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地球运动专题 正午太阳高度 一 太阳高度和正午太阳高度 判断 正午太阳高度一定是90 90 一定是正午太阳高度 一 概念1 定义00 h 9002 表现形式如 图1 图2 太阳高度的时空分布 绘出赤道 北回归线 南回归线 北极圈 北极点五地夏至日的太阳高度日变化示意图 二 太阳高度日变化 二 正午太阳高度的计算 1 正午太阳高度的计算公式 纬度差的计算 同半球相差 异半球相加 H 90 纬度差即 H 90 2 极昼区和极夜区 1 极点 正午太阳高度等于直射纬度 且全天不变 2 刚好出现极昼的纬度 正午太阳高度等于直射纬度的2倍 3 已经出现极昼的纬度 正午太阳高度与零时太阳高度的和等于直射纬度的2倍3 正午太阳高度的最值 例 下图为某地一天中太阳高度的变化图 回答1 2题 1 该地的地理纬度是A 30 NB 75 NC 60 ND 83 26 N2 该地一年中正午太阳高度最大值那一天的太阳高度日变化曲线是下图中的 0时的太阳高度为0 说明该地刚好发生极昼 即极昼区的最低纬度 极昼 极夜 区的最低纬度与直射点的纬度互余 极昼区最低纬度的正午太阳高度 2X直射点的纬度 0 23 26 N 23 26 S 66 34 N 66 34 S 90 N 90 S 夏至日 二分日 冬至日 正午太阳高度的纬度变化 分布规律 由太阳直射点向南北两侧递减 90 例 读某地正午太阳高度角年变化折线图 回答 根据该地正午太阳高度变化的规律 判断该地可能位于 A 北回归线以北地区B 北回归线以南 靠近北回归线的地方C 南回归线至赤道之间D 南回归线至南极圈之间的南温带 B 1 可能反映该学校所在地正午太阳高度年变化及方向的是A B C D 2 当 地正午太阳高度达到最大值时A 地球公转的速度较慢B 其他三地正午太阳所在方向不同C 该学校所在地天气炎热D 太阳在地球上的直射点将北返 C D 1 确定时间 当某地太阳高度达到一天中的最大值时 此时日影最短 当地地方时为12时 2 确定纬度 H 90 纬差 所求点和直射点之间的纬度距离 或者利用正午太阳方位判定 3 确定房屋朝向 北回归线以北的地区 正午太阳始终位于南方 房屋朝南 在南回归线以南的地区 正午太阳始终位于北方 房屋朝北 4 判断日影长短及方向 正午太阳高度越高 日影越短 且日影方向总是背向太阳 5 计算楼间距 一般来说 纬度越低 楼间距越短 纬度越高 楼间距越大 6 计算热水器安装角度 要最大地利用太阳能 应使太阳能热水器的集热面与太阳光热垂直 故热水器与地面的夹角等于该地与太阳直射点的纬度差 四 正午太阳高度的应用 2 甲 乙 丙是地处不同纬度的三座房屋二至日的阳光照射情况 a或b 对三地的位置判断正确的是 A 三地都位于北半球B 甲地位于赤道与南回归线之间C 乙地位于南温带D 丙地位于南温带 D B D 正午太阳高度的应用 影子变化问题 40 N地区两分两至日时的太阳视运动轨迹图 直射点纬度正午日影缩短为零 一天中 正午日影最短 日出日落时日影最长 日影判断 日影的日变化 夏半年 日出 上午 正午 下午 日落冬半年 日出 上午 正午 下午 日落极昼区 日出 正午 日落 日影判断 正午日影的年变化 正午日影方向 直射纬线以南 向正南 直射纬线以北 向正北回归线之间 有时向正南 有时向正北 但出现的频率不同有极夜的地区正午无日影 2 季节变化规律 南回归线及其以南地区 北回归线及其以北地区 达到全年最小 达到全年最大 90 N23 26 N0 23 26 S90 S 同一地点 正午太阳高度随季节的变化 90 N23 26 N0 23 26 S90 S P 达到全年最大 达到全年最小 P 2 季节变化规律 南回归线至赤道之间地区 北回归线至赤道之间地区 达到全年最小 达到全年最大 90 N23 26 N0 23 26 S90 S 同一地点 正午太阳高度随季节的变化 90 N23 26 N0 23 26 S90 S P 达到全年最大 达到全年最小 P 2 季节变化规律 赤道地区 达到全年最小 达到全年最小 90 N23 26 N0 23 26 S90 S 同一地点 正午太阳高度随季节的变化 P 达到全年最大 同一地点 离最大正午太阳高度所处日期越近 当日正午太阳高度越大 正午太阳高度角越大 日影越短 正午太阳高度角越小 日影越长 且影子的方向与太阳光照射来的向相反 北回归线以北的地区 正午的日影冬至日最长 夏至最短 南回归线以南的地区 夏至最长 冬至最短 判断日影长短及方向 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 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 日出日落时影子的方向 日影长短 方向 不同纬度正午日影变化图 太阳视运动路径及日影变化图 3 21 9 23太阳东北升 西北落 影西南 东南 9 23 3 21太阳东南升 西南落 影西北 东北 两分日太阳从正东升起 正西落下 影西 东 北极圈内极昼区太阳正北升 正北落 南极圈内极昼区太阳正南升 正南落 A 满足一年中太阳高度角最小时 后面楼房底层可见到太阳光 B 最小楼距L h tgH h ctgH C 楼高相同条件下 全球楼距从赤道向南北两极递增 纬度越高楼距越大 楼距计算 正午太阳高度的应用一般可以与以下问题结合进行考查 1 确定时间 当某地太阳高度达到一天中的最大值时 此时日影最短 当地地方时为12时 2 根据正午太阳高度定位 进而判断该地区的地理特征 3 判断日影长短及方向 正午太阳高度越高 日影越短 反之越长 且日影方向总是背向太阳 4 确定房屋朝向 北回归线以北的地区 正午太阳位于南方 房屋朝南 在南回归线以南的地区 正午太阳位于北方 房屋朝北 回归线之间的地区南窗和北窗均可射入5 计算楼距 一般来说 纬度越低 楼距越短 纬度越高 楼距越大 解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度及影长6 计算热水器安装角度7 判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度 判断山地自然带在阳坡和阴坡的分布高度 一般情况下 由于向阳坡正午太阳高度大 获得太阳光热多 背阳坡得到太阳光热少 因此在相同高度 阳坡温度较高 阴坡温度较低 从而同一自然带在阳坡的分布高度较高 在阴坡的分布高度较低 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 正午太阳高度越大 日影越短 反之 日影越长 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 判断正午日影长短及方向 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 等太阳高度线图的判读技巧 1 图的中心为太阳直射点 太阳高度以该点为中心向四周逐渐降低 通过该点的经线即太阳直射的经线 地方时是12点 通过该点的纬线即为太阳直射的纬线 其正午太阳高度为90度 2 在太阳直射的经线上 太阳高度相差多少度 纬度就相差多少度 如果太阳直射赤道 则赤道上太阳高度相差多少度 经度就相差多少度 如果太阳直射点不在赤道 则在太阳直射的纬线上太阳高度相差多少度 经度的差值一定大于太阳高度的差值 3 如果图中标注了太阳高度的数值 则视具体数值而判断 一是最外侧的大圆圈为0 等太阳高度线 即为晨昏线 一般是太阳直射经线以东最大的半圆为昏线 以西最大的半圆为晨线 二是图中最大的圆圈不是0 等太阳高度线 那它就不是晨昏线 如果图中没有标注太阳高度的数值 一般来讲 图中最外侧的大圆圈上太阳高度为0 即晨昏线 4 由于太阳直射经线上太阳高度南北跨度为180度 当太阳直射赤道时 此经线最北点为北极点 最南点为南极点 太阳直射北半球时 北极点在最北点以南 图上没有南极点 太阳直射南半球时 相反 图1是某地某日太阳高度分布图 回答 1 从图中可以看出 太阳高度的分布是 2 该图的节气应该是 3 此时北京时间是 直射点向四周降低 夏至日 20时 图1是某地某日太阳高度分布图 回答 4 A点所在经线的经度是 5 C点的经度值 大于或小于 23 26 180 大于 正午太阳高度的应用 1 确定地方时 当某地太阳高度达到一天中的最大值时 当地的地方时为12时2 确定房屋的朝向 在北回归线以北的地区 正午太阳位于南方 房屋朝南 在南回归线以南的地区 正午太阳位于北方 房屋朝北 3 影子的朝向问题 物体的影子总是与太阳的方位相反 楼房 30 影子长度 4 影子长短问题 结论 太阳高度越大 影子越短 太阳高度越小 影子越长 影子长度 60 2m 2m 33 可编辑 太阳高度越低 楼距越远 5 楼间距问题 底楼终年采光条件 太阳高度最小时也有光线照射 5 楼间距问题 正午太阳高度越大 楼间距越小 正午太阳高度越小 楼间距越大 在我国 纬度低的地方楼间距小些 纬度高的地方楼间距大些 太阳能热水器的倾角调整 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线与受热板之间成直角 H 水箱 集热管 调节杆 太阳能热水器集热管的倾角和正午太阳高度角的关系为 a H 90 6 热水器问题 二 正午太阳高度角的实际应用 1 太阳能热水器倾角的调整 90 例2 当地 42 N 冬至日应把太阳能热水器如何调整 才能最大限度利用太阳能 解 冬至日当地正午太阳高度 为24 34 热水器集热管的倾角 90 即 90 24 34 65 26 2 房地产开发中前后楼间距与楼高的关系 楼高H与楼间距最小值L 保证冬至日后楼能够得到光照 的关系是 tan H L 前楼 后楼 例4 某地一幢楼 冬至日正午影长与楼高相等 据此完成下列各题 该地正午太阳高度是 A 23 26 B 66 34 C 90 D 45 该地的纬度是 23 26 N 21 34 N 25 26 S 68 26 SA B C D D D 1 判断南北半球 2 利用H判断纬度 南北回归线之间 太阳有时在南 有时在北北回归线以北 太阳终年在南边南回归线以南 太阳终年在北边 A B C 1 2 北 南 1 2 1 2 1 2表示二至时的正午太阳高度 3 判断日影及节气 南北回归线之间 日影有时朝南 有时朝北北回归线以北 日影总是朝北 越往北 日影越长南回归线以南 日影总是朝南 越往南 日影越长 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 某地正午太阳高度的大小 可以用下面的公式来计算 H 90 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H 90 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H 90 90 10 23 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H 90 90 40 10 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 若所求正午太阳高度为负值 说明该地是极夜地区 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 如下图中 当a c值相差20 时 该地的纬度值是 A 23 NB 63 NC 43 5 ND 27 N 解析 解答本题的关键 一是明确正午太阳高度的计算方法 即H 90 纬度差 二是明确图的含义 从图中可以看出 图中地点夏至日正午太阳高度达最大值 冬至日正午太阳高度达最小值 说明该地一定位于北回归线以北 解析 其数值必定为23 5 由题意知 a c之差为20 则a的数值为3 5 即该地冬至日的正午太阳高度为3 5 根据前面所述公式可以求出该地点的纬度为63 N 答案 63 N 1 确定地方时 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