正午太阳高度角的计算及应用

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对太阳高度角的了解及其计算方法

作者：费云霞 王春顺

来源：《中小企业管理与科技·学术版 》2008年第01期

太阳高度角简称太阳高度，系指太阳相对于地平面的角距离。赤纬，一般用6表示，一年中在±23°27′的范围内变动，在从春分至秋分期间为正，在从秋分至春分期间为负。

1正午太阳高度角的变化

对于地球上的某个地点，太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。太阳高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。

我们用h来表示这个角度，它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。

太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以δ表示，观测地地理纬度用φ表示，地方时(时角)以t表示，有太阳高度角的计算公式：

sin h＝sin φ sin δ＋sin φ cos δ cos t

日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为零度，正午时太阳高度角最大。

正午时时角为0，以上公式可以简化为：

sin H＝sin φ sin δ＋sin φ cos δ

其中，H表示正午太阳高度角。

由两角和与差的三角函数公式，可得

sin H＝cos(φ－δ)

因此，

对于北半球而言，H＝90°－(φ－δ)；

对于南半球而方，H＝90°－(δ－φ)。 龙源期刊网

一地正午太阳高度随距太阳直射点的远近而变化。

H=900-φ±δ(φ为某地的纬度，δ为太阳直射点的纬度，当地夏半年取+，冬半年取-)

2太阳高度的分布规律

2.1太阳直射点上的太阳高度为90°，晨昏线上的太阳高度等于o，昼半球的太阳高度大于0，夜半球的太阳高度小于0。

第 1 页 共 7 页 正午太阳高度变化及计算（模拟题组）

江苏省阜宁中学 冯小杰

一、选择题（每小题只有一个正确答案，每题4分，共44分）

（2011·金华期末）图1中弧S为某局部经线圈，M、N两地纬度相同，O为该经线圈圆心，太阳光与S位于同一平面一相切于M。读图，完成1～3题．

图1

1．此日M地的正午太阳高度为

A．0° B．A C．90°-a D．23．5°+a

2．角a的数值变化范围是

A．0°～47° B．0°～23．5° C．23．5°～47° D．47°～66．5°

3．若M在北半球，则角a逐渐变大过程中，下列现象可能发生的是

A．杭州的日出时间逐渐提早

B．上海的白昼时间逐渐变短

C．游客在两湖边欧赏断桥残雪

D．江淮地地区处于伏早

（2011·韶关二模）某地理兴趣小组在一固定位置，不同季节的三天中各三个时刻拍摄日落轨迹，（D2这一天的正午太阳高度是60?）叠加整理如图2。据此完成4～5题。

图2

4．该地位于

A．30°N附近 B．北回归线附近 C．赤道附近 D．60°S附近

5．拍摄的三天中，该地白昼最短的一天是

A．D1 B．D2 C．D3 D．D1和D3 第 2 页 共 7 页

（2011·云南一检）2010年5月26日，云南首个太阳能光伏并网实验示范电站一期项目(图3)，在昆明石林县(约103?E，24?N)正式投产发电。据此回答6～7题。

图3

6．下列属于该地区开发利用太阳能的不利条件是

A．雨日较少，日照时间长

B．石漠化土地面积广大

C．全年正午太阳高度角较大

D．山地、丘陵面积广大

7．若太阳能集热板可灵活调整朝向和倾角，以提高太阳能的利用率，则一天中，该电站太阳能集热板的朝向变化正确的是

A．春分日──先朝东，后朝南，再朝西

《太阳高度和正午太阳高度》教学设计

一、教学目标：

知识目标:太阳高度角的概念、规律、计算

能力目标:会计算太阳高度角，并能解决相关的实际问题。培养读图能力、动手能力和小组合作学习能力。

情感目标：联系生活实际，增强对地理的兴趣。

二、教学方法：合作探究法、实验法、问题启发法

三、教学过程：

（一）课前准备

以小组为单位，根据教师印发指导材料制作“太阳高度角测量器”。

制作材料：35cm*50cm卡纸一张，A4纸一张。

太阳光线与地面的夹角为太阳高度角，以下简称H。

正午太阳高度角：中午12点时的太阳高度角。回归线以外地区正午太阳高度角为正南、正北方向。

当太阳光线被建筑物阻挡时，建筑物的影子会被投射到地面，而建筑物与地面是垂直关系，因此我们可以把建筑物的高度与影子的关系转换成解直角三角形，tanH=建筑物高/影长。

地面 太阳光线

物影 H 建筑物

那么如果在地表有一根10厘米高的柱子，它在不同时刻在地面的影子长度不同，如特定时刻影子长度是10厘米，此时tanH=10厘米/10厘米=1，利用三角函数的逆运算1tan（1）=45度，即此时太阳高度角H为45度。当柱子长度固定10厘米时，地面影子长会随太阳高度角H变化而变化，他们的关系可以用tanH=10/x来表示，也就是H=1tan（10/x），根据这条公式，我们可以把不同影长对应的太阳高度角都算出来，并且把不同x对应的H都算出来制成一个对照表，那么只要读出影子的长度就可以估算出相应的太阳高度角。

教师对每个小组制作的测量器给予相应的指导和评价。

（二）教学过程

在秋分日（9月23日）前后，教师组织学生以小组为单位到室外用测量器测量太阳高度角和正午太阳高度角。并向学生明确以下事项：

1、太阳高度角测量器的使用方法:把测量器放置在室外有太阳光直接照射到的地方，先用指南针确定正北方向。

2、明确小组成员的分工，必须有一成员记录影子的方向和影长，另一名成员负责照相。

1 正午太阳高度角的计算及应用

作为地球运动的结果，正午太阳高度角的变化深刻影响着人类的生产、生活，成为高考考查的重点，主要考查学生的空间思维能力和知识应用能力。近几年上海、广东及江苏大综合卷都有所体现。该类试题取材于人类生产、生活，突出考查学生运用地理基本原理、规律的能力，同时能进行科际的综合，代表高考命题方向——以能力立意，培养学生的创新思维能力。因此在高三复习中应予以高度重视。

右图表示某地正午太阳高度和月降水量的变化。读图回答1～2题。（2000年山西综合卷）

1.该地纬度可能为（ ）

A.90°N～23°26′N之间

B.90°S～23°26′S之间

C.22°N或22°S

D.40°30′N或40°30′S

2.该地气温及降水特征是（ ）

A.终年高温多雨

B.夏热少雨，冬温多雨

C.冬温少雨，夏热多雨

D.夏热多雨，冬季寒冷干燥

3.如图所示的日期，下列地点：北京（39°54′N），新加坡（1°N），汕头（23°26′N），海口（20°N），正午太阳高度角从大到小排列正确的是（ ）

A.新加坡、海口、汕头、北京

B.北京、汕头、海口、新加坡

C.汕头、海口、北京、新加坡

D.汕头、海口、新加坡、北京

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，运用以下公式回答4～5题。（2002年大综合卷）

①某地正午太阳高度的大小：

H=90°-｜φ-δ｜

2 式中H为正午太阳高度；φ为当地纬度，取正值；δ为太阳直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。

②tan 35°≈0.7 tan 45°=1 tan 60°≈1.732

4.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—3），某个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，请问房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约是（ ）