正午太陽高度角的變化及應(yīng)用2015

你注意過一天中人的影子朝向和長(zhǎng)短變化嗎？它有何變化規(guī)律？正午太陽高度的變化規(guī)律及其應(yīng)用太陽光線S夜半球N南西北東地平面球面上(正午太陽高度)地平面上（太陽高度)是指太陽入射方向和地平面之間的夾角

是指一天中最大的太陽高度，即地方時(shí)為12點(diǎn)的太陽高度角

溫馨提示：找12:00經(jīng)線找切線——地平面找太陽光線與地面的夾角正午太陽高度角A2.正午太陽高度角變化的原因正午太陽高度角變化地球傾斜著身子繞太陽公轉(zhuǎn)黃赤交角太陽直射點(diǎn)移動(dòng)太陽直射點(diǎn)20°S0°20°N40°N40°S90°70°70°50°50°正午太陽高度角H三.正午太陽高度角的變化規(guī)律（同時(shí)-----不同地）20°S0°20°N40°N40°S60°S90°70°70°50°50°30°30°正午太陽高度角H80°S某一天，正午太陽高度角的緯度分布規(guī)律：

直射點(diǎn)所在的緯度正午太陽高度角為90°，正午太陽高度角由直射點(diǎn)所在緯度向南北兩側(cè)遞減。太陽直射

，赤道正午太陽高度角為

，正午太陽高度由

向南北兩側(cè)遞減。赤道90°赤道二分二至日，各緯度正午太陽高度角的分布規(guī)律春秋分：

正午太陽高度自北回歸線向兩側(cè)遞減。夏至日（6.22前后）北回歸線

正午太陽高度自南回歸線向兩側(cè)遞減。冬至日（12.22前后）南回歸線3.正午太陽高度的季節(jié)分布規(guī)律SN0°23°26′s23°26′N規(guī)律：離太陽直射點(diǎn)近，正午太陽高度大

離太陽直射點(diǎn)遠(yuǎn)，正午太陽高度小季節(jié)變化規(guī)律（同地-----不同時(shí)）夏至日夏至日：北回歸線及其以北達(dá)到一年中最大值

南半球達(dá)到一年中最小值。冬至日：南回歸線及其以南達(dá)到一年中最大值

北半球達(dá)到一年中最小值。冬至日南北回歸線之間：一年兩次最大值；一次最小值（赤道一年兩次最小值）13SN23°26′N40°N夏至日正午太陽高度（角）的計(jì)算H

=90°—兩點(diǎn)緯度差

緯度差（所求地點(diǎn)與直射點(diǎn)的緯度間隔）同“減”異“加”

計(jì)算40°N在冬至日、夏至日的正太陽高度（角）?“懂”規(guī)律SN40°N23°26′S冬至日H=73°26′H=26°34′14（1）這一天，正午太陽高度角的變化規(guī)律是：

；

；

。說變化【解題思路】由北回歸線向南北兩側(cè)遞減南半球?yàn)橐荒曛凶钚≈当被貧w線及其以北達(dá)到了一年最大值

說極值（最大與最?。┱抑碧柹潼c(diǎn)

（2）將A、B、C、D四點(diǎn)按正午

太陽高度由大到小排列：

C>D>A>B公式法找太陽直射點(diǎn)近大遠(yuǎn)小（緯度差）OR讀圖回答下列問題：“會(huì)”應(yīng)用之習(xí)題篇太陽射點(diǎn)C15二、太陽高度的日變化規(guī)律：1、

極點(diǎn)上：在極晝期間，太陽高度在一天之內(nèi)沒有變化，其太陽高度始終等于太陽直射點(diǎn)的緯度，如下圖甲；2、非極點(diǎn)地區(qū)：太陽高度在一日之內(nèi)是有變化的，一天之內(nèi)有一個(gè)最大值，即當(dāng)?shù)氐恼缣柛叨?，如下圖乙。①位于極晝區(qū)的極點(diǎn)的太陽高度一天不變，且等于直射點(diǎn)的緯度。②正好出現(xiàn)極晝的緯線上各地，日出和日落時(shí)太陽高度為0，正午時(shí)太陽高度最大。③極晝區(qū)除極點(diǎn)和正好出現(xiàn)極晝的緯線上各地外，各地太陽高度均在0°以上，且0時(shí)最小，12時(shí)最大④赤道上正午太陽高度與直射點(diǎn)緯度互余，6點(diǎn)日出，8點(diǎn)日落，日出、日落時(shí)太陽高度為0°，晝長(zhǎng)為12小時(shí)⑤太陽直射點(diǎn)所在緯度，正午時(shí)太陽高度為90°。三．正午太陽高度的年變化規(guī)律在南北回歸線之間的地方，其正午太陽高度的年變化幅度ΔH＝23°26′＋Φ(Φ為當(dāng)?shù)鼐暥?；在回歸線與極圈之間的地方，其正午太陽高度的年變化幅度恒為46°52′；從極圈到極點(diǎn)之間的地方，其正午太陽高度年變化幅度從46°52′逐漸降低至23°26′，任一緯度Φ的正午太陽高度年變化幅度ΔH＝90°－Φ＋23°26′。四.正午太陽高度相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用23°26′73°26′90°66°34′地方時(shí)太陽高度41681224201.確定地方時(shí)當(dāng)某地太陽高度達(dá)一天中最大值時(shí)，當(dāng)?shù)氐牡胤綍r(shí)是12時(shí)?！镜湫屠}】圖為我國(guó)西藏某地6月22日太陽高度的日變化示意圖（未考慮海拔等因素）。據(jù)此判斷該地的地理坐標(biāo)為（）A.30°N，90°E B.16°52′N，105°EC.23°26′N，120°ED.36°52′N，150°EA為了獲得最充足的太陽光照，各地房屋的朝向與正午太陽所在的位置有關(guān)。

北回歸線以北的地區(qū)，正午太陽位于南方，房屋朝南；南回歸線以南的地區(qū)，正午太陽位于北方，房屋朝北。2．確定房屋的朝向南北東西西北東北東南日出日落上午中午下午中午影子下午影子樓房3、判斷正午日影長(zhǎng)短及朝向南北東西西北東北東南日出日落上午中午下午中午影子下午影子樓房【規(guī)律總結(jié)】太陽方位和日影朝向正好

。相反地面①正午太陽高度大小與日影長(zhǎng)短直射點(diǎn)無影子影子較長(zhǎng)影子更長(zhǎng)3、判斷正午日影長(zhǎng)短及朝向【規(guī)律總結(jié)】距離太陽直射點(diǎn)越近，正午太陽高度角

，物體的影子

；距離直射點(diǎn)越遠(yuǎn)，正午太陽高度角

，物體的影子

。地面直射點(diǎn)無影子影子較長(zhǎng)影子更長(zhǎng)越大越短越小越長(zhǎng)日影判斷：正午日影的年變化。

①北回歸線以北的地區(qū)正午的日影全年朝向

（北極點(diǎn)除外）；②南回歸線以南的地區(qū)，正午的日影全年朝向

（南極點(diǎn)除外）；③回歸線之間日影朝向

。方向

正北正南時(shí)南時(shí)北當(dāng)太陽直射點(diǎn)位置一定時(shí)，如果我們能夠知道當(dāng)?shù)氐恼缣柛叨?，就可以根?jù)“某地與太陽直射點(diǎn)相差多少緯度，正午太陽高度就相差多少度”的規(guī)律，求出當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥取?．判斷所在地區(qū)的緯度5、房地產(chǎn)開發(fā)中前后樓間距與樓高的關(guān)系樓高H與樓間距最小值L（保證冬至日或當(dāng)?shù)卣缣柛叨茸钚r(shí)后樓能夠得到光照）的關(guān)系是：tanα=H/L（α為冬至日的正午太陽高度）HLα前樓后樓——以北半球?yàn)槔凉M足一年中太陽高度角最小時(shí)，后面樓房底層可見到太陽光B.樓高H與樓間距最小值L的關(guān)系是：tanα=H/L（α為冬至日的正午太陽高度）C.樓高相同條件下，全球樓距從赤道向南北兩極遞增；緯度越高樓距越大。樓間距、樓高計(jì)算太陽太陽αLh太陽為了更好地保證各樓層都有良好的采光，樓與樓之間應(yīng)當(dāng)保持適當(dāng)距離。課題一:正午太陽高度與建筑物的采光問題

北緯38°一開闊平地上，在樓高為H的樓房北面蓋新樓，欲使新樓底層全年太陽光線不被遮擋，兩樓距離不小于某地正午太陽高度的大?。篐=90°-｜φ-δ｜式中H為正午太陽高度；φ為當(dāng)?shù)鼐暥?，取正值；δ為太陽直射點(diǎn)的緯度，當(dāng)?shù)叵陌肽耆≌?，冬半年取?fù)值。A.Htan(90°-38°)B.Htan(90°-38°-23.5°)C.Hcot(90°-38°)D.Hcot(90°-38°-23.5°) 【典型例題】某地一幢樓，冬至日正午影長(zhǎng)與樓高相等，據(jù)此完成下列各題：1.該地正午太陽高度是（）A.23o26′B.66o34′C.90oD.45o2.該地的緯度是（）①23o26′N②21o34′N③25o26′S④68o26′SA.①②B.②③C.③④D.②④DDαH傾角α（1）6.計(jì)算熱水器的安裝角度水箱調(diào)節(jié)桿集熱管正午太陽正午太陽光線太陽能熱水器示意圖集熱板應(yīng)與太陽光線垂直，才能最大效益獲得太陽輻射能量。

安裝角度a=90°--H(正午太陽高度角)=當(dāng)?shù)啬橙照缣柛叨冉堑挠嘟?緯度間隔(即當(dāng)?shù)鼐暥群吞栔鄙潼c(diǎn)緯度的差值)。α（2）假如該熱水器安裝在武邑（40°N）

，則熱水器傾角α應(yīng)夏季大，還是冬季大？為什么？冬季大；因?yàn)槎镜恼缣柛叨冉切。瑑A角反而應(yīng)該更大。洛陽（112°E，35°N）一學(xué)生對(duì)太陽能熱水器進(jìn)行了改造（如圖3—7），把熱水器裝在一個(gè)大玻璃箱中，并將支架改造成活動(dòng)方式。據(jù)此回答下題。9月23日，為使熱水器有最好的效果，調(diào)節(jié)支架使熱水器吸熱面與地面的夾角為（）A.23°26′B.35°

C.66°34′ D.55°

在樓房布局時(shí)建議采用東北－西南向或西北－東南向(如下圖)，有什么好處？NSEW主要的目的是為了在正午時(shí)前樓不會(huì)影響后樓采光的情況下，減小樓間距，騰出更多的可利用土地。7.日照與街道方位8.太陽直射點(diǎn)與晝夜長(zhǎng)短的關(guān)系(1)太陽直射點(diǎn)所在的半球(該半球?yàn)橄陌肽?。晝長(zhǎng)夜短，緯度越高，白晝?cè)介L(zhǎng)；另一半球(冬半年)晝短夜長(zhǎng)，緯度越高，白晝則越短。(2)直射點(diǎn)的緯度越高，地球上各地晝夜相差越大，出現(xiàn)極晝極夜的范圍越大。太陽直射北回歸線時(shí)，北半球各地晝最長(zhǎng)，夜最短，北極圈及以內(nèi)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象，而南半球則晝最短，夜最長(zhǎng)，南極圈及以內(nèi)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象。太陽直射南回歸線時(shí)則相反。(3)赤道上全年晝夜等長(zhǎng)，春、秋分日全球晝夜等長(zhǎng)。(4)太陽直射的緯線或地區(qū)白晝不一定最長(zhǎng)。(5)晝夜長(zhǎng)短的變化，可借助下圖進(jìn)行直觀形象的記憶。①正午太陽高度越大，室內(nèi)陽光照射的面積

；正午太陽高度越小，室內(nèi)陽光照射的面積

。②北半球溫帶地區(qū)，為了利用太陽光照，窗戶一般都朝

開。9、陽光照射方向的問題越小越大南五.四季的更替1.四季劃分的依據(jù)晝夜長(zhǎng)短的變化正午太陽高度的變化各地太陽輻射量的不同季節(jié)的更替

在赤道兩側(cè)的低緯度地區(qū)，全年皆夏，沒有真正意義的冬季；極地附近的高緯度地區(qū)，全年皆冬，沒有真正意義的夏季；中緯度地區(qū)，四季變化最為明顯。2.季節(jié)的劃分（1）天文四季：是指從天文現(xiàn)象上看四季，主要是指正午太陽高度和晝夜長(zhǎng)短的季節(jié)變化。把二分二至作為四季的起點(diǎn)，夏季就是一年中白晝時(shí)間最長(zhǎng)、正午太陽高度最大的季節(jié)；冬季就是一年中白晝時(shí)間最短、正午太陽高度最小的季節(jié)；而春秋二季就是冬夏的過渡季節(jié)。歐美國(guó)家四季的劃分主要采取這種方式。（2）我國(guó)的傳統(tǒng)四季以二十節(jié)氣中的立春、立夏、立秋、立冬為起點(diǎn)，作為我國(guó)四季的劃分。（3）氣候四季為了使季節(jié)劃分與氣候變化相符合，現(xiàn)在北溫帶的許多國(guó)家在氣候統(tǒng)計(jì)上一般把3、4、5三個(gè)月作為春季，6、7、8三個(gè)月作為夏季，9、10、11三個(gè)月作為秋季，12、1、2三個(gè)月劃為冬季。六.五帶的劃分同一季節(jié)，晝夜長(zhǎng)短和正午太陽高度隨緯度的變化，使得太陽年總輻射量在地表具有從低緯向高緯遞減的規(guī)律。1.劃分標(biāo)志：有無太陽直射和極晝、極夜現(xiàn)象。無極晝極夜有極晝極夜有極晝極夜直射兩次無直射陽光無直射陽光太陽直射赤道（春秋分日）正東升正西落晨線昏線1、全球日出和日落方位3月21日—9月23日（夏半年）：太陽直射北半球太陽直射北半球，未出現(xiàn)極晝的地方均東北方向日出；西北方向日落。出現(xiàn)極晝的地方正北方向日出和日落。晨線昏線9月23日—3月21日（冬半年）：太陽直射南半球太陽直射南半球，未出現(xiàn)極晝的地方均東南方向日出；西南方向日落。出現(xiàn)極晝的地方正南方向日出和日落晨線昏線NNSSNS對(duì)某點(diǎn)來說，直射點(diǎn)在南正午太陽方位在南，直射點(diǎn)在北正午太陽方位在北。2、正午太陽方位的判斷1、太陽東升西落是地球自西向東自轉(zhuǎn)的結(jié)果2、在一年內(nèi)，只有二分日全球太陽東升西落北半球夏半年時(shí)，全球太陽東北升西北落南半球夏半年時(shí)，