正午太阳高度角

正午太阳高度角

一、考纲透析

1．通过读图能正确分析正午太阳高度角变化的规律；

2．牢记正午太阳高度角计算的公式；

3．能用正午太阳高度的计算原理，解决生活中的实际问题，如确定楼间距、调整太阳能热水器的倾角等。

二、体验高考

(2011年高考安徽文综)下图为某地住宅建筑冬夏正午日照示意图。完成1～2题。

1．该地可能是()

A．刚果盆地B．撒哈拉沙漠南缘

C．巴西高原D．北美洲五大湖地区

2．仅考虑地球运动，图示窗户、屋檐搭配对室内光热的影响有()

①利于夏季遮阳、冬季采光

②冬至到春分，正午室内的日照面积逐渐增大

③春分到夏至，正午屋檐的遮阳作用逐渐增强

④利于减少室内能源消耗

A．①②③B．①②④

C．①③④D．②③④

（2007年宁夏文综）我国某校地理兴趣小组的同学，把世界上四地年内正午太阳高度变化及方向绘成简图（图3）。

回答3～4题。

3.可能反映学校所在地正午太阳高度年变化及方向的是

A．①B．②C．③D．④

4.当②地正午太阳高度达到最大时

A．地球公转速度较慢

B．其他三地正午太阳所在方向不同

C．该学校所在地天气炎热

D．太阳在地球上的直射点将北返

三、自建基础

1．太阳高度角

（1）太阳高度角的概念：与之间的夹角。

昼半球的等太阳高度线分布图

（2）某日太阳高度的全球变化规律

由向递减，直至晨昏圈上为°，

呈分布。

（3）某日某地太阳高度日变化

日出时，太阳高度为；日出以后，太阳高度；

（地方时点)，太阳高度达最大；正午以后，

太阳高度；日落时，太阳高度为。

南北极点的太阳高度在一天中(极夜除外)。

2．正午太阳高度角

（1）正午太阳高度角的概念：一天中太阳高度最值出现在，称为正午太阳高度角。

（2）纬度变化规律

同一时刻，正午太阳高度自所在纬线向南北两侧递减。

例：冬至日从向南北两侧递减。

（3）季节变化规律

夏至日，及其地区达一年中最大值，半球达年内最小值。

冬至日，及其地区达一年中最大值，半球达年内最小值。

即什么时间离太阳直射点，什么时间正午太阳高度就；什么时间太阳直射点向该地

接近，什么时间该地太阳高度就；反之，则相反。

3．正午太阳高度的计算

(1)图解法

当太阳直射点位于N时，求M地正午太阳高度。

①过M点作太阳直射点光线的。

②连接M和地心并延长，作其垂线，即地平面，则H即为。

③H＝90°－

(2)公式法

一地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算：H＝90°－。

公式中H为正午太阳高度，φ为所求地点地理纬度，永远取值，δ为直射点纬度，当地半

年取正值，半年取负值。

【特别提醒】利用图示法非常便捷

如图所示：当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度是：

HA＝90°－弧AB＝90°－＝

当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度是：

HC＝90°－弧BC＝90°－＝

四、总结提高

1．利用正午太阳高度确定地方时或当地的地理经度；

当某地太阳高度达到一天中的最大值时，就是一天的正午时刻，此时该地的地方时为12时。

例：某地理兴趣小组利用测影子长短的方法来测量我校的经度，发现一天中某直立竹竿的影子在北京时间12:24时

最短，请问我校所在的经度是多少？（114°E）

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“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。

例：我国一位中学生在某一天观测太阳高度的变化，当他在P点测到太阳高度最大值出现时，刚好是北京时间12

时40分，此时的太阳高度h=36°34′,若当天为冬至日，这位中学生的经纬度位置是？（30°N，110°E）

3．利用正午太阳高度确定房屋的朝向；

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，正午时太阳

位于南方，房屋朝向南方；南回归线以南的地区，正午时太阳位于北方，房屋朝向北方。

4．利用正午太阳高度确定日影长短及方向；

（1）日影的长短

结论：正午太阳高度角越大，日影越短。直射时影长为零。

（2）正午日影的朝向

位于直射点以北地区，正午日影朝北；位于直射点以南地区，正午日影朝南。（南北极点除外）

结论：北回归线以北地区，一年中正午人影始终朝北，南回归线以南地区正午人影始终朝南，南北回归线之间的地

区，正午人影在：直射点在该地以南时候朝北，直射点在该地以北时候朝南。

讨论：分析北京（40°N）一年之内正午日影的朝向是(正北),

日影长短变化的规律是：冬至日最长，夏至日最短。

分析悉尼（33°S）一年之内正午日影的朝向是(正南),

日影长短变化的规律是：冬至日最短，夏至日最长。

5．利用正午太阳高度确定楼距和楼高；

计算原理：tanH=h/LL：楼间距H：正午太阳高度h：楼房高度

对于北回归线及其以北地区来说，只要冬至日不被挡住的话，全年就不会被挡住。对于南回归线及其以南地区，只

要夏至日不被挡住，全年就不会被挡住。

例：在北京（40°N）楼高为h的楼房北侧新建一楼房，要使新楼房底层全年正午都能见到阳光，则两楼之间的距

离应不小于？(°）

6．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

和正午太阳高度角的关系为α＋h＝90°(如图乙)。

例：小明通过研究发现当太阳能热水器集热板和太阳光线垂直时吸收效果最好。为此他对原来太阳能热水器的固定

支架进行了改装，变为可调节的支架，以便在每天正午时达到与太阳光线垂直。请问：北纬30°某地太阳能热水器

集热板和地面的夹角在冬至日和夏至日分别应为多少？（冬至日：53°26′夏至日：6°34′）

7．利用正午太阳高度判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度

一般情况下，由于向阳坡正午太阳高度大，得到的光热多，背阳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。

8．【技巧点拨】正午太阳高度的年变化幅度

在南北回归线之间的地方，其正午太阳高度的年变化幅度ΔH＝23°26′＋Φ(Φ为当地纬度)；在回归线与极圈之

间的地方，其正午太阳高度的年变化幅度恒为46°52′；从极圈到极点之间的地方，其正午太阳高度年变化幅度从

46°52′逐渐降低至23°26′，任一纬度Φ的正午太阳高度年变化幅度ΔH＝90°－Φ＋23°26′。

五、精题砺剑

Ⅰ、基础自测

1．某学校地理兴趣小组外出考察，如图3—6，在a地正午太阳高度最大时，用测角器测当地的地理纬度，此时学

生手表指针为18时20分（北京时间），a的地理位置坐标为（）

°E，36°34′S°E，53°26′N

°E，53°26′S°E，36°34′N

洛阳（112°E，350°N）一学生对太阳能热水器进行了改造（如图3—7），把热水器装在一个大玻璃箱中，并

将支架改造成活动方式。据此回答2～4题。

2．9月23日，为使热水器有最好的效果，调节支架使热水器吸热面与地面的夹角为（）

°26′°°34′°

3．下列地区中，使用太阳能热水器效果最好的是（）

A.海口B.重庆C.拉萨D.吐鲁番

4．当热水器的吸热面与地面夹角调节到最大值时（）

A.南太平洋漂浮的冰山较多

B.松花江正值第一次汛期

C.黄土高原上流水的侵蚀作用最为强烈

D.澳大利亚农田中的小麦开始返青

5．图3—8中四条曲线分别表示A、B、C、D四地，6月22日太阳高度的全天变化情况，据此判断下列各选项中，

对四地纬度位置的说法与图示情况相符合的是（）

①°26′N°52′N°34′N°N

②°N°34′N°26′N°

③°°26′N°N°34′N

④°26′N°52′N°N°34′N

图3—9是我国西藏某地6月22日太阳高度的日变化示意图（未考虑海拔等因素）。据此回答6～7题。

6．该地的地理坐标为（）

°N，90°E°52′N，105°E

°26′N，120°E°52′N，150°E

7．此地最高气温一般出现在北京时间（）

：00：00：00：00

8．如图3—2所示的日期，下列地点：北京（39°54′N），新加坡（1°N），汕头（23°26′N），海口（20°N），

正午太阳高度角从大到小排列正确的是（）

A.新加坡、海口、汕头、北京

B.北京、汕头、海口、新加坡

C.汕头、海口、北京、新加坡

D.汕头、海口、新加坡、北京

9．北纬38°一开阔平地上，在楼高为H的楼房北面盖新楼，欲使新楼底层全年太阳光线不被遮挡，两楼距离不小

于（）

(90°-38°)(90°-38°°)

(90°-38°)(90°-38°°)

读某地正午太阳高度年变化情况图，回答10～11题。

10．该地位于()

A．南半球温带地区B．北回归线以北地区

C．0°～°N之间D.0°～°S之间

11．图中P点表示的这一天()

A．太阳直射南回归线B．北半球纬度越高昼越长

C．太阳直射赤道D．地球公转速度最慢

12．读图3—10，图中ED为昏线，读后回答下列问题。

（1）此时太阳直射点的地理坐标是。

（2）A、B两地正午太阳高度角较大的是，A、B两地日出较早的。

（3）此时赤道上昼的范围是。

（4）为使地处32°N的太阳能热水器最大限度地利用太阳光能，这一天应将太阳能热水器的真空管平面与楼顶之

间的夹角α调整为。

13．夏至日北京时间下午１时整，我国某中学地理兴趣小组在某地观测到旗杆的影长最短，并测得太阳光线与地平

面的夹角约为°。完成下列要求

(1)该地的纬度是________，经度是________。

(2)图12是四幅该日太阳高度日变化曲线图，其中与当地情况相符的图是________(填代号)。

(3)北京时间下午3时，该兴趣小组在该地借助太阳的位置用手表确定正南方向(表面朝上)。下图所示四种方

法中正确的是________(填代号)。

Ⅱ、能力提升

1．下图为地球公转轨道示意图。地球从甲运行到乙期间，重庆的正午太阳高度()

A．逐渐减小B．逐渐增大

C．先减小后增大D．先增大后减小

下图中①②③为地球上某时刻太阳高度等值线。据此回答2～3题。

2．该日，地球上昼长达最大值的地区是()

A．北半球B．北回归线

C．北回归线及其以北地区D．北寒带

3．②线的太阳高度值是()

A．°B．47°

C．43°D．°

下图为北半球某地一年内正午太阳高度不同值出现的频次图(实线和黑点代表实际存在)，下表为我国夏半年各节气

太阳直射点的纬度统计表。读图和表，完成4～6题。

4．该地纬度为()

A．3°26′NB．10°N

C．20°ND．23°26′N

5．该地夏至日正午太阳高度值在一年内出现的频次为()

A．1次B．2次

C．3次D．4次

6．下列时段与该地出现正午太阳高度频次最大时段相吻合的是()

A．春分至立夏B．芒种至小暑

C．小满至夏至D．小暑至处暑

tan35°≈tan45°=1tan60°≈

7．房地产开发商在某城市（北纬30度）建造了两幢商品住宅楼（图3—3），某个居民买到了北楼一层的一套房子，

于春节前住进后发现正午前后太阳光线被南楼挡住，请问房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约是（）

个月个月个月个月

8．为使北楼所有朝南房屋在正午时终年都能被太阳照射，那么在两幢楼间距不变的情况下，南楼的高度最高约为

（）

米米米米

9．读图，某经线上有一点M，虚线为过M点地面垂直线，L1、L2分别是二至日正午太阳光线。当角α、β之差小

于6°时，M点的纬度范围是()

A．3°N～3°S

B．6°N～°N

C．3°N～°N或3°S～°S

D．°S～°S或°N～°N

下图为6月22日与12月22日地球表面四地正午太阳高度。读图回答10～11题。

10．四地按地球自转线速度由大到小排列，依次是()

A．甲、乙、丙、丁B．乙、丙、丁、甲

C．丙、丁、甲、乙D．丁、甲、乙、丙

11．四地自北向南排列，依次是()

A．甲、乙、丙、丁B．甲、丙、丁、乙

C．丁、乙、丙、甲D．甲、丙、乙、丁

12．根据下列资料回答问题，日晷是古代的一种测时工具，其测时原理是利用太阳照射下，物影的移动来指示时间。

日晷由晷盘和晷针组成，可分为赤道日晷、地平日晷等不同种类。赤道日晷晷盘应与地球赤道平行。晷针要垂直穿

过晷盘中心，并指向正北、正南方向。晷针针影在晷盘上移动的角度与太阳在天空中移过的角度是一致的。

某科技馆(29°36′N，106°00′E)拟建造一座赤道日晷。请完成下列问题。

(1)此科技馆位于________。(填写正确项的字母)

A．兰州市B．重庆市C．贵阳市D．武汉市

(2)在安装日晷时，首选选择一块平坦的地方安放日晷底座。晷盘与底座水平面的夹角应为_______。[来源:学_

科_网]

(3)当晷针影恰好在晷针的正下方时，当地时间为_________时。

(4)冬至日，当晷针影恰好与晷针正下方的刻度线重合时，此地的太阳高度角是________。

13．下图中①②③④四条曲线分别代表北半球夏半年某日四地的太阳高度日变化过程(图中h为一已知量)。读图，

回答下列问题。

(1)②表示的地点是________，判断理由是

________________________________________________________________________

______________________。

该地夏半年正午太阳高度值h的变化范围是________。

(2)这一天，太阳直射点的纬度是________。

(3)四地中，发生极昼现象的是________地。这一天发生极昼现象的地区是________________。

(4)④表示的地方是________，判断理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)该日③、④两地的正午太阳高度数值H1为________，H2为________。

(6)四地的纬度按从高到低排列，正确的是()

A．④①③②B．④③①②

C．②①③④D．②③①④

【参考答案】

体验高考：1-4DCCD

自建基础：1.（1）太阳光线地平面（2）直射点四周0°同心圆（3）0°增大正午12

减小0°不变

2.（1）大正午（2）太阳直射点

南回归线（3）北回归线以北南南回归线以南北近大增大

3.（1）平行光线正午太阳高度角(φ－δ)

（2）|φ－δ|正夏冬

【特别提醒】(40°－10°)60°(10°＋23°26′)56°34′

基础自测：

1-5BDCA26-11ADCDDA12.（1）23°26′N，110°W（2）AB（3）160°E～180°～20°W（4）

8°34′13.(1)39°56′(40°)N105°E

(2)b(3)a

能力提升：1-5BACCC6-11BCBABD12.(1)B(2)60o24′(3)12时(4)36o58′

13.(1)北极点北半球夏半年北极点每天正午太阳高度整日几乎不变0°

北纬(90－h)°及其以北地区(4)赤道赤道上终年昼夜平分

(5)2h°(90－h)°(6)D