高中地理 第2课时 正午太阳高度的变化

第2课时 正午太阳高度的变化

正午太阳高度的变化

1.太阳高度和正午太阳高度

太阳光线与地平面之间的夹角，叫做太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。

【温馨提示】

(1)太阳高度是线面角，是太阳光线与地面夹角，也可以是地面上看太阳的仰角。

(2)正午太阳高度是某地区一天中最大的太阳高度，即正午12时的太阳高度，但不一定是90°。

2.正午太阳高度的纬度变化规律

正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。

(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c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a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，如图中b折线所示。

3.正午太阳高度的季节变化规律

北半球节气 达最大值的地区 最小值的地区

夏至 北回归线及其以北各纬度 南半球各纬度

冬至 南回归线及其以南各纬度 北半球各纬度

春、秋分 赤道 南北两极点

[思考] 华北地区的楼房一年四季的采光效果一样吗？为什么？

提示 不一样。因为一年四季的正午太阳高度不同，尤其是冬季正午太阳高度最小，北面的楼房最容易被南面的楼房遮住阳光，采光效果最差。

探究点1 正午太阳高度的计算及变化规律

情境探究

[情境材料] 北京(40°N)某中学高中生开展地理课外活动，在连续三个月内三次测量正午太阳高度角，获得测量的数据(见下表)。

第一次 第二次 第三次

60° 50° 40°

[素养设问]

从(综合思维)的角度，分析以下问题。 (1)三次测量中，其中一次测量的当天，正值( )

A.春分日 B.夏至日C.秋分日 D.冬至日

(2)在三次连续测量期间，下列叙述正确的是( )

A.北回归线以北地区正午太阳高度先变小后变大B.赤道上的正午太阳高度先变大后变小

C.南回归线以南的地区正午太阳高度先变大后变小D.北极点周围的极昼范围先变小后变大

知能升华

1.正午太阳高度的计算方法

公式：H＝90°－两点纬度差。

注：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。

如图所示：

当太阳直射B点(10°N)时：A点(40°N)正午太阳高度：

H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。

C点(23.5°S)正午太阳高度：

H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。

2.正午太阳高度的变化规律

(1)看直射点的位置，比较正午太阳高度大小

“远小近大”：即距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则越大。

注：

①同线相等规律：同一纬线上正午太阳高度相等。

②对称规律：以直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线，正午太阳高度相等。 (2)看直射点的移动，确定正午太阳高度的变化

“来增去减”：即直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如图所示：

(3)看区域的大体位置，归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律

回归线之间 正午太阳高度最大值为90°，每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

图1为赤道地区的正午太阳高度年变化

图2为赤道到北回归线间正午太阳高度年变化

回归线上 正午太阳高度最大值为90°，一年中只有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值

回归线至极点之间 正午太阳高度最大值小于90°，一年中只有一个正午太阳高度最大值

例如：

图中点虚线表示北极点，长虚线的纬度范围是赤道到北回归线之间，实线的纬度范围是赤道到南回归线之间。

3.太阳高度的日变化

(1)极点上：在极昼期间，极点上见到的太阳高度在一天之内是没有变化的，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度

(2)非极点地区：太阳高度在一天之内是有变化的，一天之内有一个最大值(地方时12时)即当地的正午太阳高度最大

【特别提醒】 不同纬度太阳高度的日变化速度不同。太阳高度日变化速度＝正午太阳高度/当地昼长的一半。

素养凝练

读某地正午太阳高度年变化情况图，回答下题。

图中Q点表示的这一天( )

A.太阳直射赤道B.北半球纬度越高昼越长

C.太阳直射北回归线D.太阳直射南回归线

下图为“我国某地春分日时正午太阳与头顶夹角示意图”。据此回答1～3题。

1.该地此日正午太阳高度是( )

A.28° B.62° C.90° D.0°

2.该地的地理纬度是( ) A.18°N B.28°NC.32°N D.52°N

3.次日该地正午太阳高度将( )

A.变大 B.变小C.不变 D.不确定

一、选择题

读“某日我国四城市正午太阳高度示意图”，完成1～2题。

1.若四城市为广州、武汉、北京、海口，则图中①②③④分别代表的城市为( )

A.海口、武汉、北京、广州B.武汉、北京、广州、海口

C.海口、北京、武汉、广州D.广州、武汉、北京、海口

2.据图判断，此时我国最有可能处于二十四节气中的( )

A.春分 B.夏至 C.秋分 D.冬至

读“某地正午太阳高度年变化折线图”，完成3～4题。

3.根据该地正午太阳高度年变化规律，判断该地可能位于( )

A.北温带 B.南温带C.0°～23.5°N之间 D.0°～23.5°S之间

4.图中A处所表示的这一天，该地( )

A.此时为地方时14点 B.正午旗杆的影子最短C.气温最高 D.受太阳活动影响强烈

读某地某日期段正午物影变化示意图，完成5～6题。

5.图中N点日期可能为( )

A.5月6日左右 B.8月7日左右C.11月7日左右 D.2月6日左右

6.若测得某日该地正午太阳高度为55°，则该地纬度最可能是( )

A.赤道 B.11°34′S C.23°34′N D.11°34′N

探究点2 正午太阳高度的应用

情境探究

[情境材料] 住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。下图为华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图。

[素养设问]

从(区域认知、综合思维、地理实践力)的角度，回答以下问题。

(1)仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是( )

A.① B.②

C.③ D.④

(2)为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是( )

A.① B.②

C.③ D.④

参考答案 (1)C (2)D

[设问视角]

区域认知 结合所学知识可知，①落叶阔叶林秋冬季节落叶，常绿针叶林终年常绿，华北为温带季风气候，冬季寒冷干燥夏季高温多雨。②热水器的安装角度等于纬度差

综合思维 结合华北的气候特点，根据所学知识综合分析树种对房屋的影响

地理实践力 运用所学公式，计算冬季该地的热水器安装角度

知能升华

正午太阳高度的应用

(1)确定地方时

当某地太阳高度达一天中最大值时，此时日影最短，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。

(2)判断所在地区的纬度

当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。

(3)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。

①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。

②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。

(4)判断照进屋内阳光的多少

正午太阳高度越大，照进屋内的阳光面积越少。

(5)判断日影长短及方向

①正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午是一天中日影最短的时刻。

②日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日日影最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日日影最短；南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短(等于0)。

(6)计算楼间距、楼高

为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot

H(H：冬至日正午太阳高度)。

(7)计算热水器的安装角度

①集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度角互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳，则α＝纬度差。

例如，北纬40°在夏至日时太阳能热水器与地面的倾角应该调整为40°－23.5°，在冬至日时倾角应该调整为40°＋23.5°。

②一年内调整的幅度：即正午太阳高度的年变化幅度。 南、北回归线之间的地区，年变化幅度ΔH＝23.5°＋Φ(Φ为当地纬度)；回归线与极圈之间的地区，年变化幅度恒为47°；从极圈到极点之间的地区，年变化幅度从47°逐渐降低至23.5°。

素养凝练

某兴趣小组每天在国际标准时间为17点钟时，测得一年中该树正午影子顶端在AB之间来回移动，树高为4米，OP为4米。读图完成下题。

下列叙述正确的是( )

A.该地位于日本海沿岸，当树影顶端由B向A移动时，东京盛行风由东北风转为西南风

B.该地位于日本海沿岸，当树影顶端由B向A移动时，东京昼长夜短且昼渐长

C.该地位于五大湖沿岸，当树影顶端由B向A移动时，海口(20°N)正午太阳高度逐渐增大

D.该地位于五大湖沿岸，当树影顶端由B向A移动时，孟买盛行风由东北风转为西南风

解析 第1题，据图可以判断正午太阳高度为90°－28°＝62°。第2题，据正午太阳高度计算公式可知，当地纬度为90°－62°＝28°(太阳直射点在赤道上)。第3题，春分日过后太阳直射点北移，与28°N的纬度差变小，故该地正午太阳高度将变大。

答案 1.B 2.B 3.A

下图为云南省昆明市(25°N，103°E)某楼盘平面户型图。读图，完成4～5题。

4.三个卧室相比( )

A.主卧室冬暖夏热，采光较差

B.主卧室冬暖夏凉，采光较好

C.次卧室冬暖夏凉，采光较好