2017-2018学年高中地理每日一题正午太阳高度的变化规律及计算

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。

【解析】第4题，纬度越低，地球自转线速度越大，从图中可以看出乙地太阳高度角变化较小，而且普遍比 较大，甲地不仅变化幅度大，且正午太阳高度角较小，丙地太阳高度角最大可以达到90度，丁地则变 化幅度偏大，因此答案为B。 第5题，根据第3题，再依据6月22日和12月22日四地的正午太阳高度的大小推断半球，入甲地肯定位于北半 球，而且在北半球的中纬度，依据就是两点，第一，甲地的太阳高度在冬至和夏至这两天都大于0度而 且小于60度；第二，冬至日的正午太阳高度小于夏至日的正午太阳高度。其余类推。
h L= tanH
h
Ｈ
L
（3）太阳能热水器的安装角度 读右图，思考怎样最大程度的利用太阳能？
（3）太阳能热水器的安装角度
安装角度a=90°－H(正午太阳高度角) =纬度差
例： 在北纬30°附近的日光城拉萨安装太阳能热水器，为了充分利用 太阳能，冬至日集热板与地面夹角的为（ ） A.6.5° B.30° C.53.5° D.60°
重难点二：正午太阳高度角的应用
（1）判断日影长短及方向
6.22
3.21
次年6.22 9.23
次年3.21
12.22
N
北回归线
S
0°
南回归线
北回归线及其以北地区，正午影子朝向 正北 ， 夏至日时影子最 短 ，冬至日时影子最 长 。 南回归线及其以南情况相反。
（2）计算楼距。
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。 算最小楼距关键是计算当地冬至日的正午太阳高度时的楼距。
H=90°— 纬度差 =90°－∣φ±δ∣ （纬差的计算：同半球 ，异半球 如：求北京（400N）冬至日的正午太阳高度角？ 步骤：1 标直射点、所求点纬度， 2 算纬度差 H=900-（40°+ 23.50 ） =26.50 2、极点的太阳高度 = 太阳直射点的纬度

正午太阳高度的变化规律及其计算1 •太阳咼度与正午太阳咼度太阳相对于地平面的高度角叫太阳高度，太阳高度的最大值为90°。

正午太阳高度就是一天中最大的太阳高度，也就是太阳直射当地经线时的太阳高度，此时当地的地方时为12时。

太阳高度的全球分布规律：由直射点向四周递减，直至晨昏圈上为0° 呈同心圆分布。

太阳高度的日变化：极点上，在极昼期间，太阳高度在一天之内没有变化，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度，如下图甲；非极点地区，太阳高度在一日之内是有变化的，一天之内有一个最大值，即当地的正午太阳高度，2 •正午太阳高度的变化规律(1) 正午太阳高度的纬度变化规律同一时刻，从太阳直射点向南北两侧递减；同一地点，离太阳直射点所在纬线越近，正午太阳高度角越大，"点近角大、点远角小”；纬度相差多少度° ，正午太阳高度角就相差多少度° 。

具体如下表:节气太阳直射点正午太阳咼度的纬度变化春分赤道赤道正午太阳咼度为90 ，由赤道向南北两极递减夏至北回归线北回归线正午太阳高度为90°，由北回归线向南北两侧递减秋分赤道赤道正午太阳咼度为90 ，由赤道向南北两极递减冬至南回归线南回归线正午太阳咼度为90 ，由南回归线向南北两侧递减归纳太阳直射点所在纬度正午太阳咼度为90 ，距离太阳直射点所在纬线越近，正午太阳咼度角越大，越远则止午太阳咼度角越小正午太阳高度的季节变化纬度地带正午太阳咼度的变化北回归线及其以北地区北半球冬至日后逐渐增大，北半球夏至日达到一年中最大值，然后又逐渐缩小，到北半球冬至日达到一年中最小值南北回归线之间的地区一年中有两次太阳直射，直射时正午太阳咼度最大南北回归线上一年中有一次太阳直射，直射时正午太阳咼度最大南回归线及其以南地区北半球冬至日达到一年中最大值，然后又逐渐缩小，到北半球夏至日达到一年中最小值ira如下图乙。

90°5°N阳30°—応_春分冬至夏至秋分冬至一年中同一纬度地区的正午太阳髙度随时间变化(北半球)3•正午太阳高度的计算某地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算：H = 90°—环一S |。

正午太阳高度的变化规律及其计算首先需要了解太阳高度角的定义。

太阳高度角是太阳光线与水平线之间的夹角，是地球上一些特定地点上空的太阳位置的垂直度量。

纬度是一个观测点相对于地球赤道的位置度量，可以从地理位置或者GPS获取。

纬度的范围从北纬0度（赤道）到北纬90度（北极），南纬0度（赤道）到南纬90度（南极）。

其次，季节对正午太阳高度也有重要影响。

由于地球公转轨道是椭圆形的，地球在公转过程中距离太阳的距离会有变化。

在南半球，当地球离太阳最近时，太阳高度最高；在北半球，当地球离太阳最近时，太阳高度最低。

这种差异导致了季节的变化。

最后，我们可以使用三角学中的三角函数来计算正午太阳高度。

太阳高度角的计算公式是：tan(太阳高度角) = sin(纬度) * sin(夏至太阳赤纬) + cos(纬度) * cos(夏至太阳赤纬) * cos(小时角)其中，夏至太阳赤纬可以根据日期计算得到，小时角是太阳在正午时刻与观测地的经度之差。

在此基础上，我们可以绘制正午太阳高度随着日期的变化曲线图。

以纬度37.8度为例，计算每个日期的正午太阳高度：1.获取观测地的纬度信息，如37.8度。

2.对于每个日期，计算夏至太阳赤纬。

夏至太阳赤纬可通过相关公式或流行的天文学软件计算得到。

3.根据经度差计算小时角。

例如，观测点位于东经100度，那么经度差就是100度。

4.将纬度、夏至太阳赤纬和小时角带入计算公式中，得到正午太阳高度角的弧度。

5.将计算结果转换成角度制，得到正午太阳高度。

将计算得到的正午太阳高度角数据绘制成曲线图，即可显示正午太阳高度随日期的变化规律。

在南半球，夏至时太阳高度最高；在北半球，冬至时太阳高度最低。

需要注意的是，这种计算方法只适用于近似算法。

不考虑其他因素，如大气折射、地球自转轴倾斜等。

如果需要更加精确的计算，还需要考虑这些因素。

通过计算正午太阳高度的变化规律，我们可以更好地了解太阳在不同日期的高度角变化，这对于农业、建筑、气象等领域都有重要的参考价值。