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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。
正午太阳高度规律总结及应用Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT正午太阳高度规律性知识总结及解题应用河北省邢台市邢台学院地理科学系陈霁冰风水规划研究室原创。
专业从事高考地理命题研究、风水规划设计、四柱命理预测邮编054001.邮箱：与正午太阳高度有关的知识是重要的考点内容之一，现将有关规律性的知识总结如下。
一、正午太阳高度角的空间变化规律及应用【知识链接】①全球正午太阳高度的分布规律：从太阳直射点所在纬度分别向南北两侧递减；离直射点越近，正午太阳高度越大，反之愈小；直射点所在半球昼长夜短，另一半球则昼短夜长。
②二分二至日的正午太阳高度分布规律应特别注意区分。
例1．在图1中，横坐标表示某日正午太阳高度，纵坐标表示纬度。
读图回答1~2题。
1．该日，图中a、b、c、d四地点中，正午太阳高度达一年中最大值的有。
2．该日，图中a、b、c、d四地点的昼长时间由长到短的排列顺序是（）A．a—b—c—d —d—c—b —c—d—a —c—a—b【解析】夏至日太阳直射23°26′N，北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中最大值，故应选a、d。
太阳直射北回归线，北半球昼最长夜最短，且纬度越高昼越长，故应选B.【答案】（1）a、d （2）B二、正午太阳高度角的年变化规律及应用【知识链接】①回归线之间的地区：正午太阳高度的最大值为90°，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两次正午太阳高度最大值。
②回归线上，正午太阳高度的最大值为90°，每年有一次太阳直射现象，即一年中有一次正午太阳高度最大值。
③回归线至极点之间的地区，正午太阳高度的最大值小于90°，每年没有太阳直射现象，一年中有一次正午太阳高度最大值。
④北回归线以北的纬度带，每年夏至日达最大值，冬至日达最小值。
⑤南回归线以南的纬度带，每年夏至日达最小值，冬至日达最大值。
例2．假设M 地（0°，30°E ）、N(23°26′S ，30°E)两地正午太阳高度分别是H M 和H N ，下列说法正确的是（ ）A ．H M 和H N 不可能在同一天达最小值B ．每年总有某一时刻H M =H NC ．每年约有9个月 H M ＞H ND ．任何时刻都有H M ≥H N【解析】正午太阳高度的大小取决于该地与太阳直射点之间的纬度差，离直射点越近，正午太阳高度越大，反之愈小。
正午太阳高度规律性知识总结及解题应用河北省邢台市邢台学院地理科学系陈霁冰风水规划研究室原创。
专业从事高考地理命题研究、风水规划设计、四柱命理预测邮编054001.邮箱：*********************与正午太阳高度有关的知识是重要的考点内容之一，现将有关规律性的知识总结如下。
一、正午太阳高度角的空间变化规律及应用【知识链接】①全球正午太阳高度的分布规律：从太阳直射点所在纬度分别向南北两侧递减；离直射点越近，正午太阳高度越大，反之愈小；直射点所在半球昼长夜短，另一半球则昼短夜长。
②二分二至日的正午太阳高度分布规律应特别注意区分。
例1．在图1中，横坐标表示某日正午太阳高度，纵坐标表示纬度。
读图回答1~2题。
1．该日，图中a、b、c、d四地点中，正午太阳高度达一年中最大值的有。
2．该日，图中a、b、c、d四地点的昼长时间由长到短的排列顺序是（）A．a—b—c—d B.a—d—c—b C.b—c—d—a D.d—c—a—b【解析】夏至日太阳直射23°26′N，北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中最大值，故应选a、d。
太阳直射北回归线，北半球昼最长夜最短，且纬度越高昼越长，故应选B.【答案】（1）a、d （2）B二、正午太阳高度角的年变化规律及应用【知识链接】①回归线之间的地区：正午太阳高度的最大值为90°，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两次正午太阳高度最大值。
②回归线上，正午太阳高度的最大值为90°，每年有一次太阳直射现象，即一年中有一次正午太阳高度最大值。
③回归线至极点之间的地区，正午太阳高度的最大值小于90°，每年没有太阳直射现象，一年中有一次正午太阳高度最大值。
④北回归线以北的纬度带，每年夏至日达最大值，冬至日达最小值。
⑤南回归线以南的纬度带，每年夏至日达最小值，冬至日达最大值。
例2．假设M地（0°，30°E）、N(23°26′S，30°E)两地正午太阳高度分别是H M和H N，下列说法正确的是（）A．H M和H N不可能在同一天达最小值 B．每年总有某一时刻H M=H NC．每年约有9个月 H M＞H N D．任何时刻都有H M≥H N【解析】正午太阳高度的大小取决于该地与太阳直射点之间的纬度差，离直射点越近，正午太阳高度越大，反之愈小。
由题意知：当太阳直射北回归线时，H M和H N达一年中最小值，故A错。
当太阳直射南回归线时，H N=90°，H M＜H N，故D错。
当太阳直射点在赤道与23°26′S的中点时，H M=H N，故B正确。
当太阳直射点在0°与23°26′S的中点．．与北回归线之间移动时，H M＞H N，其时间约占全年的3/4，约为9个月，故C正确。
【答案】BC三、正午太阳高度的日变化规律及应用【知识链接】（1）在极点：在极昼期间，极点上见到太阳高度在一天内无变化，其太阳高度（包括正午太阳高度）始终等于太阳直射点的纬度；（2）在极圈及其以内地区：①极昼期间，太阳高度24小时内都大于或等于0°。
②刚好出现．．．．极昼地区的纬度与直射点纬度的和为90°，且该日该地区太阳高度最小值为0°；其它极昼地区该日该地区太阳高度最小值＝当地纬度—刚好出现极昼地区纬度。
该日当地正午太阳高度＝90°－当地纬度与太阳直射点的纬度差。
③某地某日刚好出现极昼，则该地当日正午太阳高度＝直射点纬度的2倍。
（3）在赤道上：赤道上正午太阳高度与直射点的纬度和为90°。
例3、图2是80°N太阳在6月22日的视运动路线图，读图回答（1）当地的正午太阳高度是；（2）该地0时的太阳高度是。
【解析】6月22日太阳直射23°26′N，根据上述知识链接中的有关规律可知，刚好出现极昼地区的纬度是66°34′N，显然80°N为极昼，该地正午太阳高度=90°-(80°-23°26′)=33°26′；该地0时的太阳高度为该日太阳高度最小值=当地纬度—刚好出现极昼地区纬度=80-66°34′=13°26′【答案】（1）33°26′（2）13°26′四、正午太阳高度其它应用举例（一）.利用正午太阳高度计算地方时【知识链接】某一天中太阳高度最大时，当地地方时为12时，由此可推算地球上任何一条经线上的地方时。
例4、北京市某学校（116°E，40°N）地理兴趣小组在平地上用立杆测影法逐日测算正午太阳高度，该小组每天测量影长时，北京时间为（）A．12:00 B．12:16 C．11:44 D．11:00【解析】小组测量正午太阳高度时，该学校的地方时为12时，即116°E经线上的地方时为12：00，北京时间的经度为120°E，二者经度差为 4°时间相差16分，即北京时间是12:16 【答案】B（二）利用正午太阳高度确定经纬度，进而判断相关地理特征【知识链接】（1）某地经度的确定，主要利用正午太阳高度所对应的地方时为12时，再结合题中的其他隐含条件（如北京时间，国际标准时间等）通过地方时计算求得。
（2）某地纬度的确定，主要是利用正午太阳高度角计算公式求得。
（3）相关地理特征的判断，主要是通过区域定位的方法，并辅以推理、比较、排除、联想等思维方法，得出该区域典型的地理特征。
例5、我国某中学地理兴趣小组开展“当地经纬度测算研究”活动，其操作方法是：在一年中白昼最短的这一天，选择操场上Q处垂直竖立一根竹竿（杆长3米），画一个半径3米的圆圈，将观测到的杆顶端在地面对应的投影变化记录在操场平地上。
读图3，回答1~3题1．观测地的地理坐标为（）A．21°34′N,122.5° EB．26°34′S ,120°EC．21°34′N,110° ED．20°34′N,110°E2．当杆影顶端的投影在P点时，竹竿影子的朝向为（）A．东南 B．西南C．西北 D．东北3．此时，下列地理现象最可信的是（）A. 墨累—达令盆地正值剪羊毛的季节B.坦桑尼亚的天然动物园草木茂盛C.北京的正午太阳高度达一年中的最大值D.威尼斯迎来一年中的旅游旺季【解析】该地杆影最短时，地方时为12：00，此时北京时间为12：40，据此可算出该地经度为110°E ；此时杆长等于影长，正午太阳高度角是45°，该日是该校一年中白昼时间最短的日子，说明太阳直射23°26′S ，根据正午太阳高度角计算公式可求得该学校纬度是21°34′N ，故应选C ；杆影顶端的投影在P 点时，北京时间为10：30，此时110°E 的地方时为9：50，太阳位于观测点东南上空，杆影应朝西北，故选C ；此时为南半球夏季，坦桑尼亚为热带草原气候，草木茂盛。
【答案】1．C 2．C 3．B（三）利用正午太阳高度推算两地间的距离【知识链接】在同一时刻，地球上两点间的正午太阳高度差等于两点间的纬度间隔，利用这一推论可求的两地间的实际距离，并进行相关为问题的解答。
例6．在一幅6月22日光照图上有甲已两地，都位于北半球，当太阳在同一时刻位于其上中天时，测的甲地的太阳高度为59°，乙地为35°，且两地间的图上距离为44.4厘米，该图的比例尺为 。
【解析】太阳于同一时刻位于甲、乙两地的上中天，说明甲、乙两地在同一条经线上，两地的正午太阳高度差为59°-35°=24°，也就是两地的纬度差是24°，两地的实际距离约为24×111=2664（千米）。
【答案】1：6 000 000(四)正午太阳高度与楼房间距的问题：【知识链接】一般来说，纬度越低，楼距越短；纬度越高，楼距越大；解题的关键是计算当地最小的正午太阳高度角。
为保证一楼全年均有阳光照到，应考虑两楼之间的最短距离与楼高、地形（平地、阴坡和阳坡）的关系。
如图3~4所示（为方便计算，不考虑后幢房屋窗台至地面高度，且房屋朝向均为正南正北向）。
① 平地最短楼距计算（图4）：D=L/tanH② 阳坡最短楼距计算（图5）：D=L/(tanH+tan α)③ 阴坡最短楼距计算（图6）：D= L/(tanH －tan α)(L —前幢房屋高度;H —为冬至日当地的正午太阳高度; α—坡度角；D —最短楼距)例7．地形因素对建筑物布局的影响是多方面的，如自然通风、日照效果等。
建筑物的间距越小越能节约建筑用地，为了保证山坡上的建筑物地层有日光照射，山坡上的建筑物应有合理的日照间距。
下列叙述正确的是（ ）① 在向阳坡，坡度越大，建筑物间距越小② 在向阳坡，坡度越小，建筑物间距越小③ 在背阳坡，坡度越大，建筑物间距越大阳坡 图5 阴坡图6图4④ 在背阳坡，坡度越大，建筑物间距越小A.①③B.②③C.②④D.①④【解析】直接利用上述公式，通过数学关系可直接分析得出结论。
在阳坡，D 和tan α呈反相关；在背阳坡，D 和tan α呈正相关。
故A 正确。
【答案】A（五）利用正午太阳高度解决太阳能热水器最佳支架倾角问题【知识链接】为最有效利用太阳能，太阳能热水器集热板要根据正午太阳高度的季节变化而调整角度，集热板与地面之间的夹角α应等于当天正午太阳高度角H 的余角（图7）。
实际上该倾角就是热水器所在地纬度与太阳直射点纬度的纬度差。
例8、我国某地一学校楼顶上太阳能热水器装置（参见图7），太阳能吸热管与楼面的夹角为α，秋分日为充分利用太阳能，需将α调至36°，要使该地的太阳能在一年内尽可能使正午太阳光线与集热板保持垂直，集热板与地面夹角的调整幅度约为（ ）A.36°B.54°C.47°D.60°【解析】首先根据秋分日α=36°，知此时正午太阳高度是90°－36°=54°；再由正午太阳高度角计算公式求出该学校纬度是36°N 。
因α随当地正午太阳高度的变化而变化，求出36°N 地区冬至日和夏至日时α的值，差值约47°，即为调整幅度。
【答案】C（六）正午太阳高度与日影关系问题【知识链接】正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长；日影方向背向太阳。
例9、图8为某地等高线示意图。
某天文爱好者在某市旅游时，在A 山顶测得北极星高度是36°34′，在B 山顶测得北极星高度是36°36′。
据此，完成下题。
