太阳高度(正午太阳高度)变化规律及应用

太阳高度（正午太阳高度）的变化规律及应用

1. 变化规律

（1）太阳高度的分布规律：直射点的太阳高度为90°，由此向四周呈同心圆递减（如下图甲）。直射点所在经线上的太阳高度值为各点对应纬度上的最大太阳高度，即正午太阳高度，其变化特点是直射点向南北两侧递减（如下图乙）。其值大小由如下公式决定：H=90°－|φ±δ|（当地纬度±太阳直射点纬度）（H为正午太阳高度，φ为某地纬度，δ为直射点纬度，若φ与δ在赤道同侧取“－”，不同侧则取“＋”）

（2）最值：直射北回归线，北回归线及其以北地区达一年中最大值，整个南半球达一年中最小值；相反，直射南回归线时，南回归线及其以南地区达一年中最大值；整个北半球达一年中最小值。

（3）极点太阳高度的变化：极昼时期，太阳高度全天都不变（如下图甲），始终等于直射点纬度，其值的年变化幅度解于0°～23°26/。

（4）极圈及其以内地区的太阳高度的变化：从日变化看，极昼期间，全天太阳高度始终都大于或等于零度，其中极圈上在0点时刻有太阳高度为0的时刻（如图乙），极圈到极点之间的地区，其太阳高度全天始终都大于零度（如图丙）；从年变化看，北半球是随太阳直射点北移而增大，南半球反之，其最大值由公式H=90°－|φ±δ|决定。

（5）其他纬度的太阳高度变化：都是日出日落时为0，12点最大，12点前递增，12点后递减。特殊之处是：赤道上的太阳高度是6点和18点为0（如图丁），其最大太阳高度的年变化范围是[66°34′，90°]。

2.太阳高度的应用

（1）推算纬度：根据公式： H=90°－|φ±δ|，可求任意地点的地理纬度。

（2）推算地方时：一天中太阳高度达最大值处的地方时为12时；春秋分时，太阳高度为0处的地方时为6时或18时，赤道上太阳高度为0处的地方时为6时或18时。

（3）推算城市的楼间距：若某地楼高为h，楼间距s，纬度为φ，则该楼与处于其背阳一侧房屋的楼间距s=cot（90°－φ－23°26′）。一般来说，纬度较低的地区，楼距较小，纬度较高的地区，楼距较大。（4）确定房屋的朝向：为了获得更充足的太阳光线，确定该房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋多朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋多朝北。

（5）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，日影方向背向太阳。

（6）计算热水器安装角度：为最大限度地利用太阳能资源，太阳能热水器集热面应尽量与太阳光线垂直，提高太阳能热水器的效率。设热水器安装角度为a，当地纬度为φ，则太阳能热水器的安装角度为a=φ＋23°26′。

●专项训练

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°S

D.40°30′N或40°30′S

2.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

图3—1

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

图3—2

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—3

①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，冬半年取负值。

②tan 35°≈0.7 tan 45°=1 tan 60°≈1.732

4.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°)

7．某学校地理兴趣小组外出考察，如图3—6，在a地正午太阳高度最大时，用测角器测当地的地理纬度，此时学生手表指针为18时20分（北京时间），a的地理位置坐标为（）

A.21°E，36°34′S

B.25°E，53°26′N

C.21°E，53°26′S

D.25°E，36°34′N

图3—6

洛阳（112°E，350°N）一学生对太阳能热水器进行了改造（如图3—7），把热水器装在一个大玻璃箱中，并将支架改造成活动方式。据此回答8～10题。

8．9月23日，为使热水器有最好的效果，调节支架使热水器吸热面与地面的夹角为

A.23°26′

B.35°

C.66°34′

D.55°

9．下列地区中，使用太阳能热水器效果最好的是（）

A.海口

B.重庆

C.拉萨

D.吐鲁番

10．当热水器的吸热面与地面夹角调节到最大值时

A.南太平洋漂浮的冰山较多

B.松花江正值第一次汛期

C.黄土高原上流水的侵蚀作用最为强烈

D.澳大利亚农田中的小麦开始返青

图3—7

11．图3—8中四条曲线分别表示A、B、C、D四地，6月22日太阳高度的全天变化情况，据此判断下列各选项中，对四地纬度位置的说法与图示情况相符合的是（）

图3—8

①A.23°26′N B.46°52′N C.66°34′N D.90°N

②A.90°N B.66°34′N C.23°26′N D.0°

③A.0° B.23°26′N C.90°N D.66°34′N

④A.23°26′N B.46°52′N C.90°N D.66°34′N

图3—9是我国西藏某地6月22日太阳高度的日变化示意图（未考虑海拔等因素）。据此回答12～13题。

图3—9

12．该地的地理坐标为（）

A.30°N，90°E

B.16°52′N，105°E

C.23°26′N，120°E

D.36°52′N，150°E

13．此地最高气温一般出现在北京时间（）

A.12：00

B.13：00

C.14：00

D.16：00

14．读图3—10，图中ED为昏线，读后回答下列问题。

图3—10

（1）此时太阳直射点的地理坐标是。