1正午太阳高度概念及应用

(一) 正午太阳高度的季节变化规律
① 回归线之间的地区： 正午太阳高度最大值为90°，全年 有两次太阳直射现象，即一年中有两个 正午太阳高度最大值。如下图A。（两 次90°时间 间隔越长越靠近赤道；越 短靠近回归线）
——年变化规律
② 回归线上： 正午太阳高度的最大值为90°，全年 有一次太阳直射现象， 即一年中有一个正 午太阳高度最大值。如下图B。
关于楼间距的计算：
h
H
s
S：楼间距 计算原理： h/s=tanH h=s*tan H H：正午太阳高度 h: 楼房高度
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？
近年来，我国房地产业发展迅速，越来 越多的居民乔迁新居，居住条件和环境 显著改善。请读图，运用以下公式及相 关知识回答。（2002年江苏） ①某地正午太阳高度的大小： H＝90°－︱90°一φ︱ 式中H为正午太阳高度；甲为当地纬度， 取正值； φ为太阳直射点的纬度，当 地夏半年取正值，冬半年取负值。 ②tg35°＝0.70．tg45° =1 tg60°＝ 1.732
补充：极点 其太阳高度等于太阳直射点的纬度
竹竿
物影 经线
竹竿
物影 经线 经线
N
S
经线
S
S
如在北极出现极昼 期间看太阳升落情况， 太阳终日不落，而且高 度基本不变。
N
高度 H
N
0
6 12 18 24 小时
北极点上太阳总在其正南方向，且物影总是指向正南方 向；南极点相反。
太阳高度
极点太阳高度的日变化
计算原理：
公式2：（太阳能热水器倾角） a=90° - H
若：在纬度为40 °N地区，热水器太阳能受 热板与地面的角度随四季的变化？
夏至： a= 16 °34’ 春秋分： a= 40° 冬至： a= 63 °26’
4．确定地理纬度
当太阳直射点位置一定时，如果我们能够知道 当地的正午太阳高度，就可以根据“正午太阳高 度计算公式” ，求出当地的地理纬度。(答案会是 两个，根据题意取舍) 在夏至日这天，某地昼长夜短，测得当天太阳 高度最大为60°，而此时北京时间为11：00点， 那么此地的地理坐标可能是？
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， 若黄赤交角变为23°34′，比原来变大， 若此时该楼的一层能被太阳照射的话，则各楼层都 则此时北纬36°34′的正午太阳高度角 能被阳光照射 H′=90°-｜φ-δ′｜,H′=29°52′变小， H=90°-｜φ-δ｜ 但x=20cot 29°52′在（0°～90°） （代φ=36°34′,δ=23°26′）H=30° 为减函数，故两楼间距应增大 根据三角函数关系，两楼间最小距离应为 x=20cot 30°,x=34.7 m。
(二) 正午太阳高度的纬度变化规律
——空间变化规律
全球正午太阳高度的纬度变化规律： 从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；离 直射点距离越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大。
• ①夏至日：正午太阳高度由 北回归线向南北两侧递减。 如图中D折线所示。 • ②冬至日：正午太阳高度由 南回归线向南北两侧递减。 如图中C折线所示。 • ③春秋分日：正午太阳高度 由赤道向南北两侧递减。图 中E折线所示。
23°26′
0
24时
2、极圈及其以内地区
（1）极昼期间，太阳高度24小时内都大于或等于零度。
（2）刚好出现极昼地区的纬度与直射点纬度和为
90°，且该日该地区太阳高度最小值为0，
（3）其他极昼地区 该日太阳高度最小值 ＝当地纬度－刚好出现极昼地区纬度。 （4）某地某日刚好出现极昼，则该地当日正午太阳高 度等于直射点纬度的2倍。
2．正午太阳高度计算
计算原理： 公式1： H（正午太阳高度）=90-两地纬度差
（直射点纬度和所求地纬度）
例：求北京（在纬度为40 °N）地区，二分
二至日正午太阳高度？
夏至： H= 73°26’ 春秋分： H= 50° 冬至： H= 26 °34’
3．为了更好地利用太阳能， 应不断调整太阳能热水器 与楼顶平面之间的倾角， 使太阳光与受热板之间成 直角。其倾角和正午太阳 高度角的关系为：
S 赤道
N
S 北回归线和 北极圈之间
N S 南回归线和 南极圈之间
N
7．确定日期、日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为零； 正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳 高度越小，日影越长。日影朝向永远背离 太阳的方向，如北回归线以北地区，日影 永远朝向北方；南回归线以南地区，日影 永远朝向南方；南、北回归线之间的地区， 日影则有南、北朝向的变化。
(一) 正午太阳高度的季节变化规律 ——年变化规律
最大值 最小值
最小值
最大值
夏至日北回归线及其以北各纬度，正午太阳高度 达到一年中的最大值，南半球各纬度正午太阳高度达 到一年中的最小值； 冬至日南回归线及其以南各纬度，正午太阳高度 达到一年中的最大值，北半球各纬度正午太阳高度达 到一年中的最小值。
（135E，31°26′N）（135E，6°34′S）
正午太阳高度的计算公式： H=90°-两地纬差 （直射点纬度和所求地纬度）
5．确定楼距、楼高:为了更好地保持各层楼都有良好的采 光，楼与楼之间应当保持适当距离。（楼距应不小于最 低太阳高度时的影长）
冬至
B
夏至
c A
冬至日正午太阳高度最小，此时B楼日影最长，若 此时A楼不被挡，则可终年获得光照。 一般来说，纬度较低地区，楼距较近，纬度较高地 区，楼距较远。
同一时刻：全球正午太阳 高度自自太阳直射点向南北两
侧递减。（随纬度变化）
同纬度地区：正午太 阳高度相等且随季节变化
正午太阳高度的应用：
1．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，由此可以根据地方时 的计算方法推算出地球上任何一条经线 的地方时。
下图表示某地一天中两个不同时刻 太阳光线与地面的夹角，据此判断
（1）该地的纬度位置是（ ） A．70°N B．75°N C．70°S D．75°S
下图为北半球甲乙两地某日“太阳视运动路线图”，图0
为地平圈，箭头为太阳视运动∠1=∠2=22°，完成下题
（1）甲地的地理纬度
D A. 23°26′N B. 66°34′N C. 22°N D. 90°N （2）乙地的正午太阳高度 A.22° B.44° C.11° D.68° B
6．确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地 房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。 北回归线以北的地区，正午时太阳位于 南方，房屋朝向南方；南回归线以南的 地区，正午时太阳位于北方，房屋朝向 北方。
甲、乙、丙是三幅不同纬度的三座房屋 二至日的阳光照射情况(a或b)
冬至日 夏至日 夏至日 冬至日 夏至日 冬至日
③ 回归线至极点之间的地区：正午太阳 高度最大值小于90°，全年没有太阳直 射现象。一年中有一个正午太阳高度最 大值。如上图C。
(一) 正午太阳高度的季节变化规律 ——年变化规律
④北回归线及其以北的纬度带： 每年夏至日(6月22)H达最大值，冬至日(12月22)H 达最小值。如右图A所示。 ⑤南回归线及其以南的纬度带： 每年冬至日H达最大值，夏至日H达最小值。如右图B所 示。
正午太阳高度变化的原因： 由于黄赤交角的存在，太阳直射点的 春分 南北移动，引起正午太阳高度的变化。 3月21日
夏至
6月22日
冬至 22日12月
秋分 9月23日 ＜＜返回
二、正午太阳高度的时空分布规律
(一) 同一地区：
正午太阳高度随季节发生变化 ——年变化规律
(二) 同一时间：
正午太阳高度随纬度发生变化 ——空间变化规律
a
45° 45°
b
沿ab线河流剖面图
b
若此时树影为一年中最长： ①图中河流流向为： ②该地所在纬度为：
自东向西； 21°34′
• 下图是“40°N地区二分二至日正午太阳高度和昼夜长度变化图”，读图完 成下列各题：
•
• （1）图中三条弧线代表________________________________。 （2）正午太阳高度角最大的一天是________，其数值为________，此时太 阳直射点位于________纬线上。 （3）当图中所示地区日出时间为7：30时，其白昼时间为________小时， 位于赤道上的某地的日出时间是 • ________。 （4）当图中所示地区正午太阳高度为最小时，全球正午太阳高度达一年中最 大值的范围是________________________，白昼达一年中最长的范围是 _____________________。 （5）若该地位于亚欧大陆的东侧，当日出时间为4：30时，该地应该受到 ________季风的影响。 答案：（1）白天太阳在地平线上的视运动的轨迹（2）夏至；73°26′；北回 归线（或23°26′N）（3）9 6：00（4）南回归线及其以南地区；南半球（5） 东南
69m 4Om
1.房地产开发商在某城市(北纬30度)建造了两幢商品住宅楼(图3)， 某户居民买到了北楼一层的一套房子，于春节前住进后发现正午前 后太阳光线被南楼挡住。请问，该房子一年中正午太阳光线被南楼 挡住的时间大约是 ( ) A．1个月 B．3个月 C．6个月 D．9个月 2．为避免这种纠纷，房地产开发商在建楼时，应该使北楼所有朝 南房屋在正午时终年都能被正午太阳光线照射。那么在两栋楼间距 不变的情况下，南楼的高度最高域约为 A．20米 B.30米 C.40米 D.50米