1正午太阳高度概念及应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算原理：
公式2：（太阳能热水器倾角） a=90° - H
若：在纬度为40 °N地区，热水器太阳能受 热板与地面的角度随四季的变化？
夏至： a= 16 °34’ 春秋分： a= 40° 冬至： a= 63 °26’
4．确定地理纬度
当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，就可以根据“正午太阳高 度计算公式” ，求出当地的地理纬度。(答案会是 两个，根据题意取舍) 在夏至日这天，某地昼长夜短，测得当天太阳 高度最大为60°，而此时北京时间为11：00点， 那么此地的地理坐标可能是？
地球运动的地理意义—— 正午太阳高度的变化
西
正午太阳高度
南
北
东
一、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不断 发生变化(如图2所示)；正午(地方时为12时)太阳位于上中 天时，太阳的高度角达到最大值H，我们将此时的太阳高 度角称为该日的正午太阳高度角。一天中，太阳高度不断 变化（有无数个），而正午太阳高度只有一个;并且每天 都在发生变化。什么现象能证明正午太阳高度在变化？为 什么会发生变化？
a
45° 45°
b
沿ab线河流剖面图
b
若此时树影为一年中最长： ①图中河流流向为： ②该地所在纬度为：
自东向西； 21°34′
• 下图是“40°N地区二分二至日正午太阳高度和昼夜长度变化图”，读图完 成下列各题：
•
• （1）图中三条弧线代表________________________________。 （2）正午太阳高度角最大的一天是________，其数值为________，此时太 阳直射点位于________纬线上。 （3）当图中所示地区日出时间为7：30时，其白昼时间为________小时， 位于赤道上的某地的日出时间是 • ________。 （4）当图中所示地区正午太阳高度为最小时，全球正午太阳高度达一年中最 大值的范围是________________________，白昼达一年中最长的范围是 _____________________。 （5）若该地位于亚欧大陆的东侧，当日出时间为4：30时，该地应该受到 ________季风的影响。 答案：（1）白天太阳在地平线上的视运动的轨迹（2）夏至；73°26′；北回 归线（或23°26′N）（3）9 6：00（4）南回归线及其以南地区；南半球（5） 东南
关于楼间距的计算：
h
H
s
S：楼间距 计算原理： h/s=tanH h=s*tan H H：正午太阳高度 h: 楼房高度
如图所示，位于北纬36°34′的某疗养院，计算在 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。 （1）新楼至少要距原楼多少米？ （2）若黄赤交角变为23°34′，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？
根据题意因疗养院位于北纬36°34′，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， 若黄赤交角变为23°34′，比原来变大， 若此时该楼的一层能被太阳照射的话，则各楼层都 则此时北纬36°34′的正午太阳高度角 能被阳光照射 H′=90°-｜φ-δ′｜,H′=29°52′变小， H=90°-｜φ-δ｜ 但x=20cot 29°52′在（0°～90°） （代φ=36°34′,δ=23°26′）H=30° 为减函数，故两楼间距应增大 根据三角函数关系，两楼间最小距离应为 x=20cot 30°,x=34.7 m。
补充：极点 其太阳高度等于太阳直射点的纬度
竹竿
物影 经线
竹竿
物影 经线 经线
N
S
经线
S
S
如在北极出现极昼 期间看太阳升落情况， 太阳终日不落，而且高 度基本不变。
N
高度 H
N
0
6 12 18 24 小时
北极点上太阳总在其正南方向，且物影总是指向正南方 向；南极点相反。
太阳高度
极点太阳高度的日变化
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 春分 南北移动，引起正午太阳高度的变化。 3月21日
夏至
6月22日
冬至 22日12月
秋分 9月23日 ＜＜返回
二、正午太阳高度的时空分布规律
(一) 同一地区：
正午太阳高度随季节发生变化 ——年变化规律
(二) 同一时间：
正午太阳高度随纬度发生变化 ——空间变化规律
S 赤道
N
S 北回归线和 北极圈之间
N S 南回归线和 南极圈之间
N
7．确定日期、日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为零； 正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳 高度越小，日影越长。日影朝向永远背离 太阳的方向，如北回归线以北地区，日影 永远朝向北方；南回归线以南地区，日影 永远朝向南方；南、北回归线之间的地区， 日影则有南、北朝向的变化。
（135E，31°26′N）（135E，6°34′S）
正午太阳高度的计算公式： H=90°-两地纬差 （直射点纬度和所求地纬度）
5．确定楼距、楼高:为了更好地保持各层楼都有良好的采 光，楼与楼之间应当保持适当距离。（楼距应不小于最 低太阳高度时的影长）
冬至
B
夏至
c A
冬至日正午太阳高度最小，此时B楼日影最长，若 此时A楼不被挡，则可终年获得光照。 一般来说，纬度较低地区，楼距较近，纬度较高地 区，楼距较远。
69m 4Om
Biblioteka Baidu
1.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)， 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 挡住的时间大约是 ( ) A．1个月 B．3个月 C．6个月 D．9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 A．20米 B.30米 C.40米 D.50米
(一) 正午太阳高度的季节变化规律
① 回归线之间的地区： 正午太阳高度最大值为90°，全年 有两次太阳直射现象，即一年中有两个 正午太阳高度最大值。如下图A。（两 次90°时间 间隔越长越靠近赤道；越 短靠近回归线）
——年变化规律
② 回归线上： 正午太阳高度的最大值为90°，全年 有一次太阳直射现象， 即一年中有一个正 午太阳高度最大值。如下图B。
下图表示某地一天中两个不同时刻 太阳光线与地面的夹角，据此判断
（1）该地的纬度位置是（ ） A．70°N B．75°N C．70°S D．75°S
下图为北半球甲乙两地某日“太阳视运动路线图”，图0
为地平圈，箭头为太阳视运动∠1=∠2=22°，完成下题
（1）甲地的地理纬度
D A. 23°26′N B. 66°34′N C. 22°N D. 90°N （2）乙地的正午太阳高度 A.22° B.44° C.11° D.68° B
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，运用以下公式及相 关知识回答。（2002年江苏） ①某地正午太阳高度的大小： H＝90°－︱90°一φ︱ 式中H为正午太阳高度；甲为当地纬度， 取正值； φ为太阳直射点的纬度，当 地夏半年取正值，冬半年取负值。 ②tg35°＝0.70．tg45° =1 tg60°＝ 1.732
(二) 正午太阳高度的纬度变化规律
——空间变化规律
全球正午太阳高度的纬度变化规律： 从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；离 直射点距离越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大。
• ①夏至日：正午太阳高度由 北回归线向南北两侧递减。 如图中D折线所示。 • ②冬至日：正午太阳高度由 南回归线向南北两侧递减。 如图中C折线所示。 • ③春秋分日：正午太阳高度 由赤道向南北两侧递减。图 中E折线所示。
2．正午太阳高度计算
计算原理： 公式1： H（正午太阳高度）=90-两地纬度差
（直射点纬度和所求地纬度）
例：求北京（在纬度为40 °N）地区，二分
二至日正午太阳高度？
夏至： H= 73°26’ 春秋分： H= 50° 冬至： H= 26 °34’
3．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：
23°26′
0
24时
2、极圈及其以内地区
（1）极昼期间，太阳高度24小时内都大于或等于零度。
（2）刚好出现极昼地区的纬度与直射点纬度和为
90°，且该日该地区太阳高度最小值为0，
（3）其他极昼地区 该日太阳高度最小值 ＝当地纬度－刚好出现极昼地区纬度。 （4）某地某日刚好出现极昼，则该地当日正午太阳高 度等于直射点纬度的2倍。
同一时刻：全球正午太阳 高度自自太阳直射点向南北两
侧递减。（随纬度变化）
同纬度地区：正午太 阳高度相等且随季节变化
正午太阳高度的应用：
1．确定地方时
某地一天中太阳高度最大时，地方时 为12时，也就是说太阳直射点所在经线 的地方时为12时，由此可以根据地方时 的计算方法推算出地球上任何一条经线 的地方时。
③ 回归线至极点之间的地区：正午太阳 高度最大值小于90°，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。如上图C。
(一) 正午太阳高度的季节变化规律 ——年变化规律
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。
(一) 正午太阳高度的季节变化规律 ——年变化规律
最大值 最小值
最小值
最大值
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 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 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。
6．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，正午时太阳位于 南方，房屋朝向南方；南回归线以南的 地区，正午时太阳位于北方，房屋朝向 北方。
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(a或b)
冬至日 夏至日 夏至日 冬至日 夏至日 冬至日
公式2：（太阳能热水器倾角） a=90° - H
若：在纬度为40 °N地区，热水器太阳能受 热板与地面的角度随四季的变化？
夏至： a= 16 °34’ 春秋分： a= 40° 冬至： a= 63 °26’
4．确定地理纬度
当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，就可以根据“正午太阳高 度计算公式” ，求出当地的地理纬度。(答案会是 两个，根据题意取舍) 在夏至日这天，某地昼长夜短，测得当天太阳 高度最大为60°，而此时北京时间为11：00点， 那么此地的地理坐标可能是？
地球运动的地理意义—— 正午太阳高度的变化
西
正午太阳高度
南
北
东
一、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不断 发生变化(如图2所示)；正午(地方时为12时)太阳位于上中 天时，太阳的高度角达到最大值H，我们将此时的太阳高 度角称为该日的正午太阳高度角。一天中，太阳高度不断 变化（有无数个），而正午太阳高度只有一个;并且每天 都在发生变化。什么现象能证明正午太阳高度在变化？为 什么会发生变化？
a
45° 45°
b
沿ab线河流剖面图
b
若此时树影为一年中最长： ①图中河流流向为： ②该地所在纬度为：
自东向西； 21°34′
• 下图是“40°N地区二分二至日正午太阳高度和昼夜长度变化图”，读图完 成下列各题：
•
• （1）图中三条弧线代表________________________________。 （2）正午太阳高度角最大的一天是________，其数值为________，此时太 阳直射点位于________纬线上。 （3）当图中所示地区日出时间为7：30时，其白昼时间为________小时， 位于赤道上的某地的日出时间是 • ________。 （4）当图中所示地区正午太阳高度为最小时，全球正午太阳高度达一年中最 大值的范围是________________________，白昼达一年中最长的范围是 _____________________。 （5）若该地位于亚欧大陆的东侧，当日出时间为4：30时，该地应该受到 ________季风的影响。 答案：（1）白天太阳在地平线上的视运动的轨迹（2）夏至；73°26′；北回 归线（或23°26′N）（3）9 6：00（4）南回归线及其以南地区；南半球（5） 东南
关于楼间距的计算：
h
H
s
S：楼间距 计算原理： h/s=tanH h=s*tan H H：正午太阳高度 h: 楼房高度
如图所示，位于北纬36°34′的某疗养院，计算在 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。 （1）新楼至少要距原楼多少米？ （2）若黄赤交角变为23°34′，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？
根据题意因疗养院位于北纬36°34′，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， 若黄赤交角变为23°34′，比原来变大， 若此时该楼的一层能被太阳照射的话，则各楼层都 则此时北纬36°34′的正午太阳高度角 能被阳光照射 H′=90°-｜φ-δ′｜,H′=29°52′变小， H=90°-｜φ-δ｜ 但x=20cot 29°52′在（0°～90°） （代φ=36°34′,δ=23°26′）H=30° 为减函数，故两楼间距应增大 根据三角函数关系，两楼间最小距离应为 x=20cot 30°,x=34.7 m。
补充：极点 其太阳高度等于太阳直射点的纬度
竹竿
物影 经线
竹竿
物影 经线 经线
N
S
经线
S
S
如在北极出现极昼 期间看太阳升落情况， 太阳终日不落，而且高 度基本不变。
N
高度 H
N
0
6 12 18 24 小时
北极点上太阳总在其正南方向，且物影总是指向正南方 向；南极点相反。
太阳高度
极点太阳高度的日变化
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 春分 南北移动，引起正午太阳高度的变化。 3月21日
夏至
6月22日
冬至 22日12月
秋分 9月23日 ＜＜返回
二、正午太阳高度的时空分布规律
(一) 同一地区：
正午太阳高度随季节发生变化 ——年变化规律
(二) 同一时间：
正午太阳高度随纬度发生变化 ——空间变化规律
S 赤道
N
S 北回归线和 北极圈之间
N S 南回归线和 南极圈之间
N
7．确定日期、日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为零； 正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳 高度越小，日影越长。日影朝向永远背离 太阳的方向，如北回归线以北地区，日影 永远朝向北方；南回归线以南地区，日影 永远朝向南方；南、北回归线之间的地区， 日影则有南、北朝向的变化。
（135E，31°26′N）（135E，6°34′S）
正午太阳高度的计算公式： H=90°-两地纬差 （直射点纬度和所求地纬度）
5．确定楼距、楼高:为了更好地保持各层楼都有良好的采 光，楼与楼之间应当保持适当距离。（楼距应不小于最 低太阳高度时的影长）
冬至
B
夏至
c A
冬至日正午太阳高度最小，此时B楼日影最长，若 此时A楼不被挡，则可终年获得光照。 一般来说，纬度较低地区，楼距较近，纬度较高地 区，楼距较远。
69m 4Om
Biblioteka Baidu
1.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)， 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 挡住的时间大约是 ( ) A．1个月 B．3个月 C．6个月 D．9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 A．20米 B.30米 C.40米 D.50米
(一) 正午太阳高度的季节变化规律
① 回归线之间的地区： 正午太阳高度最大值为90°，全年 有两次太阳直射现象，即一年中有两个 正午太阳高度最大值。如下图A。（两 次90°时间 间隔越长越靠近赤道；越 短靠近回归线）
——年变化规律
② 回归线上： 正午太阳高度的最大值为90°，全年 有一次太阳直射现象， 即一年中有一个正 午太阳高度最大值。如下图B。
下图表示某地一天中两个不同时刻 太阳光线与地面的夹角，据此判断
（1）该地的纬度位置是（ ） A．70°N B．75°N C．70°S D．75°S
下图为北半球甲乙两地某日“太阳视运动路线图”，图0
为地平圈，箭头为太阳视运动∠1=∠2=22°，完成下题
（1）甲地的地理纬度
D A. 23°26′N B. 66°34′N C. 22°N D. 90°N （2）乙地的正午太阳高度 A.22° B.44° C.11° D.68° B
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，运用以下公式及相 关知识回答。（2002年江苏） ①某地正午太阳高度的大小： H＝90°－︱90°一φ︱ 式中H为正午太阳高度；甲为当地纬度， 取正值； φ为太阳直射点的纬度，当 地夏半年取正值，冬半年取负值。 ②tg35°＝0.70．tg45° =1 tg60°＝ 1.732
(二) 正午太阳高度的纬度变化规律
——空间变化规律
全球正午太阳高度的纬度变化规律： 从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；离 直射点距离越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大。
• ①夏至日：正午太阳高度由 北回归线向南北两侧递减。 如图中D折线所示。 • ②冬至日：正午太阳高度由 南回归线向南北两侧递减。 如图中C折线所示。 • ③春秋分日：正午太阳高度 由赤道向南北两侧递减。图 中E折线所示。
2．正午太阳高度计算
计算原理： 公式1： H（正午太阳高度）=90-两地纬度差
（直射点纬度和所求地纬度）
例：求北京（在纬度为40 °N）地区，二分
二至日正午太阳高度？
夏至： H= 73°26’ 春秋分： H= 50° 冬至： H= 26 °34’
3．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：
23°26′
0
24时
2、极圈及其以内地区
（1）极昼期间，太阳高度24小时内都大于或等于零度。
（2）刚好出现极昼地区的纬度与直射点纬度和为
90°，且该日该地区太阳高度最小值为0，
（3）其他极昼地区 该日太阳高度最小值 ＝当地纬度－刚好出现极昼地区纬度。 （4）某地某日刚好出现极昼，则该地当日正午太阳高 度等于直射点纬度的2倍。
同一时刻：全球正午太阳 高度自自太阳直射点向南北两
侧递减。（随纬度变化）
同纬度地区：正午太 阳高度相等且随季节变化
正午太阳高度的应用：
1．确定地方时
某地一天中太阳高度最大时，地方时 为12时，也就是说太阳直射点所在经线 的地方时为12时，由此可以根据地方时 的计算方法推算出地球上任何一条经线 的地方时。
③ 回归线至极点之间的地区：正午太阳 高度最大值小于90°，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。如上图C。
(一) 正午太阳高度的季节变化规律 ——年变化规律
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。
(一) 正午太阳高度的季节变化规律 ——年变化规律
最大值 最小值
最小值
最大值
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 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 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。
6．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，正午时太阳位于 南方，房屋朝向南方；南回归线以南的 地区，正午时太阳位于北方，房屋朝向 北方。
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(a或b)
冬至日 夏至日 夏至日 冬至日 夏至日 冬至日