考点14 正午太阳高度

作者：地理人来源：未知时间：2024-02-12 阅读：次字体：大中小在线投稿

考点1　正午太阳高度

(2022·浙江6月选考)我国某中学生在学校附近通过天文观测，绘制出北极星光线与正午太阳光线之间夹角α的年变化曲线，下图为该曲线示意图。读图，完成(1)～(2)题。

(1)符合“昼变短，夜比昼长”条件的时段是(　D　)
A．甲至乙　 B．乙至丙
C．丙至丁 D．丁至戊
(2)丙日，对应的北极星光线和正午太阳光线位置关系正确的是(　C　)

A．① B．②
C．③ D．④
解题关键　北极星光线与地面的夹角为当地的纬度；北半球北极星光线与正午太阳光线的夹角α，在夏至日达到最小值，冬至日达到最大值。
解析：第(1)题，北极星光线与地面的夹角为当地的纬度，正午太阳高度在夏至日达到最大值，北半球北极星光线与正午太阳光线的夹角α，在夏至日达到最小值，冬至日达到最大值。根据图示信息可知，丙为夏至日，甲、戊为冬至日，乙为春分日，丁为秋分日，北半球符合“昼变短，夜比昼长”的是秋分日到冬至日，是图中的丁至戊，D正确。第(2)题，丙为夏至日，太阳直射点位于北回归线，北极星光线与地面的夹角为当地纬度，正午太阳高度为90°减去所在地与北回归线的纬度差，所以夏至日北极星光线与正午太阳高度的和为113.5°，①④错误；②图中北极星光线与地面的夹角为58°，当地纬度为58°N，我国最北端纬度位置约为53°N，不符合，②错误；③图中北极星光线与正午太阳高度的和为113.5°，且北极星与地面的夹角为36°，纬度位置为36°N，符合我国的纬度范围，③正确。故选C。

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．正午太阳高度变化规律的判断
(1)看直射点的位置，比较正午太阳高度大小
记忆口诀“远小近大”：即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。
(2)看直射点的移动，确定正午太阳高度的变化
记忆口诀“来增去减”：即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。如下图所示：

正午太阳高度的周年变化规律
(3)看区域位置，归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律

回归线之间	正午太阳高度最大值为90°，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值
回归线上	正午太阳高度最大值为90°，一年中只有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值
回归线至极点之间	正午太阳高度最大值小于90°，一年中只有一个正午太阳高度最大值回归线与极圈之间　极圈与极点之间

(4)看纬度位置，总结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回归线至极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同(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′。
3．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。北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(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(无日影)。

(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

集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度角互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳。
角度1 正午太阳高度的计算
(2021·江苏卷)如图为2016年12月8日游客在悉尼(33°55′S，150°53′E)15时15分拍摄的照片。据此完成1～2题。(南北回归线按23.5°计算)

1．该日悉尼的正午太阳高度角大约是(　D　)
A．32°    B．58°    C．66°    D．79°
解析：南北回归线的纬度是23.5°，太阳直射点在回归线之间移动，大概四天移动1°，12月22日太阳直射点在23.5°S附近，故12月8日太阳直射点位于南回归线以北约3.5°，可求出当日太阳直射20°S附近，结合正午太阳高度角计算公式H＝90°－∣纬度差∣(纬度差是指某地的地理纬度与当日直射点所在纬度的差值)，悉尼的正午太阳高度角约是H＝90°－|纬度差|＝90°－(33°55′－20°)＝76°05′，D最接近。故选D。
2．此时月球的方位(　A　)
A．偏东                                                          B．偏南
C．偏西                                                          D．偏北
解析：悉尼位于太阳直射点以南，正午太阳在正北方向。材料信息表明，此时是15时15分，太阳位于西北方向，物影位于东南方向，观察图中物影与月球方位可知，在朝向东南方向(物影朝向)向左偏转一个锐角即可正面面对月球，表明此时月球的方位偏东，A正确。

角度2 正午太阳高度的变化规律
3．(2021·北京卷)下图示意北纬27°附近部分地点某年的平均气温。某地理小组连续多日在该纬线附近同一地点用木杆测量正午太阳高度角，记录的木杆影长数值先增大、后减小。该小组测量影长的时间段是(　D　)

A．立春—惊蛰 B．芒种—小暑
C．白露—寒露 D．大雪—小寒
解析：根据信息“木杆影长数值先增大、后减小”可知，立春到惊蛰时期，太阳直射点往北移动，旗杆影子一直变短，A错误；芒种—小暑时，为6月5日前后到7月初，此期间杆影应该先变短后变长，B错误；白露—寒露期间，太阳直射点从北半球往南半球移动，此期间杆影一直变长，C错误；大雪—小寒期间，太阳直射点位于南半球，先往南移动，再往北移动，此期间木杆影长数值先增大、后减小，D正确。

角度3 正午太阳高度的应用
(2021·山东卷)某日，小李在某地(40°N，110°E)广场游玩时，发现广场平面图中的指向标模糊不清(图a)，他通过观测广场石柱影子的长度和方向(图b)，确定了平面图的指向标。据此完成4～5题。

4．该广场平面图的指向标应该是图c中的(　B　)
A．①                                                              B．②    C．③     D．④
解析：该广场位于110°E，当北京时间12：10，当地地方时为11：30，太阳位于南偏东，影子朝北偏西方向，指向标为图c中的②，B正确。
5．一周后的相同时刻，小李再次测量发现该石柱的影长变长，则第二次观测日期可能在(　C　)
A．2月16日前后                                          B．5月8日前后
C．8月20日前后                                          D．11月10日前后
解析：该地位于40°N，太阳直射点位于赤道上时，该地正午太阳高度为50°；根据图中石柱高度和影长可算出此时太阳高度略大于60°，大于春分日的正午太阳高度50°，说明太阳直射点在北半球，2月16日和11月10日前后，太阳直射点在南半球，A、D排除；影长变长，说明正午太阳高度减小，太阳直射点向南移，5月8日前后，太阳直射点向北移，B错误；8月20日前后，太阳直射点向南移，正午影子变长，C正确。