地球运动正午太阳高度角
地理太阳直射角公式
地理太阳直射角公式
地理太阳直射角度计算公式：H(正午太阳高度角)=90度-(已知角度+或-23度26分)，同半球相减，不同半球相加。
从太阳直射点地（此处为90°）所在纬度向南北递减，减少的度数等于当地地理纬度与直射点纬度之差（一南纬、一北纬地区的差，为其数值之和）。
由于太阳直射点在南北回归线之间移动，所以：
1、在回归线之间的地区，一年有两次太阳直射机会，此时正午太阳高度最大，为90°。
太阳直射南北回归线时出现极小值。
其中除赤道两个极小值都是最小值外，其它地区以太阳直射另一半球回归线时最小。
2、在回归线之外的地区，可含南北回归线，在太阳直射本半球回归线时最大，直射另一半球回归线时最小。
例如，北京约在北纬40°，在北半球夏至，太阳直射北回归线，此时这里的正午太阳高度最大，约为73。
5°；在冬至，太阳直射南回归线，此时这里的正午太阳高度最小，约为26。
5°。
因为地球的公转致使一年内太阳在地球的直射点在南北回归线之间往复一次。
以北半球北回归线穿过的地区为例：一年中当太阳光直射北回归线时，正值我国北方的夏至节气，正午太阳在头顶正上方，即太阳高度角为90°，为一年中的最大值；当太
阳光直射南回归线时，正值我国北方的冬至节气，此时的太阳高度角为23。
5°，为一年之中的最小值。
总之，是由于地球的公转导致的太阳高度角的变化和一年四季的划分。
地球公转的地理意义(正午太阳高度角的变化)
太阳直射点回归运动使得某 一纬度正午太阳高度角发生 变化
4、正午太阳高度角的季节变化规律：
请问樟树市正午太阳高度角一年中什么时候最大？什么时候最小？
夏至6·22前后
樟树（28°N） 23°26'N
春分3·21前后
秋分9·23前后 冬至12·22前后
00 23°26'S
4、正午太阳高度角的季节变化规律： N
北半球中纬度地区日出、日落方位
影子朝向的特殊情况： 南北极点
北极点上物体的影子一定指向正南方，太阳的方位也
一定是在正南方。
南极点上物体的影子一定指向正北方，太阳的方位也
一定是在正北方。
二、正午太阳高度角与生活
2.太阳能热水器的摆放
太阳能热水器应该怎么摆才能 最大限度利用太阳能？
朝向： 东 or 南 or 西 or 北?
0°
0°
(2)此时太阳直射点的位置 (23°26′S，30°W) （3）A点的正午太阳高度是（66°34＇ )
(4)此时南昌（28°N，115°E)的正午太阳高 度角达一年中最__小____值，过三个月后昼夜 长短情况为_昼__夜__相__等__。
如果你看到面前的阴影， 别怕，
那是因为你的背后有阳光。
二、正午太阳高度角与生活
1.影子的长短及朝向
a.一天之中地物影子的朝向与 长短有什么变化规律呢？
规律：
影子的朝向： 影子的朝向与太阳的方位相反 影子长短： 太阳高度越大，影子越短； 太阳高度越小，影子越长。
H1
H2
地平面
2 1
b.一年中正午时分影子的长短与朝向变化
某地一年中正午时分地物影子的长短变化规律：
要交的作业（要求有步骤、有过程）： 求冬至日和夏至日北京市（40°N）太阳能热水器倾角分别应该是多 少才能最大限度的利用太阳能？
正午太阳高度(知识分析)
地球运动-正午太阳高度及其变化（常考知识点）一，日出，日落，正午，太阳的方位和物影的方位及朝向，影长地方时与太阳的位置北0点北12点西18点东6点西18点东6点南12点南0点北回归线以北南回归线以南原理：北半球夏半年--日出6点以前（南半球冬半年--日出6点以后）：东北升，西北落。
（极昼区除外）如例1，2题。
北半球冬半年--日出6点以后（南半球夏半年--日出6点以前）：东南升，西南落。
（极昼区除外）同一地点，一年中有两天日出，日落的方位角相同。
二分日，全球各地日出6点：东升，西落北半球的切点，日出，日落方向为正北。
南半球的切点，日出，日落方向为正南。
北半球某地南半球某地（北半球节气）正午太阳方位：北回归线以北，正午太阳在南方。
南回归线以南，正午太阳在北方。
南北回归线之间，正午太阳有时在南，有时在北，若在北的时间长于在南的时间，为南半球。
反之在北的时间短于在南的时间，为北半球。
影子朝向总是背向太阳，且太阳高度越大，影子越短。
影子在地面转动角度与昼夜长短有关。
当地昼越长，影子在地面转动角度就越大。
如例4题第2小题（太阳照射与影子关系的一般规律是，若太阳从正东照，影子在正西；从正南照，影子在正北；从东北照，影子在西南。
只有南北极点是太阳从什么方向照来，影子就向什么方向延伸，这是因为北极点周围的任何方向都是正南，南极点周围的任何方向都是正北。
北回归线以北地区正午日影朝北，夏至日(6月22日)最短，冬至日(12月22日)最长；南北回归线之间的地区正午日影可以朝北，也可以朝南，且直射时无影子。
）例3题第2小题。
例4题第1小题注：一天中影子最短，或影长为0，地方时为12点。
如例3题第1小题例1.6月上旬某地约5时(地方时)日出，该地看到的日出和日落方向分别为( )第1页A．正东，正西 B．东南，西南 C．东北，西北D．东南，西北例2， 2013年4月5日，我国帆船物驾驶“青岛号”帆船荣归青岛港，实现了中国人民首次单人不间断环球航行。
地球自转和公转的地理意义--正午太阳高度角
正午太阳高度变化
二、正午太阳高度的变化
1、定义：
（1）太阳高度角（h）：
太阳光线与地平面之间的夹角
h
（2）正午太阳高度（H）：
正午时刻（地方时12时） 12:00
太阳光线与地平面的夹角， 是一天中最大的太阳高度
西
角。
南
H
北
东
(3) 正午太阳高度角最大可达到90°（太阳直射点所在纬度）
答案:（1）约34.7 m （2）楼距应增大
正午太阳 高度角
楼房影子
4、计算太阳能热水器安装角度
热水器仰角
Ha 地面（或楼顶）
正午太阳高度角
热水器集热板倾角和正午太阳高度角的关系为互余 a+H=90°即a=两地的纬度差
太阳能热水器安装倾角=纬度差
(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)
某中学(360N，1130E)一学生对太阳 能热水器进行改造如图所示，将热 水器装在一个大玻璃箱中，并将支 架改造成活动方式。据此回答：
个正午太阳高度最大值（90°），如右图B。
③ 回归线至极点之间的地区： 全年没有太阳直射现象，一年中有一
个正午太阳高度最大值（但不是90°）， 如右图C。
④北回归线及其以北的纬度带：
每年夏至日(6月22)H达最 大值，冬至日(12月22)H达最小 值。如右图A所示。
⑤南回归线及其以南的纬度带：
每年冬至日H达最大值，夏至日 H达最小值。如右图B所示。
N
A B
S
太阳高度的空间分布规律：
以直射点为中心呈同心圆状向四
周递减。
B
“中心点”的太阳高度为90 ° ，
最大圆圈（晨昏线）的太阳高度
人教版必修一1.3正午太阳高度角变化(共38张PPT)
3、正午太阳高度的变化规律
（1）、空间变化 （同时不同地） 在同一时间，正午太阳高度随纬度的变化
（2）、时间变化 （同地不同时） 在同一地点，正午太阳高度随季节的变化
冬至日正午太阳高度的纬度变化
思考： 太阳直射点位于什么 地方？正午太阳高度 角的变化规律？
南回归线 由南回归线向南北两 侧递减
夏至日正午太阳高度的纬度变化
结论：正午太阳高度的时空规律
(1)纬度分布规律：由直射点所在纬线向 南北两极递减。
(2)季节变化规律：太阳直射点靠近时变 大，远离时变小。
1下列日期中，北京正午太阳高度最小的是：
A．6月1日
B．7月1日
C．10月1 日 D．元月1日
2赤道上一年中什么时候正午太阳高度最小？
• 夏至与冬至日（因为这时直射点在回归线上，赤
66°34´S 90°S
①北回归线及其以北地区
90 ° N P 23°26′ N
0°
达到全年最大
②南回归线及其以南地区
23°26 ′ S 达到全年最小
90° S
90 ° N
23°26′ N
0° 23°26 ′ S P
90° S
达到全年最小
达到全年最大
③北回归线至赤道之间地区
90 ° N
23°26′ N P 0° 23°26 ′ S
B、6月21日21时
•C、6月22日9时
D、6月22日21时
•【答案】B
4、正午太阳高度的计算
正午太阳高度（H）=90°－纬度差
H = 90°—︱ ± ︱
=当地纬度 =太阳直射点纬度
注意：
纬度差是指所求地与直射点的纬度差。
若直射点与所求点位于同一半球，则该纬度 差为两地纬度之差；
正午太阳高度角的名词解释
正午太阳高度角的名词解释正午太阳高度角是指太阳在正午时刻（中午12点）的仰角。
它是用来衡量太阳在天空中位置高低的一个重要指标，对于地球的天文学和地理学研究具有重要意义。
这个角度的测量可以帮助我们更好地了解太阳的照射情况，以及对气候、植物生长和人类活动等方面的影响。
下面将从太阳高度角的计算方法、应用领域和变化规律三个方面对正午太阳高度角进行解释。
太阳高度角的计算方法可以通过天文学的知识进行推导。
在地球自转轴倾斜的情况下，太阳在天空中的位置不断变化，尤其是在赤道和两极地区的变化尤为明显。
根据天体几何学，太阳高度角可以通过太阳与地球的连线与地平线的夹角来计算。
具体计算公式如下：sin h = sin φ × sin δ + cos φ × cos δ × cos(HA)其中，h为太阳高度角，φ为观测点纬度，δ为太阳赤纬，HA为太阳时角。
这个公式是基于球面三角学的原理，通过修改其中的参数可以计算不同地点、不同时间的太阳高度角。
正午太阳高度角的计算方法相对简单，因为在正午时刻，太阳的时角HA等于0。
所以正午太阳高度角的计算公式可以简化为：sin h = sin φ × sin δ + cos φ × cos δ通过这个公式，我们可以得出在正午时刻，不同纬度的地方太阳的仰角。
比如在赤道附近，太阳高度角会相对较高，而在北极或南极地区，太阳高度角会非常低甚至为0。
正午太阳高度角在地球科学的研究中有着广泛的应用领域。
首先，正午太阳高度角的变化可以用来研究地球的气候。
气候的形成和变化与太阳辐射强度的分布和变化密切相关，而这一分布和变化与正午太阳高度角的变化有着密切的关系。
正午太阳高度角越高，太阳辐射强度越大，气候也越炎热。
相反，正午太阳高度角越低，太阳辐射强度越弱，气候也越寒冷。
通过研究不同纬度地区太阳高度角的变化，可以更好地理解地球气候系统的运行机制。
其次，正午太阳高度角对植物生长和人类生活也有着重要的影响。
正午太阳高度角
同纬度地区： 同纬度地区：正午太 阳高度随季节 季节变化 阳高度随季节变化
日 期
北半 球夏 至日
太阳直 射纬线 北回 归线 南回 归线
正午太 阳高度 90的 为90 的 纬线
正午太阳 高度达一 年中最大 值的地区
正午太阳 高度达一 年中最小 值的地区
夏至日：太阳直射北回归线
全球正午太阳高度自北回归线 向南北两侧递减。 向南北两侧递减。
★
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 及其以北各纬度 阳高度达全年最大值 最大值； 阳高度达全年最大值；
★
南半球各纬度， 南半球各纬度，正午太阳高度达 各纬度 最小值。 全年最小值 全年最小值。
H =
90° 90°
纬度差
（同一半球，纬度差算法：相减） 同一半球，纬度差算法：相减）
a H a
H = 90° 90°
纬度差
（不同半球，纬度差算法：相加） 不同半球，纬度差算法：相加）
正午太阳高度的计算
冬至日时，求赤道、 冬至日时，求赤道、 南北回归线上、 南北回归线上、南北极圈 的正午太阳高度角
冬至日：太阳直射南回归线
★全球正午太阳高度自南回归
线向南北两侧递减
★南回归线及其以南各纬度，正 南回归线及其以南各纬度， 及其以南各纬度 午太阳高度达全年最大值 午太阳高度达全年最大值 ★北半球各纬度，正午太阳高度 北半球各纬度， 各纬度 达全年最小值 达全年最小值
同一时刻： 同一时刻：全球正午太阳 自太阳直射点 高度自自太阳直射点向南北两
3. 正午太阳高度角的变化规律
正午太阳高度的分布规律
A
必修1 第二章 第3讲 地球公转—正午太阳高度
C 2.三次测量中，其中一次测量的当天，正值（ ）
A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日
三.正午太阳高度的 应用
应用1.确定地方时。 当某地太阳高度达一天中的最大值时，日影最短，当地
地方时为 12时。 原理5
我国某中学地理课外活动小组，在春分日这一天，测得该校 操场上旗杆在不同时间的影长，其数据如下表，已知旗杆长为 10.72m．（tan43≈0.933，tan45≈1，tan47≈1.072， tan49≈1.150 ）
2m
60° 影子长度
2.下图是我国北方某中学地理兴趣小组用2米长的杆子测出的日影 图,当测到最短日影(影长为2米)时,北京时间为11:20.据此回答下列问题:
（1）该中学地理兴趣小组测日影时,当天的
A 日期可能为:
A.3月21日
B.5月21日
C.6月21日 D.8月21日
（2）该学校的经纬度位置是： C
好的是 B
A.6：00出发，左侧靠窗 B.8：00出发，右侧靠窗 C.10：00出发，左侧靠窗 D.12：00出发，右侧靠窗
【巩固训练】路灯是城市的一道亮丽风景。图是我国北方某城市的路
灯景观图。据此完成10～11题。
W
N
图中道路走向为（ C ）
A. 南北走向 B. 东西走向 C. 东南-西北走向D. 西 南-东北走向
欲使新楼底层全年太阳光线不被遮挡，两楼距离不小于（ D）
A.h tan(90°-38°) B.h tan(90°-38°-23.5°) C.h / tan(90°-38°) D.h / tan(90°-38°-23.5°)
h
H
Ｌ
应用5.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集热 板之间成直角。
夏至日正午太阳高度角计算公式
夏至日正午太阳高度角计算公式夏至日正午太阳高度角的计算公式为：
高度角= 90° -纬度+赤纬
其中，纬度是指观测地点的纬度，赤纬是指太阳在赤道上的投影
角度。
需要注意的是，这个公式是基于理想地球模型和理想太阳模型的
计算结果。
在实际情况中，由于地球的自转轴倾斜以及地球轨道的离
心率等因素的影响，夏至日正午太阳高度角的实际数值可能会有所偏差。
除了夏至日正午，其他时间的太阳高度角可以根据以下公式计算：高度角= sin(纬度) * sin(赤纬) + cos(纬度) * cos(赤纬) * cos(时角)
其中，时角是指太阳与地球地方子午线的角度差，可以根据经度
和当地时间计算得到。
另外，太阳高度角与太阳的直射辐射以及地表温度等因素密切相关，对于一些特定的应用，如太阳能发电、气象预报等，需要更精确的太阳高度角计算模型。
在实际应用中，可以使用专业的气象和天文软件来计算太阳高度角。
中国版高中地理必修1第一章第三节地球的运动 正午太阳高度的变化课件(共43张PPT)
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)。
【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105°E，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30°26′N，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°)， 13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－(8＋4)＝－3时，即6 月21日21时。
角越大，越远则正午太阳高度角越小
(2) 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
北半球冬至日后逐渐增大，
线及 北半球夏至日达到一年中最大值，
其以北 然后又逐渐缩小，到北半球冬至
地区 日达到一年中最小值
南北回
归线
一年中有两次太阳直射，直
之间的 射时正午太阳高度最大
地区
3．正午太阳高度的计算
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α＋h＝90°(如图所示)。
【真题2】下图为某地住宅建筑冬夏正午日照示意 图，完成(1)～(2)题。
1.3--5地球的运动--太阳高度角
③已知某地区时，求另一地区时：
所求区时＝已知区时±时差
正负号选取原则：东加西减。
（所求区时的时区位于已知区时时区的东侧，取“十”； 若位于西侧，则取“一”。）
注意事项：计算时采用全天24小时制，区时计算结果若大 于24小时，则为第二天，该数值减去24小时，即为所求时刻， 若区时小于0，则为前一天，需用24减所得数的绝对值，即为 所求时刻。
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正午 太阳 高度 变化
Ａ
Ｂ ０°
90°
Ｃ
Ｄ
E
Ｓ
春秋分日各纬度正午太阳高度变化示意图
正午太阳高度 90°
80°
70° 60° 50° 40° 30° 20° 10° 0° 90°N 66°34′N
23°26′N
0° 23°26′S
66°34′S 90°S
夏至日： 正午太阳高度角随纬度分布规律
正午太阳高度 90°
夏至日 春分秋分日 冬至日
80°
70° 60° 50° 40° 30° 20° 10° 0° 90°N 66°34′N
23°26′N
0° 23°26′S
66°34′S
90°S
二、正午太阳高度的变化
1、规律： 正午太阳高度总是从__太__阳_直__射__点___
向 南北两侧 递减。 夏至日时地球上哪些地区的正午太阳高
昼夜长短的判断方法： 昼弧长则昼长，夜弧长则夜长
6时
极夜切点：12时
昼弧和夜弧
（1）昼夜长短状况与太阳直射点位置的关系：
直射点所在的半球昼长夜短，且纬度越高昼越长。 （2）昼夜长短的变化与太阳直射点移动的关系 ：
直射点移向的 半球昼增长
直射点向北移，北半球昼增长。 直射点向南移，南半球昼增长。
一年四季太阳高度角变化规律
一年四季太阳高度角的变化规律可以通过理解地球的轨道和倾斜来解释。
地球围绕太阳运动时，它的轨道是椭圆形的，并且地球的轴倾斜约23.5度。
一年中太阳高度角的变化规律是由地球公转和自转引起的。
在观察者所在的位置上，太阳在天空中的高度角随着时间和日期而变化。
在北半球：春分：太阳直射赤道，太阳高度角逐渐增加。
夏至：太阳直射北回归线（北纬23.5度），太阳高度角最高。
秋分：太阳再次直射赤道，太阳高度角逐渐减小。
冬至：太阳直射南回归线（南纬23.5度），太阳高度角最低。
在南半球，这些情况正好相反。
因此，随着季节的变化，太阳的高度角会有所改变。
夏季太阳高度角较高，冬季太阳高度角较低。
这也是导致不同季节气温变化的原因之一。
对于赤道地区来说：春分时，太阳正午时刚好位于天顶，高度角为90度。
夏至时，太阳在正午时位于北回归线上，高度角最高，最大可达到约66.5度。
秋分时，太阳正午时再次位于天顶，高度角为90度。
冬至时，太阳在正午时位于南回归线上，高度角最低，最小可达到约23.5度。
对于其他纬度的观察者来说，太阳在天空中的高度角变化的幅度会略有不同。
通常情况下，在夏季太阳高度角较高，冬季太阳高度角较低。
需要注意的是，这些数值是近似值，实际观测可能会受到地理、气候和其他因素的影响。
此外，还要考虑到地球的披头士现象（precession）和章动（nutation）对太阳高度角的微小变化。
总的来说，太阳高度角的变化规律可以用季节的幅度来描述。
一天中太阳高度角的变化规律是由地球自转引起的。
观察者所处的位置以及日期和时间都会影响太阳在天空中的高度角。
对于大多数观察者来说，在一个晴朗的日子里，太阳从日出到正午之间的高度角逐渐升高。
在正午时，太阳达到最高点，位于天顶上。
然后，从正午后直到日落前，太阳的高度角逐渐降低。
换句话说，太阳的高度角在一天中呈现一个上升-达到最高点-下降的曲线。
这是因为地球自转带来了日出、正午和日落等不同的时间节点，从而导致太阳的位置和高度角发生变化。
地球公转地理意义正午太阳高度(精华版)
正午太阳高度：从太阳直射的纬线向南北递减
60
30 0
太阳高度从太阳直射点向四周减小
1、过圆心的横线为直射点的纬线。过圆心的 竖线的大部分为直射点所在经线。 a.若太阳直射 在赤道上，N、S为极 点，NOS为一条完整 的经线，则该经线为 地方12时，经线NOS 上所有点对应的太阳 高度值均为正午太阳 高度值(H)。
⑵时间变化规律— 季节变化规律 ----在同一地点，正午太阳高度随季节的变化
①北回归线及其以北地区
90 ° N
P
23°26′ N
0°
23°26 ′ S
90° S
达到全年最大
达到全年最小
②南回归线及其以南地区
90 ° N
23°26′ N
0°
23°26 ′ S
达到全年最小
达到全年最大
P
90° S
⑵时间变化规律— 季节变化规律 ----在同一地点，正午太阳高度随季节的变化
B
α
H
太阳直射 A点
β
φ
δ
12 点
H=90°－︱φ－δ ︱
3. 正午太阳高度的计算
如右图，图中 A为太阳直射点， 其纬度为δ ，B点 纬度为φ ，H为B 点的正午太阳高 度。请用图解法 求B点的正午太阳 高度H与当地纬度 φ 、太阳直射点 纬度δ 之间的关 系，并归纳求各 地正午太阳高的 通用公式。
北半球春秋分日 北半球夏至
北半球冬至
正午太阳高度的纬度分布规律— 由直射点向南北两侧对称递减。
正午太阳高度的纬度分布规律— 由直射点向南北两侧对称递减。
90° 66°34´
必修一1.3正午太阳高度变化规律
（4）正午太阳高度时间变化规律
①太阳高度日变化 A、南北极点上
在极昼期间，极点上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。
0 12 24 时间
B、非极点地区：太阳高度在一天之中是有变 化的，一天之中有一个最大值即当地的正 午太阳高度。
太 阳
90°
太
阳
90°
高
高
度
度
0 0：00
③判断日影长短及方向
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。日影永远朝向背离太 阳的方向。
a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
b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
d回归线之间的地区，正午太阳高度角的年变 化幅度随纬度的增加而增加，变化幅度的 范围是23°26′到46°52′之间
B、回归线与极圈之间 a正午太阳高度角最大值=90 °－（当地纬度
－ 23°26′）
b正午太阳高度角最小值=90 °－（当地纬度 ＋23°26′）
c正午太阳高度角年变化幅度=46°52′
A 40°N
23°26′N
15°N
B
0°
23°26′S C
40°S
②正午太阳高度角的变化幅度
A、南北回归线之间
a正午太阳高度角的最大值=90°
b正午太阳高度角的最小值=90°－最大纬度 差= 90 °－（23°26′+当地纬度）
c正午太阳高度的年变化幅度=正午太阳高度 角的最大值－正午太阳高度角的最小值 =23°26′+当地纬度
正午太阳高度角计算公式推导
正午太阳高度角计算公式推导要推导正午太阳高度角的计算公式，我们需要先了解一些相关的概念和参数。
根据天文学中的定义，太阳高度角是指太阳光线相对于地球表面的倾斜角度。
它受到地球自转轴与公转轨道倾斜度的影响，以及观测者所在地的纬度和当地时间的影响。
首先，我们来考虑地球的自转轴与公转轨道倾斜度的影响。
地球的自转轴与公转轨道之间的夹角称为黄赤交角，记作ε。
该角度约为23.5度，它决定了太阳在不同季节和地点的高度角的变化。
其次，我们需要考虑观测者所在地的纬度。
观测者所在地的纬度决定了太阳高度角的最大值。
在北半球，纬度越高，太阳高度角的最大值越小；在南半球则相反。
观测者的纬度用φ表示。
最后，我们还需要考虑当地的时间。
正午指的是当地的太阳时间12:00，即当太阳到达当地最高点的时间。
太阳高度角的计算公式中一般还包括时间的调整项，用于校正由于当地标准时间和太阳时间的差异引起的误差。
根据以上的考虑，正午太阳高度角的计算公式可以写作：h=90-，φ-ε，-δ其中，h表示太阳高度角，φ表示观测者所在地的纬度，ε表示黄赤交角，δ表示时间调整项。
这个公式的推导思路如下：1.首先，考虑太阳在赤道上方的运动，即太阳高度角为90度的情况。
在这种情况下，太阳直射地球赤道上的其中一点，其位置和纬度相同，同时正午时刻太阳也在天顶。
所以，太阳高度角为90度。
2.然后，考虑太阳在不同季节对地球各地的高度角变化。
根据地球自转轴与公转轨道的倾斜度，太阳在黄道上的位置会有所变化，进而影响到太阳在观测者所在地的高度角。
根据几何关系，太阳高度角与纬度之差的绝对值相等。
3.最后，由于地球的自转速度与公转速度不同，太阳时间与当地标准时间会有所偏差。
为了校正这个误差，我们引入时间调整项δ。
根据以上的推导，我们得到了正午太阳高度角的计算公式。
这个公式可以用于计算任意时间和地点的太阳高度角。
通过观测者所在地的纬度和当地的时间，以及黄赤交角的已知值，我们可以得到太阳在正午时刻的高度角。
地球公转地理意义1正午太阳太阳高度变化规律
①
60
②
30
③
0 90°N 66°34´N
23°26´N
0
90 60 30 0 23°26´S 66°34´S 90°S
冬至日，南回归线及南地区一年中 最大值，北半球各地达一年中最小 值
正午太阳高度季节分布规律
90
①
60
②
30
③
0 90°N 66°34´N
23°26´N
0
90 60 30 0 23°26´S 66°34´S 90°S
第三节 地球公转的地理意义
1、正午太阳高度的变化 2、昼夜长短的变化 3、四季的更替与五带的划分
一、认识太阳高度（角）
1、太阳高度角
直
h
射
太阳光线与地平面的夹角
太阳高度分布规律
N N
B
90°
A
60 ° 30 °
赤道
0°
900W
S
S
以直射点为中心呈同心圆状呈同
心圆式向四周递减。 直射点的太阳高度为90 ° ，最
90°
45°
0°
90°N
66°34´N
23°26´N 0° 23°26´S 66°34´S 90°´S
二春分分日日
从赤道0°向南北两侧递减
正午太阳高度随纬度分布规律
90°
45°
0°
90°N
66°34´N 23°26´N 0°
夏至日
23°26´S 66°34´S 90°´S
从23°26′N向南北两侧递减(南极圈内极夜，小于
大圆圈（晨昏圈）——的太阳高 度是0 ° 。
日太阳高度 (角) 的变化:
太阳高度角（ h ）
地面
微专题：正午太阳高度(角)的变化
节气 春秋分
太阳直射 点的位置 赤 道
正午太阳高度大小的分布规律
赤道上的正午太阳高度最大； 从赤道向南北两侧递。 北回归线上的正午太阳高度最大；
从北回归线向南北两侧递减。
夏至日
北回归线
冬至日
南回归线
南回归线上的正午太阳高度最大； 从北回归线向南北两侧递减。
总结：
同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在的纬度向南北两侧递减。
太阳能热水器 的倾角调整
水箱
集热管
α
H
调 节 杆
a＋H=90º
0 H=90 -纬度差（所求地纬
度与太阳直射点所在纬度 的纬度间隔） 同减异加
沾益二中(25°N) 25°N
25°N - 23°26´N 春分日、秋分日
23°26´N
25°N - 0°
夏至日
25°N + 23°26´S
0°
冬至日
23°26´S
求沾益二中（25°N）春分日、夏至日、秋分日、 冬至日的正午太阳高度 春分日：太阳直射点纬度为0° 春分日：H=90°-（ 25° N - 0° ）= 65°
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。
（6）热水器问题
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。 太阳能热水器集热管 的倾角和正午太阳高 度角的关系为：
夏至日：太阳直射点纬度为23°26′N 夏至日：H=90°-（ 25°- 23° 26´ N）= 88° 26´
秋分日：太阳直射点纬度为0° 秋分日：H=90°-（ 25° N - 0° ）= 65°
第三节地球运动之正午太阳高度角及昼夜长短变化
周期：恒星年、回归年
公转
地球运动的 一般特征
轨道：近似正圆的椭圆体
速度：近日点（1月初）较快，远日点（7月初） 较慢
地球运动的地理意义 地球的自转导致地球产生昼夜交替和时差，以 及沿地表作水平运动的物体发生偏移 产生黄赤交角导致 地球运动是自转、公转的叠加—— ——太 引起 阳直射点的回归运动——各地正午太阳高度及昼夜长短 形成四季、五带、极昼（夜） 的变化——
昼夜平分
夏至日
北半球，向 南移动 秋分日 赤道
北半球昼长夜短，且北半球昼渐长，夜渐短 ， 北极附近出现极昼，南半球反之 北半球昼最长，夜最短 ，纬度越高，昼 越长，北极圈及其以北地区有 极昼 现 象，南半球反之 北半球昼长夜短 ，且北半球昼渐短，夜 渐长，北极附近出现极昼，南半球反之
昼夜平分
昼夜长短的变化
五带及其划分 五带的划分
如果黄赤交角变大……
热带、寒带变大，温带变小
太阳直射点移动范围和速度及五带范围的
现在的黄赤交角
黄赤交角变大
黄赤交角变小
晨昏线
热带
温带
寒带
方向：自西向东，北逆南顺
小结
自转
周期：恒星日
速度：除两极外，角速度处处一样；线 速度由赤道向两极递减；两极的角速度 和线速度都为零
方向：自西向东
南回归线 ），正午太阳高度南回归 冬至日：太阳直射（ 线为（90 ° ），由南回归线向南北递减。其中， （ 南回归线以南 ）地区正午太阳高度达到最大值。相反， 北半球正午太阳高度达到最小值。
正午太阳高度角的计算 正午太阳高度的计算公式:
H=90˚- 纬度差
正午太阳高度角的计算
求 2015 年 9 月 23 日和 2015 年 12 月 22 日东山 中学(24˚18’N)的正午太阳高度角。 65°42′ 42°16′
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A 1.1
B 12.1
C 6.1
D 7.1
4 正午太阳高度角的计算
H＝90°－ 所求地的纬度与直射点纬度之差 （同减异加）
例：求北京（40°N）在二分时的正午太阳高度。
H= 90°－（40°－0°）= 50°
例：已知北京位于40oN，冬至日和夏至日正午太 阳高度分别是多少？
冬至日太阳直射23o26ˊS，夏至日太阳直射23o26ˊN。 两个日期北京的正午太阳高度分别是：
有极昼极夜现象
北寒带 北极圈
北温带 北回归线
气候特征
终年严寒
四季分明
赤热 带 道
南回归线 南温带
南极圈 南寒带
终年炎热
四季分明 终年严寒
总结：
地球自转
地球公转
赤道平面
黄赤交角
地轴指向不变
黄道平面
太阳直射点的回归运动
正午太阳高度角的变化
昼夜长短的化
季节变化
纬度变化 四季
季节变化
纬度变化
五带
地球运动的 地理意义
些天文现象作为划分依据的四季就属天文四季。
夏季：白昼最长、太阳高度最高的季节 冬季：白昼最短、太阳高度最低的季节 春季和秋季：夏季与冬季之间的过渡季节
（2）气候四季
分划的季四
我国：以“四立”划分
欧美：以“二分二至”划分
北温带国家
春季：3、4、5月 夏季：6、7、8月 秋季：9、10、11月 冬季：12、1、2月
0°
66°34′S 90°′S
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。
总结： 正午太阳高度变化规律
⑴空间变化 —— 由直射点向南北两侧对称递减。
同一时间，离太阳直射点所在纬度越近，当地正午太阳高 度越大。
⑵时间变化
最大H
最小H
北回归线及其以北地区
南回归线及其以南地区
赤道到北回归线之间的 地区 赤道到南回归线之间的 地区 赤道地区
昼夜长短的变化与直射点的关系
1.直射点在哪？——直射点所在半球昼长夜 短，且纬度越高昼越长。
2.直射点向哪移？——直射点移向的半球昼增长。 直射点向北移，则北半球昼增长；直射点向南移，
则南半球昼增长。
3.二分昼夜等长，赤道地区全年昼夜等长。
地球公转的地理意义
——正午太阳高度的变化
1、太阳高度角
h 太阳光线相对于地平面的夹角
90 o-(40 o +23o26ˊ)=26o34ˊ 90 o-(40 o- 23o26ˊ)=73o26ˊ
5 正午太阳高度的应用
①判断日影长短及方向： 正午太阳高度越大，日影越短， 正午太阳高度越小，日影越长，且日影方向背向太阳。
③太阳能的安装： 应使太阳能热水器集热面与太阳光线垂 直。 ④房间采光： 在北回归线以北地区，正午太阳位于南方， 房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房 屋朝北。 ⑤计算楼距： 一般来说，纬度较低的地区，楼距较近；纬 度较高的地区，楼距较远。解答关键是计算当地冬至日的 正午太阳高度，并计算影长。
北半球春秋分日
由直射点向南北两侧递 减。
90° 90 °
66° 34′
60 °
43°08′
23°26′ 30 °
A
B C
90° 66°34 ′
43° 08 ′ 23°26′
0°
90°′N
66°34′N
23°26′N 0°
北半球夏至 二分日
23°26′S 北半球冬至
0°
66°34′S 90°′S
同一时间，离太阳直射点所在纬度越近，当地正 午太阳高度越大。
2、五带的划分
回归线 是热带和温带的分界线，
极圈是温带和寒带的分界线。
0
66.34
五
带0 23.26
的
0
0
划
分0 23.26
0
66.34
0
90
北寒带 北极圈
北温带 北回归线
赤热 带 道
南回归线 南温带
南极圈 南寒带
0
90
天文特征
有极昼极夜现象
既无太阳直 射，又无极 昼极夜现象
有太阳直 射现象
既无太阳直 射，又无极 昼极夜现象
⑵季节变化规律 同一地点，正午太阳高度随季节有什么变化？
90°
90°
0°
90°′N 66°34′N
23°26′N 0° 23°26′S
0°
66°34′S 90°′S
⑵季节变化规律 同一地点，正午太阳高度随季节有什么变化？
90°
A
90°
B
C
0°
90°′N 66°34′N
23°26′N 0° 23°26′S
2、正午太阳高度
12:00
角：当地地方时为12:00
时的太阳高度，也是一
西
天中最大太阳高度。
南
H
北
东
一天中最大的太阳高度角
3、正午太阳高度角变化规律 ⑴ 纬度变化规律
在同一时间，正午太阳高度随纬度有什么变化？
北半球夏至日
北半球冬至日
夏至日： 由北回归线向南北两侧递减 冬至日： 由南回归线向南北两侧递减 春、秋分日： 由赤道向南北两侧递减
自转
昼夜交替 产生时差 沿地表水平运动物体的偏移
公转
昼夜长短变化 正午太阳高度变化 四季的更替 五带的划分
地球公转的地理意义 ——四季更替和五带
全球除赤道外，同一纬度地区，昼夜长短和正午太阳 高度随季节变化而变化，使太阳辐射具有季节变化，形成 四季；全球不同纬度地区，太阳辐射从低纬度向高纬度呈 有规律的递减，据此可划分为五带。
1、四季更替
（1）天文四季 凡立足于昼夜长短和正午太阳高度的季节变化，以这
夏至日 冬至日 直射日 直射日 二分日
冬至日 夏至日 冬至日 夏至日 二至日
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。
例1、夏至日，下列四地正午太阳高度最大的是（）
A 长春
B 合肥 C 广州
D 北京
例2、下列四个日期中安庆正午太阳高度最大与最小
的分别是 ( D ) 、 ( A )