正午太阳高度变化专题(高一)

1、江南中学高三地理组江南中学高三地理组 2007.12地球的运动地球的运动第六节第六节 地球地球公转公转的意义的意义正午太阳高度变化正午太阳高度变化专题专题绿色绿色P33太阳高度角是我们观察太阳时的仰角，太阳高度角是我们观察太阳时的仰角，也就是太阳光线与地面之间的夹角也就是太阳光线与地面之间的夹角 一、太阳高度（角）一、太阳高度（角） 太阳高度角太阳高度角地球自转，造成太阳东升西落，太阳高度角在一日内地球自转，造成太阳东升西落，太阳高度角在一日内不断发生变化不断发生变化(如图如图2所示所示)；正午；正午(地方时为地方时为12时时)太阳太阳位于上中天时，太阳的高度角达到最大值位于上中天时，太阳的高

2、度角达到最大值H，我们将，我们将此时的太阳高度角称为该日的正午太阳高度角。此时的太阳高度角称为该日的正午太阳高度角。 正午太阳高度变化的原因：正午太阳高度变化的原因： 由于黄赤交角的存在，太阳直射点的由于黄赤交角的存在，太阳直射点的南北移动，引起正午太阳高度的变化。南北移动，引起正午太阳高度的变化。 一、太阳高度（角）一、太阳高度（角） P33 (二二) 正午太阳高度的纬度变化规律正午太阳高度的纬度变化规律 空间变化规律空间变化规律 (一一) 正午太阳高度的季节变化规律正午太阳高度的季节变化规律 年变化规律年变化规律 二、正午太阳高度的时空分布规律二、正午太阳高度的时空分布规律 夏至日北回归线

3、及其以北各纬度，正午太阳高度夏至日北回归线及其以北各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球各纬度正午太阳高度达达到一年中的最大值，南半球各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值；到一年中的最小值； 冬至日南回归线及其以南各纬度，正午太阳高度冬至日南回归线及其以南各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球各纬度正午太阳高度达达到一年中的最大值，北半球各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。到一年中的最小值。 (一一) 正午太阳高度的季节变化规律正午太阳高度的季节变化规律 年变化规律年变化规律最大值最大值最小值最小值最大值最大值最小值最小值(一一) 正午太阳高度的季节变化规律正午太阳高度的季节

4、变化规律 年变化规律年变化规律 回归线之间的地区：回归线之间的地区： 正午太阳高度最大值为正午太阳高度最大值为90，全年，全年有有两次两次太阳直射现象，即一年中有两个太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值。如下图正午太阳高度最大值。如下图A。 回归线上：回归线上： 正午太阳高度的最大值为正午太阳高度的最大值为90，全年有，全年有一次一次太阳直射现象，太阳直射现象， 即一年中有一个正午即一年中有一个正午太阳高度最大值。如下图太阳高度最大值。如下图B。 回归线至极点之间的地区：正午太阳回归线至极点之间的地区：正午太阳高度最大值小于高度最大值小于90，全年，全年没有没有太阳直太阳直射现象。一

5、年中有射现象。一年中有一个一个正午太阳高度最正午太阳高度最大值。如上图大值。如上图C。 (一一) 正午太阳高度的季节变化规律正午太阳高度的季节变化规律 年变化规律年变化规律 北回归线及其以北的纬度带：北回归线及其以北的纬度带： 每年夏至日每年夏至日(6月月22)H达最达最大大值，冬至日值，冬至日(12月月22)H达最达最小小值。如右图值。如右图A所示。所示。 南回归线及其以南的纬度带：南回归线及其以南的纬度带：每年冬至日每年冬至日H达最达最大大值，夏至日值，夏至日H达最达最小小值。如右图值。如右图B所所示。示。 v夏至日：正午太阳高度由夏至日：正午太阳高度由北回归线北回归线向南北两侧递减。向南

6、北两侧递减。如图中如图中D折线所示。折线所示。 (二二) 正午太阳高度的纬度变化规律正午太阳高度的纬度变化规律 空间变化规律空间变化规律 全球正午太阳高度的纬度变化规律：全球正午太阳高度的纬度变化规律： 从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；离从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；离直射点距离越直射点距离越近近(纬度差越纬度差越小小)，正午太阳高度越，正午太阳高度越大大。 v冬至日：正午太阳高度由冬至日：正午太阳高度由南回归线南回归线向南北两侧递减。向南北两侧递减。如图中如图中C折线所示。折线所示。v春秋分日：正午太阳高度春秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。图由赤道向南北两侧递减。

7、图中中E折线所示。折线所示。02326 N2326 S6634 N6634 S90N90S正午太阳高度的分布规律正午太阳高度的分布规律夏至日夏至日900 夏至日夏至日：太阳直射北回归线。太阳直射北回归线。 纬度变化：纬度变化：全球正午太阳高度自北回归全球正午太阳高度自北回归 线向南北两侧递减。线向南北两侧递减。 季节变化：季节变化：北回归线及其以北各纬度，北回归线及其以北各纬度， 正午太阳高度达全年最大值；正午太阳高度达全年最大值； 南半球各纬度，正午太阳南半球各纬度，正午太阳 高度达全年最小值。高度达全年最小值。02326 N2326 S6634 N6634 S90N90S正午太阳高度的分布

8、规律正午太阳高度的分布规律夏至日夏至日 二分日二分日900春分日和秋分日：春分日和秋分日：太阳直射赤道太阳直射赤道。 全球正午太阳高度自赤道全球正午太阳高度自赤道 向南北两侧递减。向南北两侧递减。02326 N2326 S6634 N6634 S90N90S正午太阳高度的分布规律正午太阳高度的分布规律夏至日夏至日 二分日二分日 冬至日冬至日900冬至日：冬至日：太阳太阳直射南回归线。直射南回归线。 纬度变化：纬度变化：全球正午太阳高度自南回归线全球正午太阳高度自南回归线 向南北两侧递减。向南北两侧递减。 季节变化：季节变化：南回归线及其以南各纬度，南回归线及其以南各纬度， 正午太阳高度达全年最

9、大值正午太阳高度达全年最大值 北半球各纬度，正午太阳高度达全年最小值。北半球各纬度，正午太阳高度达全年最小值。 同一时刻同一时刻：全球正午太阳全球正午太阳高度自高度自自太阳直射点自太阳直射点向南北两向南北两侧递减。（随纬度变化）侧递减。（随纬度变化） 同纬度地区同纬度地区：正午太正午太阳高度相等且随季节变化阳高度相等且随季节变化难点难点2 正午太阳高度的变化规律正午太阳高度的变化规律 与与 太阳方位太阳方位 02326 N2326 S90N90S夏至日夏至日 二分日二分日冬至日冬至日321 1、 赤道地区：赤道地区： 由图可以看出，二分日时太阳直射赤道，由图可以看出，二分日时太阳直射赤道，此时

10、赤道地区正午太阳高度（此时赤道地区正午太阳高度（H2）达最大值）达最大值90二至日正午太阳度（二至日正午太阳度（H1和和H3）达最小值。）达最小值。 正午太阳高度变化为：正午太阳高度变化为： （最大）（最大）-（最小）（最小）- -（最大）（最大）- -（最小）（最小）-（最大）（最大）春分日春分日 夏至日夏至日 秋分日秋分日 冬至日冬至日 春分日春分日PP: 赤道地区赤道地区02326 N2326 S夏至日夏至日 二分日二分日冬至日冬至日321P: 赤道与北回归线之间地区赤道与北回归线之间地区正午太阳高正午太阳高度的季节变度的季节变化规律化规律4PSN 2赤道与北回归线之间地区：赤道与北回归

11、线之间地区： 由图由图4可以看出，可以看出，H4大于大于H1和和H2又大于又大于H3，在夏至日前后，在夏至日前后P地各有一次直射，此时地各有一次直射，此时正午太阳高度达最大值（正午太阳高度达最大值（H4），冬至日时），冬至日时正午太阳高度达最小值（正午太阳高度达最小值（H3）。）。 正午太阳高度变化为：正午太阳高度变化为：增大增大-（最大）（最大）-小小-（最大）（最大）- -减小减小-（最小）（最小）-增大增大-春分日春分日 夏至日夏至日 秋分日秋分日 冬至日冬至日 春分日春分日 02326 N2326 S夏至日夏至日 二分日二分日冬至日冬至日321P: 赤道与南回归线之间地区赤道与南回归线

12、之间地区4PSN02326 N2326 S夏至日夏至日二分日二分日冬至日冬至日19023P:北回归线地区北回归线地区 PSN 夏至日达最大值（夏至日达最大值（H1），）， 冬至日达最小值（冬至日达最小值（H3）。）。 从夏至日到冬至日该地正午太阳从夏至日到冬至日该地正午太阳 高度由最大变为最小。高度由最大变为最小。 02326 N2326 S夏至日夏至日二分日二分日冬至日冬至日19023P:南回归线地区南回归线地区 PSN正午太阳高正午太阳高度的季节变度的季节变化规律化规律02326 N2326 S夏至日夏至日二分日二分日冬至日冬至日23P:北回归线以北地区北回归线以北地区 PSN1 夏至日达

13、最大值（夏至日达最大值（H1），）， 冬至日达最小值（冬至日达最小值（H3）。）。 从夏至日到冬至日该地正午太阳从夏至日到冬至日该地正午太阳 高度由最大变为最小。高度由最大变为最小。 02326 N2326 S夏至日夏至日二分日二分日冬至日冬至日23P:南回归线以南地区南回归线以南地区 PSN1甲、乙、丙是三幅不同纬度的三座房屋甲、乙、丙是三幅不同纬度的三座房屋二至日的阳光照射情况二至日的阳光照射情况(a或或b) 夏至日夏至日冬至日冬至日NSSN冬至日冬至日夏至日夏至日SN冬至日冬至日夏至日夏至日1. 正午太阳高度的形成：正午太阳高度的形成： 如右图所示。如右图所示。太阳光线与地面之间的夹角太

14、阳光线与地面之间的夹角2. 正午太阳高度计算公正午太阳高度计算公式推导。式推导。 H =90B=90AOB =90 (COB-COA) =90 纬度差纬度差(所求点和直射点之间的纬度差所求点和直射点之间的纬度差) AOBCOA纬差的计算：同半球相纬差的计算：同半球相减减，异半球相，异半球相加加 正午太阳高度的计算公式正午太阳高度的计算公式 H=90- - - - 式中式中H为正午太阳高度；为正午太阳高度；为当地纬度，为当地纬度，取正值；取正值；为太阳直射点的纬度，当地夏半为太阳直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。年取正值，冬半年取负值。正午太阳高度的计算公式正午太阳高度的计算公式 H

15、某地某地 = 90 纬度差纬度差纬度差：即所求地点纬度与太阳直射点纬度差：即所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距的所在纬度的差距 H某地某地 = 90 纬度差纬度差纬度差：即所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距纬度差：即所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距02326 N2326 S30NA302326 BC 2326 若求若求3030N N P P点点正午太阳高度角：正午太阳高度角：春秋分：春秋分： H90 （A0 ） 90 (30 0 ） 60 PP30634 夏至日：夏至日： H90(A B) 90 (30 2326) 8326P5326 N冬至日：冬至日： H90 (A+C)

16、 90 (30 + 23 26) 33 34纬差的计算：同半球相纬差的计算：同半球相减减，异半球相，异半球相加加 4050P5N55N0纬度差纬度差50纬度差：纬度差：所求地点纬度与太阳直射点所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距的所在纬度的差距05S45NH四、正午太阳高度应用四、正午太阳高度应用绿色绿色P35h s有关太阳高度计算题：有关太阳高度计算题：已知纬度，问：不同季已知纬度，问：不同季节热水器摆放的角度？节热水器摆放的角度？已知楼高，问：不同已知楼高，问：不同纬度的楼间距的大小？纬度的楼间距的大小？正午太阳高度应用正午太阳高度应用关于热水器角度计算：关于热水器角度计算：计算原理：

17、计算原理： a=90 - H H=90- (H：正午太阳高度：正午太阳高度 ：纬度纬度 ：直射点纬度：直射点纬度, ,夏至夏至取取23 26，冬，冬至至取取-23 26 ）若：在纬度为若：在纬度为40 N地区，热水器太阳能受热板地区，热水器太阳能受热板与地面的角度随四季的变化？与地面的角度随四季的变化？夏至：夏至： a= 16 34 冬冬至：至： a= 63 26 春秋分：春秋分： a= 40 BA夏至夏至冬至冬至 冬至日正午太阳高度最小，此时冬至日正午太阳高度最小，此时B楼日影最长，楼日影最长，若此时若此时A楼不被挡，则可终年获得光照。楼不被挡，则可终年获得光照。 一般来说，纬度较低地区，楼

18、距较近，纬度较一般来说，纬度较低地区，楼距较近，纬度较高地区，楼距较远。高地区，楼距较远。楼距计算楼距计算ch sH关于楼间距的计算：关于楼间距的计算：计算原理：计算原理： h/s=tanH h=s*tan HS：楼间距楼间距 H：正午太阳高度：正午太阳高度 h: 楼房高度楼房高度如图所示，位于北纬如图所示，位于北纬3634的某疗养院，计算在的某疗养院，计算在一幢一幢20米高的楼房北面新建一幢楼房。因为疗养米高的楼房北面新建一幢楼房。因为疗养的需要，要求高楼的每一层一年四季都能晒到太的需要，要求高楼的每一层一年四季都能晒到太阳。阳。（1）新楼至少要距原楼多少米？）新楼至少要距原楼多少米？（2）

19、若黄赤交角变为）若黄赤交角变为2334，两楼之间的距离，两楼之间的距离将应如何变化，才能保证各楼层均有较好的采光？将应如何变化，才能保证各楼层均有较好的采光？ 根据题意因疗养院位于北纬根据题意因疗养院位于北纬3634，当太阳直射，当太阳直射南回归线时北半球正午太阳高度角达一年中最小值，南回归线时北半球正午太阳高度角达一年中最小值，若此时该楼的一层能被太阳照射的话，则各楼层都若此时该楼的一层能被太阳照射的话，则各楼层都能被阳光照射能被阳光照射 H=90- （代（代=3634,=2326）H=30根据三角函数关系，两楼间最小距离应为根据三角函数关系，两楼间最小距离应为x=20cot 30,x=34

20、.7 m。若黄赤交角变为若黄赤交角变为2334，比原来变大，比原来变大，则此时北纬则此时北纬3634的正午太阳高度角的正午太阳高度角 H=90-,H=2952变小，变小， 但但x=20cot 2952在（在（090） 为减函数，故两楼间距应增大为减函数，故两楼间距应增大 近年来，我国房地产业发展迅速，越来越近年来，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，运用以下公式及相关知识改善。请读图，运用以下公式及相关知识回答。（回答。（2002年江苏、河南文理大综合年江苏、河南文理大综合卷）卷） 某地正午太阳高度的大小：某地正午太

21、阳高度的大小： H9090一一 式中式中H为正午太阳高度；甲为当地纬度，为正午太阳高度；甲为当地纬度，取正值；取正值； 为太阳直射点的纬度，当地为太阳直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。夏半年取正值，冬半年取负值。 tg350.70tg45 =1 tg601.7321.房地产开发商在某城市房地产开发商在某城市(北纬北纬30度度)建造了两幢商品住宅楼建造了两幢商品住宅楼(图图3)，某户，某户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，该房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时光线被南楼挡住。请

22、问，该房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约是间大约是 ( )A1个月个月 B3个月个月 C6个月个月 D9个月个月2为避免这种纠纷，房地产开发商在建楼时，应该使北楼所有朝南房为避免这种纠纷，房地产开发商在建楼时，应该使北楼所有朝南房屋在正午时终年都能被正午太阳光线照射。那么在两栋楼间距不变的屋在正午时终年都能被正午太阳光线照射。那么在两栋楼间距不变的情况下，南楼的高度最高域约为情况下，南楼的高度最高域约为A20米米 B.30米米 C.40米米 D.50米米例：在例：在30N某地使用太阳能热水器。集热板要和正午某地使用太阳能热水器。集热板要和正午太阳光线保持垂直，则一年中倾角太阳光线保持垂直，则一年中倾角a的最大值是的最大值是_，最小值是，最小值是_。 解题思路：倾角解题思路：倾角a的大小取决于正午太阳高度。夏的大小取决于正午太阳高度。夏至日，太阳直射北回归线，该地正午太阳高度最大；至日，太阳直射北回归线，该地正午太阳高度最大；冬至日太阳直射南回归线，该地正午太阳高度最小，冬至日太阳直射南回归线，该地正午太阳高度最小，分别计算即可得出答案分别计算即可得出答案(5326 、634 )。其他。其他如日影长短、如日影长短、室内光照面积大小的问题，均可室内光照面积大小的问题，均可以看作是计算某地最大或最小正以看作是计算某地最大或最小正午太阳