专题5-太阳高度角计算和应用
太阳高度角的计算---用于建筑设计计算日照时间
太阳高度角的计算---用于建筑设计计算日照时间一、太阳高度角hs求算公式Sinhs=sinδsinφ+cosδcosφcosω (1)式中δ为太阳赤纬，表示太阳光线与地球赤道面的夹角，一年四季每天都在变动着，冬至日δ=－23°27′，春分日和秋分日δ=0°，夏至日δ=23°27′；φ为测点纬度，如北京φ=39°48′、西安φ=34°18′、上海φ=31°10′、杭州φ=30°19′、临海φ=28°51′、福州φ=26°05′、台北φ=25°20′、广州φ=23°08′；ω为太阳时角，以当地正午为0°，上午为负，每小时－15°，下午为正，每小时+15°，ω在赤道面上每小时变化为=15°，ω所表示的是真太阳时，与时钟不同。
现举例计算于下：1．求北纬30°地方冬至日正午时刻和下午1时、2时（均指地方时）的太阳高度角。
①正午时刻太阳时角为0°，即ω=0°将δ=－23°27′、φ=30°、ω=0°代入（1）式得Sinh正午=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos0°=－0.3979×0.5+0.9175×0.8660×1=－0.19895+0.79456=0.5956h正午=36°33′（查正弦数学用表所得，下同）则北纬30°地方冬至日正午时刻的太阳高度角为36°33′；②下午1时(上午11时与此高度角同),太阳时角为15°，即ω=15°得Sinh下午1时=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos15°=－0.19895+0.79456×0.9659=－0.19895+0.7675=0.5685h下午1时=34°39′则北纬30°地方冬至日上午11时和下午1时（均指地方时，下同）的太阳高度角为34°39′；③下午2时(上午10时与此高度角同),太阳时角为30°，即ω=30°得Sinh下午2时=sin(-23°27′)sin30°+cos(-23°27′)cos30°cos30°=－0.19895+0.79456×0.8660=－0.19895+0.6881=0.4892h下午2时=29°17′则北纬30°地方冬至日上午10时和下午2时的太阳高度角为29°17′；2．求浙江临海市冬至日正午和下午1时、2时（均指地方时）的太阳高度角。
太阳高度角的实际应用
太 阳 高 度 角 的 测 量 与 运 用
太阳高度角的实际应用
一、判断所在地区的纬度 二、确定地方时 三、确定房屋的朝向 四、判断日影长短及方向 五、估算楼距的合理性 六、计算热水器的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角，就可 以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度角就相差多少度” 的规律，利用公式H=90-纬度差，求出当地的地理纬度。
四、判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为 0；正午太阳高度角越大，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。 1、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； 2、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； 3、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； 4、直射时日影最短(等于0)。
六、计算热水器的安装角度
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)。
谢谢大家！
二、确定地方时
当某地太阳高度达一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。
12:00
三、确定房屋的朝向
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。
北 北 南 南
五、估算楼距的合理性
在楼房建造时，保持合理的楼距，才能保证后面楼房底层全年见到阳光。 要达到这个条件，需满足当地一年中太阳高度角最小时，后面楼房底层 可见到太阳光，则全年可见。
太阳高度角的计算与应用
太阳高度角的计算与应用计算太阳高度角需要考虑地球自转和公转的影响，同时还需要考虑纬度、时间、日期和地球倾角等因素。
一般采用天文学中的天圆运动模型来计算太阳高度角，该模型假设地球为球体，太阳绕地球运动，光线垂直射入地球表面。
h = arcsin(sin(δ)sin(φ) + cos(δ)cos(φ)cos(ω))其中，h表示太阳高度角，δ表示太阳赤纬，φ表示地理纬度，ω表示当地时角。
太阳高度角的应用非常广泛。
首先，它在地理学中用于确定地球表面的气候带、季节和日晷时间等。
由于地球表面的气候和季节变化与太阳高度角的变化有关，因此通过太阳高度角的计算，可以知道不同地区和不同季节的太阳辐射强度、日照时间和气温分布等。
其次，太阳高度角在天文学中用于确定太阳的位置和运动轨迹。
通过观测太阳高度角的变化，可以确定太阳的升起、达到最高点和落下的时间，并能够推断出太阳所处的地理位置。
此外，在气象学中，太阳高度角的计算对于研究大气的辐射传输过程、太阳辐射和天气的变化等也具有重要作用。
通过计算太阳高度角，可以估算地面的太阳辐射量，从而预测天气变化、确定太阳能利用的效率和规划太阳能发电站的位置等。
在建筑设计中，太阳高度角的计算是确定建筑物朝向和采光设计的重要依据。
通过计算太阳高度角，可以确定太阳在不同季节和时间段的照射角度，进一步确定建筑物的窗户位置、遮阳设施和采光设计，以提高建筑物的能源利用效率和舒适性。
总而言之，太阳高度角的计算与应用在地理学、天文学、气象学和建筑设计等领域都具有广泛的用途。
它不仅可以帮助我们研究世界的气候和季节变化，还能为天文学的研究提供重要的数据，并对气象预报、能源利用和建筑设计等方面提供参考和决策依据。
正午太阳高度角及其应用
下图为”某校旗杆正午影端位置一年内变动示 意图”。 1。该校所处的纬度为 A.66.5°N C.23.5°S
B B.23.5°N D.66. 5° S
下图为”某校旗杆正午影端位置 一年内变动示意图”。 2.旗杆影端位于②位置时的日期可能为 A.3月21日 B.6月22日 D C.9月23日 D.12月22日
B．乙＞丙＞甲＞丁
C．乙＞丙＞丁＞甲
D．丁＞丙＞乙＞甲
找出直射点的位置，离直 射点越近，H越大
【例2】下列日期中，北京正午太阳 高度最小的是 A. 5月1日 D B. 6月1日 C. 10月1日 D. 1月1日
距离直射点越近，正午太阳高度角越大 利用回归运动图找出直射点大致位置
同一地点，正午太阳高度角有季节变化
四. 四季的更替 1.天文四季： 立足于太阳高度和昼夜长短的季节变化。 夏季：一年中白昼较长、正午太阳高度较大的季节 冬季：一年中白昼较段、正午太阳高度较小的季节 春秋季节是冬夏两季的过渡季节 北温带的一些国家依据气候实际状况划分。 2.气候四季： 春季：3、4、5月 夏季：6、7、8月 秋季：9、10、11月 冬季：12、1、2月
由于OP垂直于地平面L
o
3
H=∠ 1= 90° -（∠ 2-∠ 3）
计算 Q点的正午 太阳高度 3 2
1 H Q
H=∠ 1= 90° -（∠ 2+∠ 3）
H=90°-｜当地纬度＋（－）直射点纬度｜ （同减异加） 地点 纬度 正午太阳高度角
夏至日
学校 北京 里约热 内卢 23.5°N 40°N 23°S 90° 73.5° 43.5°
探究：下列各组城市的正午太阳高度角 A组：汕头（23.5°N）和北京（40°N） B组：曼谷（13°N） 和雅加达（6°S） C组：圣保罗（23.5°S）和悉尼（33°S） 一年中什么时间最大，什么时间最小？ 什么时间段在增大，什么时间段在减小？
太阳高度角计算和应用
太阳高度角计算和应用太阳高度角是个关于地理位置、日期和时刻的值，可以通过一些数学模型和公式计算得到。
太阳高度角的计算一般基于经度、纬度、日期、时刻和海拔等参数。
下面将介绍一种常用的计算公式，称为逆时角公式（reverse hour angle formula）。
逆时角公式可以用来计算太阳的高度角：sin(θ) = sin(δ) * sin(φ) + cos(δ) * cos(φ) * cos(H)其中，θ表示太阳高度角，δ表示太阳的赤纬角，φ表示观测点的纬度，H表示太阳赤经的小时角。
逆时角公式的计算可以分为以下几个步骤：1.计算太阳的赤纬角δ：太阳的赤纬角是指太阳光线与地球赤道面的夹角，可以通过日期和时刻的参数计算得到。
2. 根据观测点的纬度φ，计算cos(φ)和sin(φ)。
3.计算太阳赤经的小时角H：太阳赤经是指太阳光线与地球子午线平面的夹角，可以根据时刻的参数计算得到。
4.将计算得到的赤纬角δ、纬度φ和小时角H带入逆时角公式中，即可得到太阳的高度角θ。
1.太阳能利用：太阳能是一种可再生能源，是清洁、无污染的能源。
太阳高度角对太阳能的利用非常重要，可以通过计算太阳高度角来确定太阳能电池板的倾斜角度，以最大程度地吸收太阳能。
2.天文学：天文学研究中，太阳高度角是很重要的参数，可以通过太阳高度角来确定天文观测点的可见区域，规划观测工作。
3.导航和地理测量：太阳高度角可以用来确定观测点的经纬度，通过测量太阳高度角和知道日期和时刻的参数，可以计算出观测点的位置。
4.气象学：太阳高度角是气象学中一个重要的参数，可以用来推算太阳辐射的强度和分布，进而影响地面的气温、湿度等气象要素。
5.建筑设计：太阳高度角可用于建筑设计中的天窗、阳台、景观等位置的规划，以确保充分利用自然采光和遮阳，提高室内环境的舒适性。
总结起来，太阳高度角的计算和应用在各个领域都具有重要的意义。
通过计算太阳高度角，可以帮助我们更好地利用太阳能，规划天文观测，确定地理位置，理解气象变化，以及进行建筑设计等。
太阳高度角计算和应用
专题-太阳高度角计算和应用等太阳高度线图判读的基本内容有：太阳直射点的地理坐标；太阳高度的分布规律、正午太阳高度的分布规律；地方时、北京时间的计算；正午太阳高度大小的计算；昼夜长短的变化；推断与图示时间相关的日期（节气）、季节及地理现象等。
等太阳高度线图可以看做是以太阳直射点为中心的俯视图，判读时需掌握以下方法，有助于正确解答问题：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。
正午太阳高度的分布规律从太阳直射的纬线向南北逐渐降低。
根据太阳直射纬线推断直射点所在的半球及季节，并判断与之相关的地理现象。
注意区别太阳高度和正午太阳高度分布规律的不同。
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，据此可计算该经线上某一点的纬度数值；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，以此推算该纬线上某一点的经度和地方时。
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，因此，也就不是晨昏线。
如果没有标注太阳高度的数值，在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，最南点为南极；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。
例题分析例1. 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（北半球）。
（3）此时北京时间是。
（4）A点所在经线的经度是。
正午太阳高度角的计算及应用
正午太阳高度角的计算及应用正午太阳高度角是指太阳正午时所处的天顶角，它是太阳在天空中的位置和高度的一个重要参数。
计算和应用正午太阳高度角对于太阳光的照射、建筑物的设计、农业生产等方面具有重要的意义。
本文将介绍正午太阳高度角的计算方法以及在实际应用中的一些例子。
首先，我们来介绍一下正午太阳高度角的计算方法。
正午太阳高度角的计算涉及到太阳的赤纬、地理纬度和地球的倾斜角度等参数。
其中，太阳的赤纬是指太阳所在的黄道坐标系与赤道坐标系的夹角，可以通过天文观测数据或天文计算软件来获取。
地理纬度是指观测点所处的地球纬度，可通过地理位置信息来获得。
地球的倾斜角度是指地球自转轴和公转轴的夹角，其数值大约为23.5度。
根据这些参数，正午太阳高度角的计算公式如下：sin(θ) = sin(δ) * sin(φ) + cos(δ) * cos(φ) * cos(ω)其中，θ为正午太阳高度角，δ为太阳赤纬，φ为地理纬度，ω为时角。
太阳的赤纬和时角可以通过一些简单的公式来计算。
太阳赤纬的计算公式如下：δ = 23.45° * sin(360° * (284 + n) / 365)其中，n为当前日期与一年中第一天的天数之差。
时角的计算公式如下：ω=15°*(12-t)其中，t为当地的标准时与太阳当地时之差，可通过经度和时区来计算。
通过这些公式，我们可以计算出正午太阳高度角的数值。
正午太阳高度角的数值一般在0度到90度之间，如果是北半球，夏至时太阳高度角最大，约为69度；冬至时太阳高度角最小，约为21度。
如果是南半球，情况相反。
1.太阳能的利用：太阳能热水器和太阳能发电系统需要在太阳高度角较大的时候将太阳能吸收得更多，因此在设计和安装时需要考虑太阳高度角的影响，使太阳能收集器或发电板能够面对太阳的方向。
2.建筑物的遮阳设计：正午太阳高度角的大小会影响建筑物上方的遮阳设备使用的效果。
在高纬度地区，应尽量减小正午太阳高度角较大的时间段对建筑物的照射，这可以通过选择合适的建筑材料、设计合理的遮阳设备等来实现。
太阳高度角计算和应用
42．阅读下面气压分布图，回答下列问题。
42.（1）7月，东北。 （2）1010或1012，晴朗干燥。 （3）不同。①、②两处虽然同处 赤道上，但①处为盆地，全年高温多雨，形成热带雨林气候；②处由于海拔升高，气温 下降、降水减少，形成热带草原气候。 （4）abc，降温减湿、增温增湿。
1）图示为________（1月、7月）气压分布图，此时北回归线四周盛 行_______风。 （2）A处气压值可能为_______________，B处此时天气特征为 __________________。 （3）①、②两处的气候类型是否相同，为什么？ （4）下图中abcd四种气候在非洲大陆有分布的是__________（填代 号），③、④两处的洋流分别对沿岸气候产生的影响是 _____________、______________。
太阳高度角计算和应用
基础 梳理 1、正午太阳高度变化规律图解 、
太阳高度是太阳光线相对地面的夹角(即太阳在当地的仰角), 太阳高度是太阳光线相对地面的夹角(即太阳在当地的仰角), 在太阳直射点处太阳高度最大, 90° 在晨昏线上则为0 在太阳直射点处太阳高度最大,为90°,在晨昏线上则为0°。 而正午太阳高度就是各地一日内最大的太阳高度， 而正午太阳高度就是各地一日内最大的太阳高度，也即地方时 12点的太阳高度 点的太阳高度。 为12点的太阳高度。
南北极圈： 南北极圈：00 ≤H≤460 52/
下图是甲、乙两地太阳高度变化曲线。下图1反映的 下图是甲、乙两地太阳高度变化曲线。下图 反映的 是甲地正午太阳高度的年变化， 是甲地正午太阳高度的年变化，图2反映的是位于北 反映的是位于北 半球的乙地在夏至日太阳高度的变化情况。 半球的乙地在夏至日太阳高度的变化情况。读图回 答23～24题。 ～ 题
太阳高度角计算公式
太阳高度角的计算---用于建筑设计计算日照时间(2010-01-07 11:47:39)转载▼标签：杂谈一、太阳高度角hs求算公式Sinhs=sin S sin $ +cos S cos© cos® ...... ( 1)式中3为太阳赤纬，表示太阳光线与地球赤道面的夹角，一年四季每天都在变动着，冬至日S = —23° 27',春分日和秋分日S =0°，夏至日S =23 ° 27';0为测点纬度，如北京0 =39° 48'、西安$ =34° 18'、上海$ =31 ° 10'、杭州$ =30° 19'、临海0 =28° 51'、福州0 =26° 05'、台北0 =25° 20'、广州0 =23° 08';3为太阳时角，以当地正午为0°,上午为负，每小时一15°，下午为正，每小时+15°,3在赤道面上每小时变化为=15 ° , 3所表示的是真太阳时，与时钟不同。
现举例计算于下：1.求北纬30°地方冬至日正午时刻和下午1时、2时(均指地方时)的太阳高度角。
①正午时刻太阳时角为0°,即3 =0°将S =—23 ° 27'、0 =30 °、3 =0 ° 代入(1 )式得Sinh 正午=sin(-23 ° 27 ' )sin30 ° +cos(-23 ° 27' )cos30° cos0°=—0.3979 X 0.5+0.9175 X 0.8660 X 1=—0.19895+0.79456=0.5956h正午=36 ° 33 '(查正弦数学用表所得，下同)则北纬30°地方冬至日正午时刻的太阳高度角为36° 33';②下午1时(上午11时与此高度角同),太阳时角为15°,即3 =15°得Sinh 下午1 时=sin(-23 ° 27' )sin30 ° +cos(-23 ° 27' )cos30° cos15°=—0.19895+0.79456 X 0.9659=—0.19895+0.7675=0.5685h下午1时=34 ° 39'则北纬30°地方冬至日上午11时和下午1时(均指地方时，下同)的太阳高度角为34° 39';③下午2时（上午10时与此高度角同）,太阳时角为30°,即卩3 =30得Sinh 下午2 时=sin(-23 ° 27' )sin30° +cos(-23° 27' )cos30° cos30°=—0.19895+0.79456 X 0.8660=—0.19895+0.6881=0.4892h下午2时=29 ° 17'则北纬30°地方冬至日上午10时和下午2时的太阳高度角为29° 17';2•求浙江临海市冬至日正午和下午1时、2时(均指地方时)的太阳高度角。
正午太阳高度角的计算及应用
H
后楼
α
L
前楼
例2、某疗养院（北纬36.5°） ，计划在一幢20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阳,问：新楼至少要距原 楼多少米？
解析：当太阳直射南回归线时， 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，则各楼层都能被阳光照射。 求出此时的正午太阳高度角是 30°，两楼间最小距离应为 L=20×cot 30°=34.7 m。 答案: 34.7 m
一、正午太阳高度角的计算：
0 H=90 -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。
和冬至 日的正午太阳高度？ 五原县(41°N) 41° 41° + 23.5° 23.5°
0°
夏至
冬至
例1、求五原县（41°N）夏至日和冬至 日的正午太阳高度？ 夏至日：直射点纬度为23.5°N，
A
16º 34′
B
63º 26′
C
40º
D
23º 26′
2、楼间距问题
楼间距问题实际是一个影长的问题。其基本原则是前一幢楼产生的影子不能挡 住后一幢楼的采光（一般以太阳光线能照射至后一幢楼的底层为标准），如下图
图中H为正午太阳高度，一般取当地的最小值。因为正午太阳高度最小值， 意味着前一幢楼的影子是一年中最长的，而此时的楼间距能保证，则一年 四季都能确保。故一般地北半球取冬至日的正午太阳高度，南半球的取夏 至日的正午太阳高度。 计算过程如下： tanH=h/L →L=h· cotH 结论：楼间距与正午太阳高度大小呈反比；与前一幢楼的楼高呈正比。
【审题】太阳能热水器利用的实质是 热水器倾角与正午太阳高度角之和为 90° 解析：当地楼房影子最长时，太阳直射点位于南回归线上，进一
太阳高度角与方位角)
对于地球上任何位置，当太阳处于春分点或秋分点，即太阳赤纬是0°的时候，初升 的太阳方位角是90°整，正午太阳方位角是180°，落日的时候太阳方位角是270°。
6
3、太阳高度角的变化规律
（1）纬度变化规律:由太阳直射点所在经纬度向南北两侧递减。可推知与太阳 直射点的纬度相差一度，正午太阳高度角就减小一度。(进一步可得出:已知某 一正午太阳高度角，一般有两条纬线等于此度数)。 例如:太阳直射20°N，这天全球正午太阳高度角就从20°N向南北两侧逐渐递 减，19°N的正午太阳高度角就等于89°。 即19°N的正午太阳高度=90°-(太阳直射点-该地纬度)=90°-(20°19°)=89° （2）季节变化规律:太阳直射点移来时渐增，移去时渐减(太阳直射点相对某地 所在纬线而言)。例如:对于31°N的地区，在12月22日(冬至日)至6月22日(夏至 日)这段时间，正午太阳高度角渐增，6月22日(夏至日)至12月22日(冬至日)这 段时间，正午太阳高度角渐减。
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4、太阳方位角概述
太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地经线 的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。 方位角以目标物正北方向为零，顺时针方向逐渐变大，其取值范围是0--360°。 因此太阳方位角一般是以目标物的 北方向为起始方向，以太阳光的入射方向 为终止方向，按顺时针方向所测量的角度 .
8
5、太阳方位角基本信息
正常来说，对于中国区域，早上太阳光从东边射来，中午太阳光从南边射来，傍晚 太阳光从西边边射来。早上的太阳方位角在90°左右(但一年当中，有一定的角度范围变 化)，正中午的太阳方位角在180°(正南方)，傍晚的太阳方位角在270°左右(但一年当中， 有一定的角度范围变化)。例如北京处在北纬约40°,一年中,早上的太阳方位角变化量约 为90°±31°。
自然地理(4) 太阳高度
15：37
1、该日最可能是 A、3月21日 B、6月22日 2、①地位于②地的
C、9月23日 D、12月22日
√
A、东北方向 B、西南方向 C、东南方向 D、西北方向
√
5、影子的长短和方向： ①日影的方向：与太阳在天空中的方位相反 正午日影方向：直射纬线以南——向南 直 射纬线以北——向北 半夜0点（出现在极昼地区）日影方向： 北半球向南、南半球向北 极点日影方向：北极点向南、南极点向北
E N
E
2h°
W 地平圈
S
N W
2h°
地平圈
S
图5
图6
W S h2 h1 E 地平圈 N
W S h1 E 地平圈 h2 N
图8
图9
小结：
1、太阳东升西落是地球自西向东自转的结果
2、二分日全球太阳东升西落
3、北半球夏半年时，全球太阳东北升西北落 南半球夏半年时，全球太阳东南升西南落 4、出现极昼的地区，正北/正南升，正北/正南落。 5、北回归线以北地区太阳最高时在正南， 南回归线以南地区太阳最高时在正北
①太阳直射赤道（春秋分日）
晨线和经线重合，纬线 和太阳光线平行 太阳在晨线正东方，在 昏线的正西方 故太阳正东升，正西落
日出
日落
②太阳直射北半球（夏半年）
晨线和经线不重合，纬线 和太阳光线不平行 太阳在晨线东北方，在昏 线的西北方
日出
日落
夏至日
故太阳东北升，西北落
③太阳直射南半球（冬半年）
晨线和经线不重合，纬线和 太阳光线不平行 太阳在晨线东南方，在昏线 的西南方
小结：太阳高度的日变化规律 （1）时间变化:
①极点：在极昼期间，极点上见到太阳高度在一天之 变化的，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度。 ②非极点地区：非极点地区的太阳高度在一日内是有变化的。一 天之内有一个最大值，即当地的正午太阳高度。 内是没有
正午太阳高度角的计算与应用
正午太阳高度角的计算与应用太阳高度角是指太阳光线和水平线之间的夹角，是一个重要的天文学概念。
正午太阳高度角是在太阳正午时刻的太阳高度角，也是太阳当天最高点的高度角。
正确计算和应用正午太阳高度角对于天文学、测量学、地理学、气象学以及建筑设计等领域都具有重要意义。
太阳高度角的计算可以通过多种方法，其中一种较为简便的方法是使用经纬度和日期的关系来计算。
以下是一个简单的计算过程：1.首先确定经纬度。
经度指定所在位置的东西方向偏移，范围从0到180度，西经为负值，东经为正值。
纬度指定所在位置的南北方向偏移，范围从0到90度，南纬为负值，北纬为正值。
2.根据日期来确定一年中的第几天。
一年被分为365天，1月1日为第1天，12月31日为第365（或366）天。
3.根据经纬度和日期来计算太阳的高度角。
根据日地运动轨迹及球体几何关系，可以通过一定的公式来计算太阳高度角。
一个常用的简化公式是杨-朱公式：sinH = sinφ * sinδ + cosφ * cosδ * cosH其中，H为太阳高度角，φ为纬度，δ为太阳赤纬，上式中的sin、cos使用弧度形式。
4.将计算结果转换为角度单位。
将计算得到的太阳高度角转换为度数，可以方便地对计算结果进行理解和比较。
1.天文学研究。
正午太阳高度角是太阳当天最高点的高度角，对于研究太阳运动轨迹、太阳磁场等天文学问题具有重要意义。
通过观测正午太阳高度角的变化，可以了解地球自转、公转、倾斜等参数的变化情况。
2.测量学和地理学。
正午太阳高度角可以用于测量地球表面上地点的经纬度。
通过观测太阳的高度角以及已知的时间和日期信息，可以利用三角函数关系计算出地点的纬度和经度。
3.气象学。
正午太阳高度角的变化与气候、季节密切相关。
太阳高度角的变化对气温、日照、辐射等气象因素具有重要影响。
通过对正午太阳高度角的观测，可以了解气候和季节的特点，为气象学研究提供数据支持。
4.建筑设计。
太阳高度角是建筑设计中一个重要的参数。
太阳高度角的变化与应用
太阳高度角的变化与应用
太阳高度角=90°-|当地纬度±太阳直射点的纬度|。
正午太阳高度角、太阳直射点纬度、当地纬度，这三个变量中任意给出两个，就能求第三个。
比如，北京(40°N)夏至日(23°26′N)正午太阳高度角a，a=90°-(40°-23°26′)=73°26′。
太阳高度角，指对地球上的某个地点太阳光入射方向和地平面的夹角。
专业上讲，太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的.夹角。
当太阳高度角为90°时，太阳辐射强度最大；太阳斜射地面程度越大（即太阳高度角越小），太阳辐射强度就越小。
越吻合太阳照射点正午太阳高度越大。
太阳边线就是季节：
1、太阳直射北回归线北半球夏至日，全球正午太阳高度（h）由北回归线向两侧递减,南半球达到一年中最小。
2、太阳照射南回归线北半球冬至日，全球正午太阳高度（h）由南回归线向两侧递增,北半球达至一年中最轻。
3、太阳直射赤道春秋分，全球正午太阳高度（h）由赤道向两侧递减。
正午太阳高度角的计算和应用 PPT课件 通用
12月22日 30°34′ 26°34′ 79°26′ 20°42′
请思考下列现象与正午太阳 高度之间有何关系。
拓展迁移
太阳能集热板与地面的倾角与当地的正午太阳高度有关，倾角
与当地现的象正一午太：阳太高阳度能为集互热余的板两是个用角来。收当集地正太午阳太能阳量高的度。越 大，倾当角阳应光该越直小射；在当集地热正板午太上阳时高，度集越热小板倾角收应集该到越的大能。量倾
•
8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。
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9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。
二、正午太阳高度角计算公式
H=900 －│φ ± δ│
（说明：两地位于同一半球用减法，位于不同半球用加法）
谢谢大家！
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15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。
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16、成功的秘诀在于永不改变既定的目标。若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。幸福不会遗漏任何人，迟早有一天它会找到你。
探究提示
说明：图中的δ表示太阳直射点A的纬度，φ表示已知地B的纬 度，H表示已知地B正午时候的太阳高度。
问题：请分别求证两幅图中的B点的正午太阳高度 如何计算。
分组探究
请同学们以小组为单位，进行讨论。
探究结论总结
结论一： 长治市夏至日正午太阳高度角大，是因
为夏至日太阳直射北回归线，长治市此时距 离直射点近。而冬至日，太阳直射南回归线 ，长治市距离直射点远。依据太阳高度分布 的规律（由直射点向两侧递减），可以得出 结论：距离直射点越近，正午太阳高度角就 会越大。这也就解决了为什么长治市冬季和 夏季正午太阳高度差异大。
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专题5-太阳高度角计算和应用正午太阳高度变化规律图解太阳高度是太阳光线相对地面的夹角(即太阳在当地的仰角),在太阳直射点处太阳高度最大,为90°,在晨昏线上则为0°。
而正午太阳高度就是各地一日内最大的太阳高度，也即地方时为12点的太阳高度。
正午太阳高度的变化包括同一时间随纬度的变化和同一地点（纬度）在一年中随季节的变化。
由于这两种变化的直接原因都是太阳直射点的回归运动（如图1左），因此，要理解和掌握正午太阳高度的变化规律需要从太阳直射点和正图1午太阳高度变化的关系来入手。
图2是平行的太阳光线照射在球面上的状况，从中可以得出正午太阳高度的一些基本规律（H表示正午太阳高度，下同）。
HD ＜HB＜HA＞HC＞HE表明：从纬度分布看，太阳直射点所在纬度正午太阳高度最大，并由此向南北两侧递减，在太阳直射点南北两侧的对称点上，正午太阳高度相等。
HA ＞HC＞HE，HA＞HB＞HD表明：距离太阳直射点所在纬度近时，正午太阳高度大，反之正午太阳高度小。
下面通过图解来分析正午太阳高度的变化规律，帮助学生直观掌握、理解其基本规律。
首先对图1左图进行转换，将图中经线圈的右半部“拉直”，可得到图1右图。
两图均表示夏至日太阳直射北回归线，冬至日太阳直射南回归线，春分日和秋分日（以下简称二分日）太阳直射赤道。
这里以图1右图为基础来深入分析正午太阳高度的季节变化规律和纬度分布规律。
（一）正午太阳高度的季节变化规律这里我们分六个方面进行分析。
假设P为满足条件的任意一地点，H1，H2，H3分别表示夏至日、二分日、冬至日时P地的正午太阳高度，H4为太阳直射南北回归线之间某地P时的正午太阳高度。
1．赤道地区：由图3可以看出，二分日时太阳直射赤道，此时赤道地区正午太阳高度（H2）达最大值90°，二至日正午太阳度（H1和H3）达最小值。
以春分日为起点，正午太阳高度变化为：2．赤道与北回归线之间地区：由图4可以看出，H4大于H1和H2又大于H3，在夏至日前后P地各有一次直射，此时正午太阳高度达最大值（H4），冬至日时正午太阳高度达最小值（H3）。
正午太阳高度变化为：3．北回归线地区：由图5可以看出，H1>H2>H3。
夏至日达最大值（H1），冬至日达最小值（H3）。
从夏至日到冬至日该地正午太阳高度由最大变为最小。
4．北回归线以北地区：由图6可以看出，H1>H2>H3。
夏至日达最大值（H1），冬至日达最小值（H3）。
从夏至日到冬至日该地正午太阳高度由最大变为最小。
同理，南半球情况与北半球相反，即赤道与南回归线之间地区，正午太阳高度最大值在冬至日前后各一次，最小值在夏至日出现（如图7所示）。
正午太阳高度变化为：南回归线及其以南地区，冬至日达最大值，夏至日达最小值，如图8所示。
正午太阳高度变化为：根据上述分析可以看出，任一地点，一年中离太阳直射点所在纬度最近时，正午太阳高度达最大值，反之达最小值。
北回归线及其以北地区，夏至日时正午太阳高度达一年中最大值，冬至日时达最小值；南回归线及其以北地区，冬至日时正午太阳高度达一年中最大值，夏至日时达最小值；南北回归线之间地区，太阳直射时正午太阳高度达一年中最大值，离太阳直射点所在纬度最远时达最小值。
（二）正午太阳高度的纬度分布规律正午太阳高度的纬度分布规律与太阳直射点的位置及其移动规律直接相关。
如下表所示：根据上表可以归纳如下规律：正午太阳高度从直射点所在纬度向南北两侧递减；夏至日时太阳直射北回归线，正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减；冬至日时，太阳直射南回归线，正午太阳高度从南回归线向南北两侧递减；二分日时，太阳直射赤道，正午太阳高度从赤道向两极递减。
正是由于正午太阳高度的变化，再加上昼夜长短的变化，使太阳辐射具有季节变化的规律，形成四季。
同一季节，太阳辐射具有纬度分异的规律，形成五带，在此基础上导致全球地理环境及其组成要素发生变化，并表现出明显的季节性和纬度地带性。
巧解太阳高度计算题太阳高度的计算，一直是地球运动中重点和难点，考生遇到此类问题时难以作对。
我在教学中发现掌握一些公式，有利于快速解题，既减少了思维量，又节省了大量时间。
1．直射点的纬度＝1/2×（出现极昼的点最大的太阳高度＋该点最小的太阳高度）注：出现极昼时：①极点的最大的太阳高度＝该点最小的太阳高度②刚出现极昼的点最小的太阳高度=02．直射点的纬度＋刚出现极昼点的纬度＝90°3．正午太阳高度＝90°－︱所求点的纬度±直射点的纬度︱（所求点与直射点在赤道的同侧取“＋”号，在赤道的异侧取“－”号)4．寒带、温带：某地夏至日的正午太阳高度－冬至日的正午太阳高度＝2×黄赤交角热带：某地夏至日的正午太阳高度－冬至日的正午太阳高度＝2×该地的纬度例1：右图是地球运行到远日点附近某地在一天中太阳高度的变化情况，据此回答：(1) 该日太阳直射点所在的纬度A．23°N B．23°26′NC．23°S D．23°26′S′(2) 刚出现极昼点的纬度为：A．90°N B．67°NC．66°34′S D．67°S（3）该地的地理纬度可能为：A．20°N B．70°NC．20°S D．66°34′S（解题思路）根据地球运行到远日点附近得知太阳直射北半球，该地为北半球；由公式1算出直射纬度＝1/2×（43°＋3°）＝23°；由公式2算出：刚出现极昼点的纬度＝90°－23°＝67°；由公式3算出：43°＝90°－（所求点的纬度－23°），得所求点的纬度为70°，因此答案为（1）A （2）B （3）B。
例2：图中MC、MD分别为旗杆一年正午投影最长和最短时的影长，求该地的纬度：A. 15°37′20″N B . 46°52′NC.50°56′40″N D . 50°56′40″S（解题思路）由图可知该地没有太阳直射现象，因此该地不会位于热带。
据公式4得：4a－a＝2×黄赤交角＝2×23°26′＝46°52′，推知a＝15°37′20″，代入公式3得当地的纬度为50°56′40″，因为太阳光线从南边射来知该地为北半球，故答案为C。
例3：右图是某地一年正午太阳高度变化图，那么该地的纬度为。
（解题思路）由图可知该地有太阳直射现象，因此该地位于热带。
据公式4得：88°－45°＝2×该地的纬度，故答案为21.5°，另外该题也可用公式3计算。
练习1：右图为甲乙丙三地某日“太阳视运动路线图”，圆0为地平圈，箭头为太阳视运动方向，∠1＝∠2＝22°，回答：(1)甲地的地理纬度A．22°N B. 23°26′NC . 66°34′N D. 90°N(2)丙地的正午太阳高度A．22° B. 44°C．11° D. 68°(3) ∠3＝33°，那么∠4为A．22° B．44°C．11° D．33°练习2：公元前1100年，我国天文学家在某地发现夏至日的正午太阳高度为79°07′，冬至日的正午太阳高度为31°19′，当时的黄赤交角是，当地的地理纬度是。
（参考答案）1：（1）D （2）B （3）C 2：23°54′， 34°47′正午太阳高度角的计算及应用作为地球运动的结果，正午太阳高度角的变化深刻影响着人类的生产、生活，成为高考考查的重点，主要考查学生的空间思维能力和知识应用能力。
近几年上海、广东及江苏大综合卷都有所体现。
该类试题取材于人类生产、生活，突出考查学生运用地理基本原理、规律的能力，同时能进行科际的综合，代表高考命题方向——以能力立意，培养学生的创新思维能力。
因此在高三复习中应予以高度重视。
●难点磁场图3—1表示某地正午太阳高度和月降水量的变化。
读图回答1～2题。
（2000年山西综合卷）1.★★★★★该地纬度可能为（ ）A.90°N ～23°26′N 之间B.90°S ～23°26′S 之间C.22°N 或22°SD.40°30′N 或40°30′S2.★★★★★该地气温及降水特征是（ ）A.终年高温多雨B.夏热少雨，冬温多雨C.冬温少雨，夏热多雨D.夏热多雨，冬季寒冷干燥3.★★★★★如图3—2所示的日期，下列地点：北京（39°54′N ），新加坡（1°N ），汕头（23°26′N ），海口（20°N ），正午太阳高度角从大到小排列正确的是（ ）A.新加坡、海口、汕头、北京B.北京、汕头、海口、新加坡C.汕头、海口、北京、新加坡D.汕头、海口、新加坡、北京近年来，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改善。
请读图3—3，运用以下公式回答4～5题。
（2002年大综合卷）图3—3①某地正午太阳高度的大小：H=90°-｜φ-δ｜式中H 为正午太阳高度；φ为当地纬度，取正值；δ为太阳直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半图3—1图3—2年取负值。
②tan 35°≈0.7 tan 45°=1 tan 60°≈1.7324.★★★★★房地产开发商在某城市（北纬30度）建造了两幢商品住宅楼（图3—3），某个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，请问房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约是（ ）A.1个月B.3个月C.6个月D.9个月5.★★★★★为使北楼所有朝南房屋在正午时终年都能被太阳照射，那么在两幢楼间距不变的情况下，南楼的高度最高约为（ ）A.20米B.30米C.40米D.50米6.★★★★北纬38°一开阔平地上，在楼高为H 的楼房北面盖新楼，欲使新楼底层全年太阳光线不被遮挡，两楼距离不小于（1999年广东卷）（ ）A.Htan(90°-38°)B.Htan(90°-38°-23.5°)C.Hcot(90°-38°)D.Hcot(90°-38°-23.5°)●案例探究［案例1］某校所在地（120°E ，40°N ）安置一台太阳能热水器，为了获得最多的太阳光热，提高利用效率，需要根据太阳高度的变化随季节调整其支架倾角，下列四幅日照图中与热水器安置方式搭配不合理的是命题意图：本题主要考查太阳高度角在生产生活实践中的应用，考查学生应用地理知识分析问题、解决问题的能力，很好地体现了高考命题趋向，突出对学生能力的考查。