内容正文:
第一章
地球的运动
第1讲 描述运动的基本概念
06 太阳高度及其实践意义
高频考点
第1讲 描述运动的基本概念
1.太阳高度与正午太阳高度的区别
太阳光线与地平面之间的夹角,叫作太阳高度角,简称太阳高度。一天中太阳东升西落,日出时太
阳位于地平线上,高度为0°;然后越升越高,正午达到一天中太阳高度最大值,称为正午太阳高度;然后越
落越低,日落时太阳也位于地平线上,高度又变为0° 。
2.正午太阳高度的分布规律
(1)纬度分布规律(近大远小)
结合正午太阳高度的计算公式:H=90°-纬度差,可知与太阳直射点纬度差越小,所求点正午太阳高
度越大,即距离太阳直射点所在纬线越近,正午太阳高度越大;反之越小(简记为“近大远小”)。由此可
以推知:
①一日内,同一纬线上各地正午太阳高度相同。
第1讲 描述运动的基本概念
②正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两侧递减。
③关于太阳直射纬线南北对称的纬线上的点(即与该太阳直射纬线纬度差相同的点),正午太阳高度相
同。
典型日期,正午太阳高度纬度分布规律:北半球夏至日,太阳直射北回归线,正午太阳高度从北回归
线向南北两侧递减;同理,北半球冬至日,正午太阳高度从南回归线向南北两侧递减;二分日,正午太阳高
度从赤道向南北两侧递减。
第1讲 描述运动的基本概念
(2)季节变化规律(来增去减)
由“近大远小”规律可以进一步推知:太阳直射点向本地所在纬线移来,正午太阳高度增大,反之
减小(简记为“来增去减”)。如下图中A点位于北回归线以北地区,在北半球夏至日(即太阳位于图中1
处时)距离太阳直射纬线最近,正午太阳高度达到最大值,随着太阳由1处向3处移动,A点距离太阳直射
的纬线越来越远,其正午太阳高度越来越小,到北半球冬至日(即太阳位于图中3处时)达到一年中最小
值。
第1讲 描述运动的基本概念
1.正午太阳高度的计算方法
正午太阳高度是正午太阳光线与地平面的夹角。如下图,P点地方时为12时,H即P点的正午太阳高
度。
因到达地球的太阳光线近似为平行光线,所以H与∠1互为内错角。又因OP垂直于P地的地平面,则
在直角三角形中,∠1=90°-∠2,其中∠2=θ-δ(即太阳直射点和所求点的纬度差)。所以正午太阳高度的
计算公式为:H=90°-纬度差。其中,H为所求点的正午太阳高度;纬度差是某地的地理纬度与当日太阳直
射点的纬度之间的差值(当所求点与太阳直射点在同一个半球时,纬度差为两地纬度数之差;当所求点
与太阳直射点不在同一个半球时,则纬度差为两地的纬度数之和,简记为“同减异加”)。
第1讲 描述运动的基本概念
P点夏半年正午太阳高度计算
第1讲 描述运动的基本概念
2.正午太阳高度的实际应用
(1)利用正午太阳高度确定地方时:某地太阳高度达到一天中的最大值时,就是该地一天中的正午时刻,
此时该地的地方时为12时。
(2)利用正午太阳高度确定当地的地理纬度: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(计算结果一般为两个),然后再结合
正午太阳的方位或者区域地理的相关知识确定当地的地理纬度。
(3)利用正午太阳高度确定楼间距、楼高:为了更好地保障各楼层都有良好的采光,楼与楼之间应当保
持适当距离。以北回归线以北地区为例,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=h·cotH(如图甲)。
(4)利用正午太阳高度调整太阳能热水器的倾角:为了更好地利用太阳能,应不断调整太阳能热水器与
第1讲 描述运动的基本概念
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的关系为α+β=90°(如图
乙)。
勘破疑难
太阳高度本质上是太阳光和地面的夹角角度,某一地点地平面是稳定的,则太阳高度只受太阳光线的影
响。一天之内,正午太阳高度最大。一年之内正午太阳高度与距离太阳直射纬线的远近相关,距离越
近,正午太阳高度越大。
第1讲 描述运动的基本概念
典例 北京(40°N)某中学研究性学习小组,设计了可调节的窗户遮阳板,实现了教室良好的遮阳与采
光。下图示意遮阳板设计原理。据此完成下题。
当遮阳板收起,室内正午太阳光照面积达一年最大值时,北京正午太阳高度约为 ( )
A.26.5° B.50° C.73.5° D.90°
A
第1讲 描述运动的基本概念
思维建构
解析 冬至日时,北京正午太阳高度达到最小,按照正午太阳高度计算公式:H=90°-纬度差,计算可得北
京正午太阳高度H=90°-(23.5°+40°)=26.5°。故选A。
第1讲 描述运动的基本概念
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