第2章 第9课时 正午太阳高度的变化（word教师用书）-【高考领航】2025年高考地理大一轮复习

第9课时　正午太阳高度的变化 1．太阳高度角和正午太阳高度 甲　太阳高度示意图 乙　正午太阳高度示意图 (1)太阳高度角 太阳光线与地平面的交角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线(圈)上，太阳高度是0°。 (2)正午太阳高度 一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。 2．正午太阳高度的变化规律 二分二至日正午太阳高度分布示意图 (1)纬度变化规律 同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两方递减；距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小，距离越近，则越大。 ①夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两方递减；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。如图中c折线所示。 ②冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两方递减；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。如图中a折线所示。 ③春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两方递减。如图中b折线所示。 (2)季节变化规律 太阳直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如图所示： [特别提醒]　正午太阳高度 (1)同一纬线上正午太阳高度相等。 (2)同一日期，距太阳直射点所在纬度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。 (4)极点上的正午太阳高度等于太阳直射点的纬度数。 考点一　正午太阳高度变化规律 体验高考　(2023·海南卷)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成(1)～(2)题。 图1 图2 (1)观测当日(　　) A.甲地昼长夜短 B.乙地昼短夜长 C.甲地昼长大于乙地 D.甲乙两地昼夜等长 (2)甲地位于乙地(　　) A.东南　　　　　 B.西南 C.东北 D.西北 思维流程 尝试解答　(1)________　(2)________ 答案　(1)D　(2)A 考教导引　本考点主要涉及高中地理人教版选择性必修1第一章第二节“地球运动的地理意义”中的“正午太阳高度变化”部分，其主要知识“正午太阳高度的变化规律与计算”，是认识地球上太阳视运动的关键。高考常在依据图文材料创设试题情境的前提下，通过图文材料中的信息，结合生活实践，考查正午太阳高度的计算和变化规律。 1．正午太阳高度的计算方法 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。如下图所示： 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°。C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。 2．正午太阳高度的年变化幅度 (1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。 (2)回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52′)。 (3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。 下图为某地二分二至日旗杆顶端日影轨迹变化图。读图，完成1～2题。 1．该地纬度位置可能为(　　) A.20°N B.40°N C.40°S D.60°S 2．若在同一天中，该地与杭州(30°N)的正午太阳高度的差值为ΔH(取绝对值)，则太阳直射点由节气①→节气③的移动过程中，ΔH的变化为(　　) A.先增大后减小 B.先增大后不变 C.先不变后增大 D.持续不断增大 解析：1.A　2.B　第1题，读图，根据节气①的旗杆顶端日影轨迹，可知该日日出东北，日落西北，①为夏至日，且正午日影位于正南，可知此时太阳直射点位于该地以北，即该地位于23°26′N以南。根据节气②的旗杆顶端日影轨迹，可知该日日出正东，日落正西，②为春、秋分日，且正午日影位于正北，可知此时太阳直射点位于该地以南，即该地在赤道以北。故选A。第2题，根据上题分析，该地纬度位置为20°N，节气①→节气③为夏至→冬至，太阳直射点从23°26′N向南移动到23°26′S。在这期间，30°N正午太阳高度从最大逐渐减小到最小；20°N正午太阳高度先增大，当太阳直射到20°N时达到最大，之后逐渐减小到最小。所以，太阳直射点从23°26′N向南移动到20°N期间，ΔH增大，C错误；正午太阳高度＝90°－(太阳直射点与所求点纬度差)，可计算太阳直射点从20°N到23°26′S移动过程中，30°N和20°N的正午太阳高度差值都是10°，A、D错误，B正确。 下图是我国位于105°E附近的某城市上午时刻(北京时间)的太阳高度角，横轴时间为1月1日开始到某个日期的天数。据此完成3～5题。 3．一年中，该城市正午太阳高度最大值接近(　　) A.90° B.83° C.70° D.65° 4．该城市为(　　) A.成都 B.银川 C.台北 D.兰州 5．冬至日，该城市日出时北京时间约为(　　) A.6：00 B.7：00 C.8：00 D.9：00 解析：3.B　4.A　5.C　第3题，当地经度为105°E，正午时刻应为北京时间13时；该地距1月1日173天左右时，即6月22日前后该地太阳高度全年最高，说明该地位于北回归线及其以北地区，夏至日时的正午太阳高度为全年最大值；读图可知，当地同一日内每小时太阳高度相差约为12°，北京10时太阳高度为47°，推出当地正午时即北京时间13时，当地正午太阳高度约为83°左右，B正确。第4题，由上题可知，当地夏至日正午太阳高度为83°，由正午太阳高度角计算公式可知，该日当地与23°26′N的纬度差是7°，夏至日太阳直射北回归线，可推知当地纬度约30°26′N，再结合该城市经度为105°E，可知该城市为成都，A正确。第5题，该地日出最早对应夏至日(6月22日左右)6时，即当地地方时5时，计算出当地夏至日昼长为14小时，结合同一纬度夏至日昼长等于冬至日夜长的原理，推出冬至日昼长为10小时，冬至日日出地方时为7时，换算成北京时间为8时。 考点二　正午太阳高度的应用 体验高考　(经典高考题)住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。下图为华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图。读图，完成(1)～(2)题。 (1)仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是(　　) A.① B.② C.③ D.④ (2)为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是(　　) A.① B.② C.③ D.④ 思维流程 尝试解答　(1)________　(2)________ 答案　(1)C　(2)D 考教导引　本考点主要涉及高中地理人教版选择性必修1第一章第二节“地球运动的地理意义”中的“正午太阳高度变化”部分，其主要知识“正午太阳高度变化规律的应用”，是认识地球上太阳视运动的关键。高考常在依据图文材料创设试题情境的前提下，通过图文材料中的信息，结合生活实践，考查正午太阳高度变化规律的应用。 正午太阳高度的应用 (1)确定地方时 当某地太阳高度达一天中最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。 (2)判断所在地区的纬度 当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。 (3)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。 ①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋坐北朝南。 ②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋坐南朝北。 (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。日影永远朝向背离太阳的方向，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，夏至日日影最短；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，冬至日日影最短；南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短(等于0)。 (5)计算楼间距、楼高 为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线及其以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。 (6)计算热水器的安装角度 如上图所示，集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余，当α＋H＝90°时热水器使用效果最佳。 广西壮族自治区梧州市(23°28′N，111°51′E)某景区文化创意街区面对商业街及相邻的人行道路，设计了一种可根据天气状况及太阳高度角自动收缩和调节角度的智能控制型光伏遮阳构件。下图为梧州市某街区商铺遮阳构件设计模型。据此完成1～3题。 1．除遮阳功能外，智能遮阳构件相较于传统遮阳棚更(　　) A.防风　　　　　 B.挡雨 C.节能 D.通风 2．此遮阳构件最适用于(　　) A.坐东朝西商铺 B.坐北朝南商铺 C.坐西朝东商铺 D.坐南朝北商铺 3．为达到最佳使用效果，光伏遮阳板的控制策略为(　　) A.夏至晴天，光伏遮阳板全部展开，与地面平行 B.冬至晴天，光伏遮阳板全部收拢，与地面垂直 C.暴雨天气，光伏遮阳板全部收拢，与地面垂直 D.台风天气，光伏遮阳板全部展开，与地面平行 解析：1.C　2.B　3.A　第1题，相较于传统遮阳棚，智能遮阳构件的遮阳板上的光伏阵列可利用太阳能为店铺提供足量清洁能源，同时根据天气状况及太阳高度角自动收缩和调节角度，可达到较好的节能效果，C正确；遮阳棚无法为行人提供防风、通风功能，排除A、D；智能遮阳构件根据天气状况及太阳高度角自动收缩和调节角度，但挡雨效果较差，排除B。第2题，在梧州市(23°28′N，111°51′E)地区，与其他朝向商铺相比，夏季坐北朝南商铺太阳辐射更强，遮阳需求更大，因此更需要此遮阳构件，B正确。第3题，该地位于北回归线附近，夏至日正午太阳高度约为90°，光伏遮阳板需全部展开且与地面平行，既可为人行区域提供较大的遮阳面积，又能充分利用太阳直接辐射的能量，A正确；冬至日该地正午太阳高度约为43°，遮阳板全部展开且与太阳光入射方向垂直(与水平夹角47°)时使用效果最佳，排除B；暴雨天，光伏遮阳板全部收拢且与地面垂直时不能为行人起到挡雨的作用，排除C；台风天气，为避免遮阳板损坏，需将遮阳板调整至与地面垂直，并将遮阳板收拢到店铺门头上方，排除D。 2023年某楼盘(32°N，121°E)开盘销售已封顶的1～4号楼。这4幢楼均为18层，层高3米，南北楼间距为50米。下图为该楼盘平面示意图。据此完成4～5题。 4．小明发现4号楼底层10月22日起正午就无阳光照射，一年中该楼层正午有阳光照射的时间约为(　　) A.4个月 B.6个月 C.8个月 D.10个月 5．一般随楼层升高房价相应提高。小明想在4号楼购房，希望全年正午都有太阳照射且单价较低。建议他选择(tan 34°34′≈0.7，tan 58°≈1.6，tan 81°26′≈6.6)(　　) A.4层 B.6层 C.8层 D.10层 解析：4.C　5.C　第4题，根据太阳直射点移动的规律可知，正午底层接受不到太阳照射的时间和又一次开始有太阳照射的时间是关于冬至日对称的，由此可以推测，该楼层又一次开始有阳光照射的日期为次年2月22日，因此该楼层一年中有4个月正午没有阳光照射，有8个月正午有阳光照射。第5题，要保证全年都有太阳照射，需要保证一年中正午太阳高度最小时即冬至日可以获得太阳光照；该地冬至日正午太阳高度H＝90°－(32°＋23°26′)＝34°34′；再由两栋楼的间距50米，可以求得4号楼冬至日有阳光照射的高度L＝50×tan 34°34′＝35米，再由楼高54米可以求出4号楼19米以下的楼层正午没有太阳光照；每层楼高3米，因此7层的一部分及其以下楼层冬至日都没有太阳光照，即8层及其以上的楼层冬至日有太阳光照；再由随楼层升高房价相应提高可以判断，满足小明购房条件的最佳楼层为8层。 图像判读(04)　太阳视运动图的判读 [判读技巧] 1．日出、日落方位 太阳直射 点位置 日出、日落方位 无极昼地区 刚好出现极昼的地区 北半球 东北升，西北落 北极圈内：正北升，正北落 南半球 东南升，西南落 南极圈内：正南升，正南落 赤道 正东升，正西落 图示 (北半 球) [特别提醒]　(1)北回归线以北地区，全年正午太阳都在正南方天空；南回归线以南地区，全年正午太阳都在正北方天空。 (2)南、北回归线之间地区，正午太阳有时在天顶，有时在正南方天空，有时在正北方天空。 (3)太阳的周日视运动：以上图夏至日为例，太阳东北升—东南方天空—正南方天空—西南方天空—西北落。 2．太阳高度日变化图的判读 (1)日出、日落、昼长判读：如曲线A北京时间约3时日出，约17时日落，昼长约为14小时。 (2)正午太阳高度及出现的时间判读：如曲线B正午太阳高度约为45°，出现在北京时间12时。 (3)特殊判读：①曲线A正午太阳高度最大为90°，应位于赤道至回归线之间；②曲线B昼长24小时，且最低太阳高度正好为0°，应为出现极昼的最低纬度；③C线昼长24小时，且一天中太阳高度没有变化，应位于极点。 [应用提升] 下图为杭州(30°N，120°E)、甲、乙三地某日太阳视运动轨迹示意图，仰角示意太阳高度，在图中位置时，北京时间为14时。据此完成1～2题。 1．甲地位于杭州的(　　) A.东南方　　　　 B.东北方 C.西南方 D.西北方 2．此时，太阳直射点的位置是(　　) A.10°N，150°E B.10°N，90°E C.10°S，120°E D.10°S，150°E 解析：1.C　2.B　第1题，该日杭州正午太阳位于正南方，杭州位于太阳直射点以北地区，甲地白天太阳视运动为自东北日出，经正北，于西北日落，由于正午太阳位于正北方向，故甲地为太阳直射点以南地区，故甲地位于杭州以南；北京时间14：00时，甲地为12：00，甲地地方时较杭州晚，位于杭州以西，C正确。第2题，此时为北京时间14：00，即120°E地方时为14：00，而地方时为12时所在的经线为太阳直射经线，计算可知太阳直射90°E，根据经线位置可知，B正确，A、C、D错误。 下图示意某地某天不同时刻太阳光线与地平面的夹角，其中∠α为140°，且∠β大于∠φ。据此完成3～4题。 3．此日后，迎来极昼后首次黑夜的纬度可能为(　　) A.70°N B.70°S C.80°N D.80°S 4．此日，该地太阳视运动轨迹在地平圈的投影最可能为(　　) A.①　 B.②　 C.③　 D.④ 解析：3.A　4.D　第3题，读图可知，该地一天中从正北与正南两个方向都有阳光，说明该地有极昼现象；∠φ为子夜0时的太阳高度；∠β为正午时的太阳高度，且∠β大于∠φ，故该地位于北半球。根据处于极昼区的点，其正午太阳高度与子夜太阳高度和等于太阳直射点纬度的2倍，计算出太阳直射点的纬度＝(∠β＋∠φ)/2＝(180°－140°)/2＝20°，即太阳直射点的纬度是20°N，则此日后，迎来极昼后首次黑夜的纬度可能为70°N(与太阳直射点的纬度互余)，A正确。第4题，此日，该地出现极昼现象，且位于北半球，故太阳视运动轨迹在地平圈的投影位于地平圈以内；子夜时太阳出现在正北方向，太阳高度较低，与地平圈间隔较小；正午时，太阳出现在正南方向，太阳高度角较大，与地平圈间隔较大，故该地太阳视运动轨迹在地平圈的投影最可能为④，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$