正午太阳高度规律总结及应用.docx

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正午太阳高度规律总结及应用

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—dB.a—d—c—bC.b—c—d—aD.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HM和HN，下列说法正确的是（）

A．HM和HN不可能在同一天达最小值B．每年总有某一时刻HM=HN

C．每年约有9个月HM＞HND．任何时刻都有HM≥HN

【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，HM和HN达一年中最小值，故A错。

当太阳直射南回归线时，HN=90°，HM＜HN，故D错。

当太阳直射点在赤道与23°26′S的中点时，HM=HN，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，HM＞HN，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:

00B．12:

16C．11:

44D．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°E

C．21°34′N,110°ED．20°34′N,110°E

2．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．C2．C3．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：

6000000

（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/tanH

2阳坡最短楼距计算（图5）：

D=L/（tanH+tanα）

3阴坡最短楼距计算（图6）：

D=L/（tanH－tanα）

（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

4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tanα呈反相关；在背阳坡，D和tanα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。

城市规划在D地建设一新的居民小区，又担心小区处在A山顶的阴影区，日照不足，有碍身体健康，山顶A阴影最长的范围可能是（）

A.866～1039mB.354～424mC.288～346mD.1110～220m

【解析】北极星的高度等于当地的地理纬度，可知A在36°34′N，B在36°36′N；冬至日，山顶A的阴影在一年中的正午是最长的，此时的正午太阳高度角H=90°－（23°26′+36°34′）=30°；山顶A的可能高度介于500～600m间，根据三角函数可求出山顶A的阴影是866～1039m。

【答案】A

（七）正午太阳高度角与地理纬度相等点的计算

【知识链接】在太阳直射点所在半球，正午太阳高度角正好与地理纬度相等的点为直射点的纬度与90°之和的一半；在另一半球，相等点的纬度为直射点的纬度与90°之差的绝对值的一半。

例10、6月22日，某地的地理纬度和正午太阳高度角恰好相等，则该地最有可能位于（）

A.墨累－达令盆地B.恒河平原C.东欧平原D.黄土高原

【解析】依据上述知识链接中的结论，推知位于北半球某地的纬度是56°43′N；位于南半球某地的纬度是33°17′S。

综合分析应选A、C。

【答案】AC

（八）太阳两次直射某地的时间推算

【知识链接】一年中，南北回归线之间某地的正午太阳高度有两次最大值（等于90°）。

太阳两次直射某地的时间基本上是对称的。

南半球以12月22日对称，北半球以6月22日对称。

例11.我国海口市某学校（20°N，110°E）学生，发现一年中该校操场未悬挂旗的旗杆有两次“有杆无影”现象。

那么，观察到这两次现象的日期和北京时间最有可能是（）

A．5月1日12：

00和8月10日12：

00

B．5月1日12：

40和8月10日12：

40

C．6月5日12：

00和7月10日12：

00

D．6月5日12：

40和7月10日12：

40

【解析】由110°E的地方时为12时，可求出北京时间为12：

40。

太阳直射点在南北回归线之间每天移动的度数是23°26′×4／365。

据此可推算由春分移到20°N的时间大致是6月5日左右，北半球同一纬度太阳两次直社的时间关于6月22日对称。

故下次直射时间应在7月10日左右。

【答案】D

（九）正午太阳高度在等太阳高度图上的运用

【知识链接】在等太阳高度图上，正午太阳高度有以下规律：

①图中的中心为太阳直射点，太阳高度为90°，直射点所在经线上的地方时为12时；②在太阳直射的经线上，正午太阳高度相差多少度，纬度就相差多少度；③如果太阳直射赤道，则直射点经线上正午太阳高度相差度数与纬度、经度相差度数相等。

如果直射点不在赤道，则直射经线上正午太阳高度的差值一定小于经度的差值。

例12、图9为地球上某一时刻太阳高度分布图，图中同心圆为等太阳高度线，回答：

（1）此时北京时间为月日时。

（2）图中A、B两点间的距离约。

（3）A点此时的太阳高度与A点的正午太阳高度的差值是。

【解析】由图分析，①此日为6月22日；太阳直射经线为120°W，地方时为12时，北京时间为4时。

②B点与B点所在经线上正午太阳高度为30°的点的纬度差=90°－30°=60°，距离为60°×111Km／1°＝6660km；因A在以B为圆心，太阳高度角为30°的圆上，所以A、B的距离6660km。

③A的正午太阳高度＝90°－（23.5°+23.5°）=43°，A点此时的太阳高度为30°，故其差值为13°

【答案】

（1）6月22日4时；

（2）6660km；（3）13°