太阳高度专题日出日落正午太阳方位太阳视运动图太阳高度角的分布

七、太阳高度

1、太阳高度：即太阳高度角，是指太阳光线相对于地平面的交角（如图-1- ）。一般用H 表示，其大小范围 0°≤H ≤90°

2、正午太阳高度：则是指一日内最大的太阳高度，即当地地方时 12 时的太阳高度。注意最大的太阳高度并不一定等于90°除直射点上的太阳高度等于90°其他的任何地方都小于90°其计算公式为：H=90°－纬度差（直射点与所求点的纬度差，同侧相减，异侧相加）

3、正午太阳高度的变化规律

（1）、正午太阳高度随纬度变化的规律

同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减，且以直射点所在纬度为中心等距离对称。春、秋分日和冬至、夏至的正午太阳高度随纬度变化的规律如图3所示。 提示：

①.3月21日和9月23日前后——从赤道向南北两侧递减。南、北极点正午太阳高度均为0°。

②.6月22日前后——从北回归线向南北两侧递减。北极点正午太阳高度为23.5°，南极圈以南出现极夜（正午太阳高度小于0°，为负值）。

③.12月22日前后——从南回归线向南北两侧递减。南极点正午太阳高度为23.5°，北极圈以北出现极夜（正午太阳高度小于0°，为负值）。

④．距太阳直射点越近，正午太阳越大 （2）、 正午太阳高度随季节变化的规律

①.南北回归线之间的地区，一年直射两次，直射日正午太阳高度为年内最大。赤道上，春、秋二分日时正午太阳高度为年内最大，为90°；二至日时正午太阳高度为年内最小，为66.5°。6月22日，赤道至南回归线之间地区的正午太阳高度达年内最小值。12月22日，赤道至北回归线之间地区的正午太阳高度达年内最小值，如图中b 点箭头所示。 ②．北回归线及其以北地区的正午太阳高度的变化（如图中c 点箭头所示）：6月22日为年内最大值，12月22日达到年内最小值；北回归线上一年中有一次直射，即6月22日的正午太阳高度为90°

③.南回归线及其以南地区的正午太阳高度的变化（如图中a 点箭头所示）：12月22日为年内最大值， 6月22日达到年内最小值；南回归线上一年有一次直射，即12月22日的正午太阳高度为90°。

东

图-1-

图-2-

正午太阳高度 冬至 二分 夏至 正午太阳高度 S 90° 60° 30° 0° 30° 60° 90°N ° 90° 6030°

0°0°

图3

12月22日 二分 6月22日

c

90° 66.5° 23.5° 0° 23.5° 66.5° 90°

N

S

图４

④．距太阳直射点越来越近，正午太阳高度越来越大，反之越小 4、正午太阳高度的应用

应用1：确定所求地点的经度和纬度。

根据正午太阳高度计算公式，结合题干、图示等信息，推求所在地的纬度，进而判断该地的其他地理特征。当某地太阳高度达一天中的最大值时，该地的地方时为正午12时，据此可推算所在地的经度或地方时。

【例1】（08广东文基42～43）下列三幅图中的角度是位于120°E 经线上不同纬度三地夏至日的正午太阳高度角。据此回答下列两题。

⑴.三地的纬度从高到低的排序是（ ） A.①②③ B.①③② C.③②① D.③①② ⑵.此日昼长时间从短到长的排序是（ ） A.①②③ B.②①③ C.③②① D.③①②

【例2】（07江苏高考卷1～2）某地是我国重要的人工多层经济林区。下图为该地“某日太阳处在最高位置时的示意图”，此时北京时间为12：40，树影遮挡地被植物的面积在一年中达到正午时的最大。读图5回答下面2题。 ⑴.该地位于（ ）

A.45°N ，110°E

B.21°34′N ，110°E

C.45°N ，130°E

D.21°34′N ，130°E ⑵.这一天（ ）

A.太阳距离地球最远

B.江苏省各地昼长夜短

C.晨昏线与极圈相切

D.正午太阳高度由赤道向南北两侧递减 应用2 ：确定所求地点正午日影长短、朝向或者房屋朝向。

⑴．判断正午日影长短和朝向。距离阳光直射纬线越近，正午太阳高度越高，日影越短，射进屋里面的阳光面积越小；反之，距离阳光直射纬线越远，太阳高度越低，日影越长，射进屋里面的阳光面积越大。日影

方向总是背向太阳。太阳直射时，垂直投影为点。极夜时，没有日影。各纬度地带的正午影长、朝向情况，具体如下：

①.北回归线以北地区，一年四季太阳都是从南面照射过来，正午日影永远朝向北方（北极点除外）。北半球夏至日（6月22日前后），北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中的最大值，正午日影最短。北半球冬至日（12月22日前后），太阳直射在南回归线上，北半球正午太阳高度最小，日影最长。

②.南回归线以南地区，一年四季太阳都是从北面照射过来，正午日影永远朝向南方（南极点除外）。北半球冬至日，南回归线及其以南地区正午太阳高度达一年中的最大值，正午日影最短。北半球夏至日，南半球正午太阳高度最小，日影最长。

③.在南北回归线之间的地区，一年中有的季节太阳从南面照射过来，日影朝向北；有的季节太阳从北面照射过来，日影朝向南。一年有两次太阳直射（回归线上只有一次），直射时日影最短（日影与物体本身重合）。

④.北极点，太阳虽然永远从南面照射过来，但日影也是永远朝向南方；南极点，太阳则永远从北面照射过来，日影也是永远朝向北方。

⑵．确定房屋朝向。在北回归线以北地区，正午太阳始终位于南方，房屋门窗朝南；在南回归线以南地区，正午太阳始终位于北方，房屋门窗朝北。

N

S

①

N

S

②

S

N

③

ｎ米

ｎ米 图５

【例3】（07宁夏高考卷5～6）我国某校地理兴趣小组的同学，把世界上四地年内正午太阳高度变化及方向绘成简图（如图６）。回答下面2题。

⑴.可能反映该学校所在地正午太阳高度年变化及方向的是（ ） A.① B.② C.③ D.④

⑵.当地正午太阳高度达到最大值时（ ） A.地球公转的速度较慢

B.其它三地正午太阳所在方向不同

C.该学校所在地天气炎热

D.太阳在地球上的直射点将北返

应用3：计算楼距、楼高或热水器安装角度。

⑴．计算楼间距、楼高。为了更好地保持各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例，如图７，南楼高度为h ，该地冬至日正午太阳高度为H ，若要使北楼所有朝南的房屋在正午时全年都能被太阳照射，则最小楼间距为L ＝h ×cotH 。同样，在楼间距一定的情况下，要保证北楼正午时全年能被阳光照到，则南楼的最大高度为h ＝L ×tanH 。 一般来说，纬度越低的地区楼距越小，纬度越高的地区楼距越大，解题的关键是计算当地冬至日的太阳高度，并计算影长L ＝h ×cotH

【例4】11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好遮住乙楼三层中部（如图所示），在甲楼顶层GPS 测得纬度为31.8366°、经度为117.2179°、高程为96mm 。完成4～5题。

（1）.隔25小时再次观测时，甲楼阴影可遮挡乙楼 A.二层西部 B.四层东部 C.五层西部 D.七层东部 （2）.此后一个月内 A.法国进入冷饮畅销期 B.广东省进入雨季 C.澳大利亚播种小麦 D.云南省昼短夜长

⑵.计算热水器安装角度。要最大限度地利用太阳能资源，应该合理设计太阳能热水器的倾斜角度，应使太阳能热水器集热面与正午太阳光线垂直。根据正午太阳高度计算公式可知，太阳能热水器倾角就等于当地纬度与直射点纬度之差（即所求点和阳光直射点之间相隔的纬度数，也就是两点间的纬度距）。如图８所示 a=90°-H （正午太阳高度）

【例5】 太阳能热水器的集热面与太阳光线垂直效果最佳。在40°N 安装太阳能

热水器，如要保持正午时太阳能热水器的集热面总与太阳光线垂直，那么，热水器的集热面与地面的夹角在一年中应调整的最大幅度是（ ）

A. 17°34′

B. 23°26′

C. 46°52′

D. 63°26′

5、太阳高度的日变化规律

④

正午太阳高度

正午太阳方向

③

北

①

②

南

图６

H h

L 冬至日正午太阳 北 楼

南

楼

图７

α 正午光线

H

图８