正午太阳高度的变化、四季和五带

1．(2016·上海高考)北京(40°N)某中学高中生开展地理课外活动，
在连续三个月内三次测量正午太阳高度角，获得测量的数据(见
下表)。三次测量中，其中一次测量的当天，正值
()
第一次 60°
第二次 50°
第三次 40°
A．春分日 C．秋分日
B．夏至日 D．冬至日
解析：第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太 阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，说明第 二次测量时是当地的秋分日。 答案：C
(7)判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度 一般情况下，由于阳坡正午太阳高度大，得到的光热 多，阴坡得到的太阳光热少；因此在相同高度，阳坡温度 较高，阴坡温度较低，从而影响到自然带在阳坡和阴坡的 分布高度。
C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝ 90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
2．正午太阳高度规律在生产、生活中的应用 (1)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。 (2)确定房屋的朝向 确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。为了获得更充 足的太阳光照，在北回归线以北地区正午太阳位于南方，因此 房屋坐北朝南；在南回归线以南地区正午太阳位于北方，因此 房屋坐南朝北。
[教师授课备用图] 1．正午太阳高度随时间的年变化示意图
点虚线(……)表示北极点，长虚线(┈)的纬度范围是赤道到 北回归线之间，实线(—)的纬度范围是赤道到南回归线之间。
(1)点虚线(……)：北极点上春分至秋分正午太阳高度大 于 0°，出现极昼，其中夏至正午太阳高度达到一年中最大， 并且极昼范围扩大到整个北极圈以内。秋分至春分正午太阳 高度小于 0°，出现极夜，其中冬至极夜范围扩大到整个北 极圈以内，南极相反。
(2)长虚线、实线：回归线与赤道之间由于有两次直射现 象，因此正午太阳高度最大值有两次可以达到 90°，并且最 小值不低于 43°08′。
2．不同纬度的太阳视运动轨迹图 (1)北极点(图甲)和南极点(图乙)上太阳视运动轨迹图
由于地球自西向东自转，则太阳东升西落。因南北半球地 球自转方向相反，北“逆”南“顺”，则太阳视运动也相反， 北“顺”南“逆”。
(2)日出到正午期间，影长逐渐变短 ； 正午到日落期间，影长 逐渐变长 。 (3)根据日出、日落时的影长判断，该日应是北半球的 夏半年， 因为此日日出东北 ，日落西北。
(4)若图中 θ 为 60°，你是否推算出该日的昼长。 提示：可以用影长移到的角度来计算昼长： 360°－152°×60°＝16(小时)
2．正午太阳高度的季节变化规律
北回归线及其 一年有一次最大值(6月22日前后)，一次
以北地区
最小值(12月22日前后)
南回归线及其 一年有一次最大值(12月22日前后)，一次
以南地区
最小值(6月22日前后)
南、北回归线 之间(赤道除外)
一年有两次最大值(太阳直射时最大)，一 次最小值(南半球出现在6月22日前后、 北半球出现在12月22日前后)
(3)确定当地的地理纬度 当太阳直射点位置一定时，可根据两地纬度差多少度，正午 太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高 度，可判断该地区纬度大小。 (4)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。
赤道地区
一年有两次最大值(春分、秋分)，两次最 小值(夏至、冬至)
3.正午太阳高度的年变化规律 (1)南、北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度变化幅度 越大(由23°26′增大至46°52′)，赤道上为23°26′，回归 线上为46°52′。 (2)南回归线至南极圈之间和北回归线至北极圈之间：各纬 度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)。 (3)南极圈以南和北极圈以北：纬度越高，正午太阳高度变 化幅度越小(由46°52′减小至23°26′)，极圈上为 46°52′，极点上为23°26′。
正午太阳高度的变化、四季和五带
考纲要求
考纲解读
实践应用
地球运 动的地 理意义
(1)正午太阳高度的
(1)利用太阳高度判识方 向和时间
变化规律及应用
(2)四季形成和五带
(2)通过计算太阳高度来 确定楼高、楼距、安装
划分
太阳能热水器等
1.读“40°N“二分二至日”太阳视运动轨迹图”，回答问题。
(1)图示不同日期的太阳视运动，其共同特点是①太阳 东升西落__， 原因是 地球自西向东自转。②太阳高度不断变化，正午太阳高 度是 一天中最大值。 (2)尝试判断：A 代表冬至日，B 代表春分、秋分日，C 代表 夏至 日__。 判断理由：①日出、日落时间和方位；② 正午太阳高度大小。
2.读“正午太阳高度变化示意图”，回答问题。 (1)由图可知，同一时刻，正午太阳高 度由太阳直射点向南北两侧递减。 (2)冬至日，太阳直射 南回归线 ， 南回归线 及其以南 地区正午太阳高度
达一年中最大 值，北半球各纬度地区 正午太阳高度达一年中最 小 值。 (3)春秋分日，太阳直射赤道 ，正午太阳高度为 90°，两极点正
考法 3 太阳直射点的判定 4．读图，图中阴影表示夜半球，且 C 点所在的经度为 0°，完
成(1)～(2)题。
(1)此刻太阳直射点的坐标为
()
A．(0°，0°)
B．(90°E,0°)
C．(90°E,23°26′N)
D．(90°W,23°26′N)
(2)此后三个月内
()
A．地球的公转速度先变慢后变快
B．深圳正午太阳高度先减小后增大
C．开普敦逐渐进入炎热干燥季节
D．悉尼的昼夜长短相差越来越大
解析：第(1)题，由图可知，北极圈及其以内出现极昼现象，太 阳直射点位于北回归线。C点位于晨线与赤道的交点所在的 0°经线，地方时为6时，计算可知，地方时为12时的太阳直射 点所在经线为90°E。第(2)题，北极圈及其以内出现极昼现象 为6月22日，此后三个月内，即6月22日至9月23日期间，地球 公转速度先变慢后变快；深圳位于赤道与北回归线之间，正午 太阳高度先增大后减小；开普敦属于南半球地中海气候，此时 温和多雨；悉尼6月22日昼最短夜最长，9月23日昼夜等长，这 段时间内悉尼昼渐长夜渐短，昼夜长短差值减小。 答案：(1)C (2)A
考点二 正午太阳高度的计算与应用
1．正午太阳高度的计算 公式：H＝90°－两点纬度差 说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差 的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两 点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度 相加。如图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度：H ＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。
D．南极圈以南地区极昼
(2)济南某中学生借鉴这一设计，若两地窗户大小形状相同，则
应做的调整是
()
①安装高度不变，加长遮阳板 ②安装高度不变，缩短遮阳板
③遮阳板长度不变，降低安装高度 ④遮阳板长度不变，升高
安装高度
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
解析：第(1)题，遮阳板收起时室内正午太阳光照面积最大，说 明当地正午太阳高度最小，而福建位于北回归线以北地区，对 应的时间应该是北半球冬至日，此时太阳直射在南回归线上， 南极圈以南地区出现极昼。第(2)题，济南的位置较福建更偏 北，正午太阳高度更小，若要起到遮阳及加强采光的效果，只 有加长遮阳板(高度不变)或降低安装高度(遮阳板长度不变)。 答案：(1)D (2)A
②夏至日，北极圈上正午太阳高度为46°52′，太阳正北 升起，正北落下；而南极圈上正午太阳高度为0°，极夜。
③冬至日，北极圈上正午太阳高度为0°，极夜；而南极 圈上正午太阳高度为46°52′，太阳正南升起，正南落下。
(3)北回归线(图甲)和南回归线(图乙)上的太阳视运动轨迹图
南北半球太阳视运动方向相反。 ①春秋分日，南北回归线正午太阳高度为66°34′，太阳 正东升起，正西落下。
图2中MM′所示日照竿影朝向正确的是
()
图1 A．甲
B．乙
C．丙
图2 D．丁
[审答规范培养] 1.从文字材料中获取信息
由材料中N为北极点可知M在北半球；由NM的球面最短距离 为2 553 km可求M地纬度为67°N。
2.从图表中获取信息
[答案] D
正南
[冲关演练] 考法 1 正午太阳高度变化规律
午太阳高度为 0°。 (4)夏至日，太阳直射北回归线，北极圈内出现 极昼现象，北极 点的正午太阳高度为 23°26′，此时南极圈的正午太阳高度 为 0°。 (5)南北回归线之间，每年有两次太阳直射。
3.读“北半球某地旗杆影长在一天中的变化图”，回答问题。 (1)一天中， 日出、日落 时影长最长， 正午时影长最短。
[温馨提示] 正午太阳高度的几点特殊规律 (1)同一纬线上正午太阳高度相等。 (2)同一日期，距直射点所在纬线纬度差相等的两条 纬线上正午太阳高度相等。 (3)距离太阳直射点所在纬线越近的地点，正午太阳 高度越大。
[典例] 图1中N为北极点，A、M、B位于地球表面，NP为
经线，NM的球面最短距离为2 553 km。若在M地垂直立竿，则
(5)确定楼间距、楼高 为了更好地保证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，南楼高度为h，该地冬至日正午太 阳高度为H，则最小楼间距L为：L＝hcotH。如下图：
(6)计算太阳能热水器的安装角度 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，使太阳光与集热板成直角。 集热板与地面之间的夹角(α)和当天的正午太阳高度角(H)互 余，即α＋H＝90°时效果最佳。如下图：
②夏至日，北回归线正午太阳高度为90°，南回归线正午 太阳高度为43°08′，南北回归线上太阳均从东北升起，西北 落下。