阳在一天中的高度会随着时间的推移而不断变化。
通常来说，太阳会在清晨从东方升起，然后在上午逐渐升高，到了中午达到最高点，接着在下午逐渐下降，最终在黄昏时从西方落下。
这种日周运动导致了太阳高度的变化。
2. 地理位置因素地理位置也会对太阳高度产生影响。
不同的地方所处的纬度不同，因此太阳在正午的高度也会有所差异。
在赤道附近的地区，太阳在正午时几乎直射地面，因此太阳高度相对较高。
而在极地地区，太阳在正午时的高度则较低，甚至有时可能完全没能升起，导致极昼和极夜的现象。
3. 季节因素季节也是影响太阳高度变化的重要因素之一。
由于地球的轨道呈椭圆形，地球到太阳的距离会有所变化，导致季节的交替。
在南半球，在夏季太阳高度会相对较高，而在冬季太阳高度则会相对较低。
而在北半球则相反。
这样的季节变化也导致了正午太阳高度的不断变化。
总结回顾：通过对太阳高度变化和正午太阳高度变化的全面评估，我们可以看到，这一现象受到时间、地理位置和季节的多重影响。
在日常生活中，我们可以通过观察太阳的高度变化来感受到时间的流逝，了解地理位置对太阳高度的影响，以及体会季节交替所带来的变化。
个人观点和理解：作为一名写手，我对太阳高度变化和正午太阳高度变化有着自己独特的观点和理解。
我认为，太阳高度的变化不仅是自然界的奇妙现象，也是我们生活中不可或缺的一部分。
通过仔细观察太阳高度的变化，我们可以更好地理解自然规律，感受到大自然的美妙之处，也可以更好地规划自己的生活和工作。
我认为对太阳高度变化和正午太阳高度变化的深入理解对我们每个人来说都是非常重要的。
太阳高度变化和正午太阳高度变化是一个深入而广泛的主题。
正午太阳高度角的计算及应用
A.23º26′
B.66º34′
C.90º
D.45º
⑵该地的纬度是--------------------------------------（ D ）
① 23º26′N ② 21º34′N ③ 25º26′S ④ 68º26′S
A. ①②
B.②③
C.③④
D.②④
α
集热管 β
调 节
α杆
例2.当地（42ºN）冬至日应把太阳能热水器如何调整， 才能最大限度利用太阳能？
解：冬至日当地正午太阳高度α为 24º 34′
热水器集热管的倾角 β=90º—α 即 β =90º—24º34′ =65º26′
集热管 β
水箱
调 节
α杆
例3.某校所在地(120ºE、40ºN)安置一台太阳能热水器， 为充分利用太阳能，根据太阳高度的季节变化调整 其支架倾角。通过计算判断下列四图做法是否正确。
1.正午太阳高度分布的基本规律是什么？
2.当地正午太阳高度最大值和最小值分别出现 在什么时候？
90 60 30
0
N
① ② ③
60
30
0
30
60
正午太阳高度的分布规律
90 60
30
0
S
一、正午太阳高度角的简便计算
α= 90°- 纬度差
(纬度差就是所求地点与太阳直射点相隔的纬度数)
例1.计算当地(大约42ºN)在二分二至日时的正午太阳高度角。
A 16º34′
B 63º26′
C 40º
D 23º26′
2、房地产开发中前后楼间距与楼高的关系
楼高H与楼间距最小值L（保证冬至日后楼能够得到光照） 的关系是：tanα= H/L
对正午太阳高度的理解与应用
新 论 视 窗 ………………… ……… …… …… …… ……＿…… …… …一 ｌ
对 正 午 太 阳 高 度 的 理解 与应 用
陕 西 宝鸡 市 宝鸡 文理 学院 附属 中学（２０７ 王彩 琴 ７ １０ ）
【 要】 正午太阳高度角的变化， 摘 影响着人类的
生产和 生活。 对正午太阳高度的理解与应用是教 学的重 点， 也是难 点。这部 分 内容 常常是考试的切入点， 考查学
生 运 用 地 理基 本 原理 、 律 分 析 、 决 实际 问题 的 能 力 。 规 解
所 以， 学 习中应 予以高度重视 ， 在 从本 质上理 解和 掌握 正午太 阳高度 的 变化规律 ， 以及正午太 阳高度 角的计算
８ ０ 中学教学参考（ 下旬） ２０ ． 总第 ２ 期 ０９ ７ ｌ
由于任 一地 点正午 太 阳高 度与直 射点 太 阳高度 的
ｆ
…
…
…
新 论视窗
＝
晋
差值 等于它们 的纬度差 ， 实际解 题 中 ， 在 为了计算方 便 ，
把绝对值去掉 ， 简化成Ｈ＝ ０一 ９ 。某地纬 度与直射 点纬度 的
度的正午太 阳高度才能达￣ ９ 。 ］ Ｅ０ 。我们 知道太 阳直射 点
所能达到 的纬度范 围是２ 。６Ｎ ２ 。６Ｓ 间 ， 么在这 ３２ 一 ３２ 之 那
一
正午太 阳高度在太 阳直射点上是９ 。 ０ ，由太 阳直射
点所在纬度 向南北两侧递减 。 某一地方 正午太阳高度 的
范围之外 ， 其他纬度正午太 阳高度均小于９ ｏ ０。 （） ３ 从全球范 围来说 ， 在太 阳直射点上 ， 阳高度是 太
头 顶
（） ２ 冬至 日： 阳直射南 回归线 ， 回归线 及其 以南 太 南
正午太阳高度角的计算与应用
为了更好地利用太 太阳能热水器
的倾角调整 阳能，应不断调整
太阳能热水器与楼
顶平面之间的倾角
使太阳光线与
受热板之间成
直角。
水箱
太阳能热水器集热管 的倾角和正午太阳高 度角的关系为：
a＋H=90º 2021/5/27
集热管
α
调 节
H杆
19
在４０°Ｎ一东西向的楼房顶部安装一太阳能热水器，请问：
〈１〉在１２月２２日这一天，太阳能热水器真空管平面与楼房 顶部的倾角最佳值应为多少？
（5）计算楼距
（6）计算热水器的安装角度
（7）判断山地自然带在南坡和北坡分
布高度
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8
（1）确定地方时：
某地太阳高度达一天中最大值时，当地的地方时是12时
图为我国西藏某地6月22日太阳高度的日变化示意图 （未考虑海拔等因素）。据此回答6～7题。
6. 该地的地理坐标为（ A）
A.30°N，90°E C.23°26′N，120°E
正午太阳高度角
2021/5/27
1
一、正午太阳高度（角）变化规律
正午
头顶
太阳的运动轨迹
H
傍晚
早晨
太阳
定义：正午太阳高度角是正午时太阳光线与地平面的夹
角，为一天中太阳高度的最大值，简称正午太阳高度。
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2
春分、秋分 N 0° 23°26′
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66°34′ 90° 66°34′
17
例 夏至日，在36°34’N建两栋20米高的楼房，要使南
楼的影子正午时分终年不遮挡北楼，两楼的间距最 小应为多少米？
分析题意：即求正午太 阳高度最小时南楼的影 子长度
正午太阳高度角的变化及应用
节能建筑
利用正午太阳高度角的变化，可 以设计出更节能的建筑，例如采
用太阳能采暖和制冷系统。
采光优化
通过了解正午太阳高度角的变化， 可以优化建筑物的采光设计，提
高室内光照效果和舒适度。
太阳能利用
太阳能电池板
光伏发电
太阳能发电站的选址与建设
• 太阳能发电站利用太阳能电池板将太阳能转化为电能。为了最 大化太阳能的收集和转化效率，太阳能发电站的选址和建设需 要考虑当地的正午太阳高度角。通常选择在阳光充足、地势平 坦且无遮挡物的地方建设太阳能发电站，以确保太阳光能够垂 直照射到太阳能电池板上，从而提高光电转化效率。
太阳钟
利用太阳光投影的原理，通过太阳光在物体上产生的影子来 指示时间。由于正午时分太阳高度角最大，影子最短，因此 太阳钟通常以正午时分为准点。
日晷
利用太阳光在直立物体上产生的影子来指示时间。日晷的设 计需要考虑当地的正午太阳高度角，以确保准确度。
太阳能热水器的安装角度
• 太阳能热水器是一种利用太阳能来加热水温的装置。为了最大化吸收太阳能，太阳能热水器的安装角度需要与当地的正午 太阳高度角相匹配。在正午时分，太阳光直射地面，此时太阳高度角达到最大值，太阳能热水器的吸热效率也最高。
储热系统设计
结合太阳高度角的变化规律，合理设计储热系统，确保在太阳辐射不足时仍能提供稳定 的热源。
THANKS
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正午太阳高度角的变化及 应用
• 正午太阳高度角的基本概念 • 正午太阳高度角的变化对地球的影响 • 正午太阳高度角在日常生活中的应用
• 正午太阳高度角在科学实验中的应用 • 正午太阳高度角在工程技术中的应用
正午太阳高度角的名词解释
正午太阳高度角的名词解释正午太阳高度角是指太阳在正午时刻（中午12点）的仰角。
它是用来衡量太阳在天空中位置高低的一个重要指标，对于地球的天文学和地理学研究具有重要意义。
这个角度的测量可以帮助我们更好地了解太阳的照射情况，以及对气候、植物生长和人类活动等方面的影响。
下面将从太阳高度角的计算方法、应用领域和变化规律三个方面对正午太阳高度角进行解释。
太阳高度角的计算方法可以通过天文学的知识进行推导。
在地球自转轴倾斜的情况下，太阳在天空中的位置不断变化，尤其是在赤道和两极地区的变化尤为明显。
根据天体几何学，太阳高度角可以通过太阳与地球的连线与地平线的夹角来计算。
具体计算公式如下：sin h = sin φ × sin δ + cos φ × cos δ × cos(HA)其中，h为太阳高度角，φ为观测点纬度，δ为太阳赤纬，HA为太阳时角。
这个公式是基于球面三角学的原理，通过修改其中的参数可以计算不同地点、不同时间的太阳高度角。
正午太阳高度角的计算方法相对简单，因为在正午时刻，太阳的时角HA等于0。
所以正午太阳高度角的计算公式可以简化为：sin h = sin φ × sin δ + cos φ × cos δ通过这个公式，我们可以得出在正午时刻，不同纬度的地方太阳的仰角。
比如在赤道附近，太阳高度角会相对较高，而在北极或南极地区，太阳高度角会非常低甚至为0。
正午太阳高度角在地球科学的研究中有着广泛的应用领域。
首先，正午太阳高度角的变化可以用来研究地球的气候。
气候的形成和变化与太阳辐射强度的分布和变化密切相关，而这一分布和变化与正午太阳高度角的变化有着密切的关系。
正午太阳高度角越高，太阳辐射强度越大，气候也越炎热。
相反，正午太阳高度角越低，太阳辐射强度越弱，气候也越寒冷。
通过研究不同纬度地区太阳高度角的变化，可以更好地理解地球气候系统的运行机制。
其次，正午太阳高度角对植物生长和人类生活也有着重要的影响。
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对正午太阳高度的理解与应用
作者：王彩琴
来源：《中学教学参考·文综版》2009年第07期
【摘要】正午太阳高度角的变化,影响着人类的生产和生活。
对正午太阳高度的理解与应用是教学的重点,也是难点。
这部分内容常常是考试的切入点,考查学生运用地理基本原理、规律分析、解决实际问题的能力。
所以,在学习中应予以高度重视,从本质上理解和掌握正午太阳高度的变化规律,以及正午太阳高度角的计算方法,运用它解决生产和生活中与之相关的问题。
【关键词】正午太阳高度变化应用
一、理解概念
1. 太阳高度:是太阳高度角的简称,表示太阳光线对当地地平面的倾角。
它在很大程度上决定地面获得太阳热能的多少。
2. 太阳高度的变化
在一日内,太阳以不同的高度照射地面。
从早晨日出到傍晚日落,太阳高度先是由小变大,然后由大变小。
正午时刻,太阳升得最高,称为正午太阳高度(此时,各地地方时是12时)。
如图一所示
说明:
(1)晨昏线上(日出日落)太阳高度=0°;昼半球上太阳高度>0°;夜半球上太阳高度
(2)正午太阳高度是一天中最大的太阳高度,但是并非一定就等于90°,只有当太阳直射某一纬度时,该纬度的正午太阳高度才能达到90°。
我们知道太阳直射点所能达到的纬度范围是23°26′N～23°26′S之间,那么在这一范围之外,其他纬度正午太阳高度均小于90°。
(3)从全球范围来说,在太阳直射点上,太阳高度是90°,从直射点开始,太阳高度向四周降低,作同心圆分布,到晨昏圈上,太阳高度为0°。
如图二所示
二、正午太阳高度的变化规律
正午太阳高度是一天中最大的太阳高度,它的大小随纬度不同和季节变化而有规律的变化着。
1. 正午太阳高度的季节变化规律
(1)夏至日:太阳直射北回归线,北回归线及其以北各纬度,正午太阳高度达一年中最大值;南半球各纬度,正午太阳高度达一年中最小值。
(2)冬至日:太阳直射南回归线,南回归线及其以南各纬度,正午太阳高度达一年中最大值;北半球各纬度,正午太阳高度达一年中最小值。
(3)春分日和秋分日:太阳直射赤道,赤道上正午太阳高度达一年中最大值;正午太阳高度自赤道向两极递减。
2. 正午太阳高度的纬度变化规律
同一天,正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
夏至日:太阳直射北回归线,由北回归线向南北两侧递减。
春分日和秋分日:太阳直射赤道,由赤道向南北两侧递减。
冬至日:太阳直射南回归线,由南回归线向南北两侧递减。
三、正午太阳高度的计算
正午太阳高度在太阳直射点上是90°,由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
某一地方正午太阳高度的大小,可以用公式H=90°-|φ-δ|来计算,公式中H为正午太阳高度,φ为当地地理纬度,永远取正值,δ为直射点的纬度,当地夏半年取正值,冬半年取负值。
由于任一地点正午太阳高度与直射点太阳高度的差值等于它们的纬度差,在实际解题中,为了计算方便,把绝对值去掉,简化成H=90°-某地纬度与直射点纬度的纬度差。
四、正午太阳高度的应用
1.计算热水器安装角度
基本原理:要最大限度的利用太阳能资源,应该使太阳能热水器集热面与太阳光线垂直,提高太阳能热水器的利用效率。
如果太阳能热水器集热面与太阳光线垂直,那么热水器集热面与地面之间的夹角就等于当天正午太阳高度角的余角,也就是太阳直射点与当地地理纬度的差值。
如图所示,在图八直角三角形中,某天的正午太阳高度角H=90°-|φ-δ|,则а=90°-H=|φ-δ|。
案例探究:
某校所在地(120°E,40°N)安置一台太阳能热水器,为了获得最多的太阳光热,提高利用效率,需要根据太阳高度的变化随季节调整其支架倾角,下列四幅日照图中与热水器安置方式搭配不合理的是
解析:D.根据图中地球自转的方向和晨昏线特点,判断四个图所对应日期(A图为夏至日,B图为冬至日,C和D图为春分日或秋分日),再根据正午太阳高度的计算公式H=90°-|φ-δ|可计算出
H1=73°26′,H2=26°34′,H3=H4=50°;第三步根据支架的倾角和正午太阳高度角应该互为余角时,搭配合理,推出只有D项不合理。
2.计算楼房间距
基本原理:为了使楼房底层获得充足的太阳光照,一般来说,纬度较低的地区,楼距较小;纬度较高的地区,楼距较大。
解题关键是计算当地冬至日的太阳高度,并计算影长。
案例探究:
如图所示,位于北纬36°34′的某疗养院,计算在一幢20米高的楼房北面新建一幢楼房。
因为疗养的需要,要求高楼的每一层一年四季都能晒到太阳。
(1)新楼至少要距原楼多少米?
(2)若黄赤交角变为23°34′,两楼之间的距离将应如何变化,才能保证各楼层均有较好的采光?
解析:根据题意因疗养院位于北纬36°34′,当太阳直射南回归线时北半球正午太阳高度角达一年中最小值,若此时该楼的一层能被太阳照射的话,则各楼层都能被阳光照射,求出此时的正午太阳高度角H=90°-|φ-δ|(代入φ=36°34′,δ=-23°26′)即H=30°.根据三角函数关系,两楼间最小距离应为x=20cot 30°,x=34.7 m。
若黄赤交角变为23°34′,比原来变大,则此时北纬36°34′的正午太阳高度角H′=90°-|φ-δ′|,H′=29°52′变小,但x=20cot 29°52′在(0°～90°)为减函数,故两楼间距应增大。
答案:(1)34.7 m (2)间隔应增大
3.确定房屋的朝向
基本原理:为了获得充足的太阳光线,确定该房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
在北回归线以北的地区,正午太阳位于南方,房屋朝南。
在南回归线以南的地区,正午太阳位于北方,房屋朝北。
4.确定地方时
当某地太阳高度达到一年中最大值时,此时当地的地方时是12时。
参考文献:
[1]金祖孟.地球概论(第三版).北京:高等教育出版社,2000
[2]全日制普通高级中学教科书(必修)地理上册.人民教育出版社,2003
(责编李晔)。