太阳高度和正午太阳高度(修正版)

太阳高度和正午太阳高度

一、太阳高度与正午太阳高度的区别

1、概念：A、太阳高度指太阳光线与地平面的夹角，即图1中的H。

B、当地地方时12时的太阳高度称为正午太阳高度。

2、区别：一天中正午时太阳高度最大，日出和日落时太阳高度为0。

二、正午太阳高度的变化（如图2）

（1）正午太阳高度的纬度变化规律：从直射点往南北两侧递减；离直射点距离越近（纬度差越小），正午太阳高度越大。（因此：已知某一正午太阳高度角，一般有两条纬线等于此度数）。

具体而言，春秋分日：由赤道向南北两侧递减；夏至日：由北回归线向南北两侧递减；冬至日：由南回归线向南北两侧递减。

（2）正午太阳高度的季节变化规律：

A、北回归线及其以北地区，夏至时正午太阳高度最大，冬至时最小；

B、南回归线及其以南地区，冬至时正午太阳高度最大，夏至时最小；

C、南北回归线之间，直射时正午太阳高度最大，并且该地若在北半球则冬至日正午太阳高度最小，若该地位于南半球则夏至日正午太阳高度最小。

（3）最值：

A、直射北回归线，北回归线及其以北地区达一年中最大值，整个南半球达一年中最小值；

B、直射南回归线，南回归线及其以南地区达一年中最大值，整个北半球达一年中最小值。

三、正午太阳高度的计算及应用

1、正午太阳高度的计算正午太阳高度H=90°-两地纬度差

注：两地纬度差指所求地点与太阳直射点之间的相隔的纬度数

图2 二分日不同纬度的正午太

2、正午太阳高度的应用

A 、确定地方时：某地一天中太阳高度最大时，地方时为12时，也就是说太阳直射点所在经线的地方时为12时。

B 、确定地理纬度

C 、确定房屋的朝向

D 、确定日期、日影长短及方向

E 、确定楼距、楼高

F 、太阳能热水器的倾角调整 【深度链接】

1、 热水器集热板倾角与太阳光线之间的关系图：

2、楼间距与楼高、太阳高度的关系图

太阳能热水器集热板的倾角α与正午太阳高度角是互余的，因此一年中正午太阳高度角变小时，倾角调大；变大时，倾角调小。（注意：据倾角α与正午太阳高度角是互余的，且正午太阳高度角差=纬度差，可推出倾角α就等于该地与太阳直射点的纬度差）。

解析：一年中南北方向修建楼房（当

地纬度为θ，纬度较低的楼高H 米）时，要使纬度较高的楼的底层房屋一年中都能被阳光照射，只需要楼间距大于一年中纬度较低的楼的最长影即可。具体如下：

①、该地若位于北回归线以北地区：（考虑冬至日正午太阳高度）

两楼之间的楼间距为：H ×cot ［90°－（θ＋23°26′）］。

②、该地若位于南回归线以南地区：（考虑夏至日正午太阳高度）

两楼之间的楼间距为：H ×cot ［90°－（θ＋23°26′）］。 其中90°－（θ＋23°26′）就是当地一年中最小的正午太阳高度a

3、太阳高度日变化曲线图（使用地方时）：

某地太阳高度日变化模式图：图5中的H表示该地

一天中最大的太阳高度，并且最大值可以等于90°

（需考虑纬度）。a表示日出时间，12时表示正午时

分，b表示日落时间。若该地位于赤道，则a=6时，

b=18时。若该地不在赤道上，则b- a可大于12小

时，也可小于12小时。若位于极圈上，可能出现

a=0时、b=24时现象。若在极圈和极点之间，则可

能出现如图6所示极昼现象，但最大值H小于46°

52′。

极圈内某地出现极昼时的太阳

高度。

极地出现极昼时：太阳高度日变化范围在0°

至23°26′之间。并且每天都保持一个定值。

4、正午太阳高度年变化图（这里所说的二分二至，均指北半球。）

（1）赤道地区正午太阳高度年变化图：

赤道上正午太阳高度年变化在66°34′至

90°之间，每年春分日与秋分日有两次直射

现象。冬至和夏至日时正午太阳高度最小，

为66°34′。

（2）北回归线与赤道之间正午太阳高度年变化图

回归线与赤道之间由于有两次直射

现象，因此正午太阳高度最大值有两

次可以达到90°，并且最小值不低于

43°08′。

（3）北回归线上的正午太阳高度年变化图

回归线线上一年中只有一次直

射现象，因此其最大值在冬至或

夏至达90°，并且最小值等于

43°08′。

（4）回归线与极圈之间某地正午太阳高度年变化图

（5）北极点正午太阳高度年变化图：

5、不同纬度地点二至日太阳方向及太阳高度回归线与极圈之间在一年内既无直射现象，也无极昼现象，因此其最大值小于90，最小值大于90°。并且仅在冬至或夏至时出现最大值。

北极地区：春分至秋分正午太阳高度大于0°，出现极昼，其中夏至正午太阳高度达一年中最大，并且极昼范围扩大到整个北极圈以内。秋分至春分正午太阳高度小于0°，出现极夜，其中冬至极夜范围扩大到整个北极圈以内。

图中反映的是不同地点二至

日太阳的方向，其中a表示冬

至日太阳高度和方向，b表示

夏至日太阳高度和方向。