正午太阳高度的变化和实际应用

正午太阳高度的变化和实际应用
太阳能做为一种清洁能源，应用范围日益广泛。

为充分利用太阳能，一个地区太阳能集热板与地面的夹角需要不断调整。

太阳能集热板年调整角度，即为：保证当地太阳能集热板与正午太阳光线垂直，以获得最多的太阳能的前提下，随着正午太阳高度的变化，一年中集热板本身所旋转的角度。

其调整角度与正午太阳高度的年变化幅度有关。

正午太阳高度的年变化幅度，即为某地一年当中正午太阳高度最大值与最小值之差。

两者的大小是因纬度而异。

首先，各纬度正午太阳高度的年变化幅度求法，如下表（以北半球为例）：
注：某地某天正午太阳高度计算公式为：
H=90˚–|φ±δ|
其中，φ为当地纬度数、δ为直射点所在纬度数，二者均为正值。

若当地与直射点处在同一半球（南、北半球），用“–”号；若与直射点不在同一半球用“+”号。

为了充分利用太阳能，正午太阳光线应与集热板保持垂直，即集热板与地面的夹角是此日正午太阳高度的余角，所以，一年内集热板本身所调整的角度，可用正午太阳高度的变化来推算。

如下表（以北半球为例）：
注：①表示正午太阳光线，表示太阳能集热板，两者垂直。

②赤道与回归线之间的区域（包括赤道），集热板在南北两个方向调整；北回归线及其以北地区集热板一直朝南。

③极圈及到极点地区，只能在非极夜日使用太阳能装置。

所以，正午太阳高度的年变化幅度和太阳能集热板年调整角度随纬度的
变化规律可归纳如下：
经典例题（2002年上海卷）在30°N 附近的日光城拉萨安装太阳能热水器，为了充分利用太阳能，尽可能使一年内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 ．23.5°
B ．30°
C ．47°
D ．60°
【解析】30°N 属于北回归线与北极圈间的范围，正午太阳高度的年变化幅度和太阳能集热板年调整角度都为23˚26΄×2，即47°。

且集热板应朝南。

如图：
【答案】 C
综合练习 读下图，完成下列要求：
H ＋α＝90
1．我国海口安装了一台太阳能热水器，为了获得最多太阳光能，需要根据正午太阳高度的变化随季节调整正午时的倾角。

那么图中地球日照图与热水器集热板安装的正午时角度搭配合理的是图A、B、C、D___________。

答案：D
秦皇岛（40°N）某校一学生在研究性学习活动中，对太阳能热水器进行了重新设计（如图），把热水器装在一个大玻璃箱中，并将支架改造成活动方式。

据此完成2—5题
2．该同学将集热板装在玻璃箱中是为了：Array A．防风 B．保温 C．防沙尘 D．防漏水
3．为了充分利用太阳能，尽可能使一年
内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为：
A．23°26′B．46°52′
C．66°34′D．90°
4．此地区集热板调整角度与正午太阳高
度变化幅度的关系为：
A．一致B．不一致
C．有时一致D．两者没有任何关系
5．当集热板与地面夹角最大时（）
A．我国江淮地区正值梅雨季节
B．松花江正是第一次汛期
C．南太平洋漂浮的冰山较多
D．巴西高原的动物向北迁徒
答案：B B A C。