1、第二章宇宙中的地球 正午太阳高度的变化第5课 必修考点1 正午太阳高度的变化规律及其计算1太阳高度与正午太阳高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。如下图所示：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，如下图乙。(1)正午太阳高度的纬度变化规律
2、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(1)，正午太阳高度角就相差多少度(1)。具体如下表：2正午太阳高度的变化规律节气 太阳直射点正午太阳高度的纬度变化春分赤道赤道正午太阳高度为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高度为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高度为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高度为90，距离太阳直射点所在纬线越近，正午太阳高度角越大，越远则正午太阳高度角越小(2)
3、正午太阳高度的季节变化纬度地带正午太阳高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，直射时正午太阳高度最大南北回归线上一年中有一次太阳直射，直射时正午太阳高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某地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算：H90|。其中H为正午太阳高度数，为当地地理纬度，永远取正值，为直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。3正午太阳高度的计算在实际的解题中，许多时候并不需要运用此
4、公式。由于在某地点正午太阳高度与直射点太阳高度差值等于它们的纬度差，所以利用下面公式计算更为方便；某地正午太阳高度角H90，其中为某地与太阳直射点的纬度差。当太阳直射B点时，C点的正午太阳高度是H9090(1023.5)56.5。如图所示：当太阳直射B点时，A点的正午太阳高度是H9090(4010)60。(3)极昼时寒带地区子夜太阳高度(所求地点纬度太阳直射点纬度)90。注意：两地纬度差的求法：若太阳直射点与所求地点处于同一半球时，纬度差等于大数减去小数；若两地分属不同的半球，则两地纬度差就是两地的纬度数之和。若所求出的正午太阳高度角等于0，说明该纬度出现极夜现象，且处于极夜的界线上；若所求正
5、午太阳高度为负值，说明该地是极夜地区。【真题1】(2011重庆)某地北京时间6月22日6时左右日出，13时太阳高度角达到最大约 83。回答(1)(2)题。(1)该地最可能是()A北京B沈阳C成都D海口(2)该地当天上午太阳高度角达到36时，布宜诺斯艾利斯(西四区)的区时约为()A6月21日9时B6月21日21时C6月22日9时D6月22日21时CB【思维过程】(1)根据“6月22日北京时间13时太阳高度达到最大”，可计算出该地的经度约为105E，根据“6月22日13时太阳高度达到最大约83”，可计算出该地的纬度约为3026N，因此答案选C。(2)根据该地北京时间6点左右日出(太阳高度为0)，1
6、3时达到正午，且正午的太阳高度为83，可推算出太阳每小时约升高12，当该地当天上午太阳高度角达到36时，北京时间应该为6月22日9时，所以可计算出西四区的区时为9(84)3时，即6月21日21时。图示法记忆正午太阳高度的纬度变化规律和季节变化规律：规律技巧总结二分二至日正午太阳高度的纬度分布1确定地方时考点2 正午太阳高度变化规律的应用当某地太阳高度达一天中最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。当太阳直射点位置一定时，如果我们能够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。2判断所在地区的纬度为了获得
7、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。北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。3确定房屋的朝向太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。4判断日影长短及方向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)。为了更好地保持各
8、楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。纬度较低的地区，楼距较小，纬度较高的地区楼距较大。以我国为例，见下图，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距LhcotH。5计算楼间距、楼高解题的关键是计算当地一年中最小的正午太阳高度，并计算影长。太阳能热水器集热面与太阳光线垂直；太阳能热水器集热面与地面的夹角同正午太阳高度互余。为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与受热板之间成直角。其倾角和正午太阳高度角的关系为h90(如图所示)。6计算热水器的安装角度【真题2】(2011安徽)下图为某地住宅建筑冬夏正午日照示意图，完成(1)(2)题。(1
9、)该地可能是()A刚果盆地B撒哈拉沙漠南缘C巴西高原D北美洲五大湖地区(2)仅考虑地球运动，图示窗户、屋檐搭配对室内光热的影响有()利于夏季遮阳，冬季采光冬至到春分，正午室内的日照面积逐渐增大春分到夏至，正午屋檐的遮阳作用逐渐增强利于减少室内能源消耗ABCDDC【思维过程】(1)根据某地住宅建筑冬夏正午日照示意图中正午太阳高度角相差4652，且太阳光全是从南方照射进入房子，可以推出该地位于北回归线到北极圈之间的地区，结合选项只有北美洲五大湖地区符合要求。(2)根据上题可知，图中正午太阳高度大的光线是该地夏至日正午的光线，正午太阳高度小的就是该地冬至日正午的光线，仅考虑地球运动，图示窗户、屋檐搭
10、配利于夏季遮阳，冬季采光，冬至到春分，正午太阳高度变大，正午室内的日照面积逐渐减小，春分到夏至，正午太阳高度变大，正午屋檐的遮阳作用逐渐增强，因而该房室内冬暖夏凉，有利于减小室内能源消耗。正午太阳高度与太阳直射点的关系(1)正午太阳高度一定是指当地正午12点整的太阳高度，但是太阳不一定直射当地所在的纬度。规律技巧总结(2)太阳直射点必须是在纬度23.5之间来回移动，纬度大于23.5的地方太阳不能直射，但有正午太阳高度，只是其正午太阳高度一定小于90。(3)正午太阳高度的计算及其应用都与当地纬度和太阳直射点的纬度有关，二者缺一不可。规律技巧总结(4)太阳直射点以一个回归年为周期在南北回归线及其之
11、间来回移动，故直射点大约每个月移动纬度为8，每移动1大约需要4天。(5)正午太阳高度的变化规律与太阳直射点密切相关，距离太阳直射点越近，正午太阳高度越大；距离太阳直射点越远，正午太阳高度越小。规律技巧总结(2011江西上高二中高三年级第三次月考)下图是“一年中两至日正午太阳高度之差随纬度的变化”图，横坐标表示纬度，纵坐标表示变化值，读图回答12题。1.下列纬度范围与相符的是()A2326N2326S B6634N90NC6634S90S D2326N90N2.A点的数值为()A2326 B4308 C4652 D90DC【解析】第1题，根据正午太阳高度的计算公式，结合图中一年中两至日正午太阳高
12、度之差随纬度的变化，可以判断处纬度范围正午太阳高度差是个恒定值，纬度范围在232690之间，只有D符合要求。第2题，根据上题可知，该恒定值是4652(2011银川二中高三月练)11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好遮住乙楼三层中部(如下图所示)，在甲楼顶层GPS测得纬度为31.8366度，经度为117.2179度，高度为96m。回答34题。3.隔25小时再次观测时，甲楼阴影可遮挡乙楼()A二层西部 B四层东部 C五层西部 D七层东部 4.此后一个月内()A法国进入冷饮畅销期 B广东省进入雨季 C澳大利亚播种冬小麦 D云南省昼短夜长 BD【解析】第3题，考查地球
13、运动的地理意义。根据材料和图可以看出该地理研究性学习小组位于北半球，隔25小时再次观测时，太阳直射点往南移动了，太阳高度角减小，影子向楼上移动；且太阳向西边移动，所以甲楼阴影将向东移动。所以选B。第4题，此后一个月，即12月22日，为冬至日。法国、广东省、云南省均位于北半球，澳大利亚位于南半球。所以A、B不对；澳大利亚播种小麦的时间为35月，C不符合。所以选D (2011银川一中高三第一次考试)图为“在A地地平面观察到的太阳视运动过程图”，其中虚线圈为太阳视运动轨迹，B为A地的天顶，C为太阳视运动某一位置。读图完成56题。5.当太阳位于C位置，BAC50，北京时间为16:00 时，A地的经纬度
14、位置为()A70N,60E B70S,60E C6634N,150E D6634S,150E 6.一支地理科考队在A地考察的内容可能是()A海洋渔场的形成原因 B塔里木盆地石油的储藏量 C极地气候下的生态环境 D南极地区大气臭氧含量 AC【解析】此题组主要考查太阳视运动有关知识，由图可知该地刚好出现了极昼现象，且正午太阳在正南方，该地位于北半球。第5题，当太阳位于C位置，BAC50，则该地正午太阳是40度，太阳直射纬度为北纬20度，该地纬度是北纬70度，结合北京时间可以得出答案A正确。第6题，根据上题可知该地是北纬70度，海洋渔场不易形成，距离塔里木盆地太远，也不在南极，因此只有C答案符合要求
15、。7.(2011上海)读下列相关图文资料，回答问题。在我国某地二至日太阳视运动轨迹示意图中，O点为观察者所在位置，A、B、C、D为观察者所在地的地平面上四个方位，E、F为观察者在二至日观测到的正午太阳位置，其中OEAC。(1)图中地平面上A、B、C、D四个方位中表示南方的是_，O点的纬度是_。(2)若位于O点的观察者测得某日正午太阳高度为6634，且当天日落时刻的北京时间为18点16分，据此可推算出观察者所在地的经度是_，当天日出的北京时间为_，该日全球正午太阳高度分布规律是 _。(3)在图中画出冬至日下午15：00时，O点观察者影子的大致延伸方向。2326N 116E 6：16自赤道向两极递减(位于BOC象限之内，作图略)A
