地球运动专题地球运动专题正午太阳高度正午太阳高度H一、太阳高度和正午太阳高度一、太阳高度和正午太阳高度判断：判断：正午太阳高度一定是正午太阳高度一定是90；90一定是正午太阳高度。一定是正午太阳高度。(一一)概念概念1.定义定义00h9002.表现形式表现形式如：图如：图1、图图2太阳高度的时空分布太阳高度的时空分布ABNDCM60030000900002302666034NN66034SS绘出赤道、北回归线、南回归线、北极圈、北极点五地绘出赤道、北回归线、南回归线、北极圈、北极点五地夏至日的太阳高度日变化示意图夏至日的太阳高度日变化示意图（二）（二）太阳高度日变化太阳高度日变化E二、正午太阳高度的计算二、正午太阳高度的计算1.1.正午太阳高度的计算公式：正午太阳高度的计算公式：纬度差的计算：纬度差的计算：同半球相同半球相差差，异半球相，异半球相加加. .H =90H =90纬度差纬度差 即：即： H =90H =902.2.极昼区和极夜区：极昼区和极夜区：（1 1）极点：正午太阳高度等于直射纬度，且全天不变）极点：正午太阳高度等于直射纬度，且全天不变（2 2）刚刚好好出出现现极极昼昼的的纬纬度度：正正午午太太阳阳高高 度等于直射纬度的度等于直射纬度的2 2倍倍 （3 3）已已经经出出现现极极昼昼的的纬纬度度：正正午午太太阳阳高高度度与与零零时时太太阳阳高高度度的的和等于直射纬度的和等于直射纬度的2 2倍倍3.3.正午太阳高度的最值正午太阳高度的最值 例：下图为某地一天中太阳高度的变化图，回答下图为某地一天中太阳高度的变化图，回答12题。题。1该地的地理纬度是该地的地理纬度是A30NB75NC60ND8326N2该地一年中正午太阳高度最大值那一天的太阳高度日该地一年中正午太阳高度最大值那一天的太阳高度日变化曲线是下图中的变化曲线是下图中的0时的太阳高度为时的太阳高度为0，说明该地刚好发生极昼（即极昼，说明该地刚好发生极昼（即极昼区的最低纬度）。区的最低纬度）。极昼（极夜）区的最低纬度与直射点的纬度互余。极昼（极夜）区的最低纬度与直射点的纬度互余。极昼区最低纬度的正午太阳高度极昼区最低纬度的正午太阳高度=2X直射点的纬度直射点的纬度02326N2326S6634N6634S90N90S夏至日夏至日 二分日二分日 冬至日冬至日正午太阳高度的纬度变化正午太阳高度的纬度变化分布规律：由太阳直射点向南北两侧递减分布规律：由太阳直射点向南北两侧递减分布规律：由太阳直射点向南北两侧递减分布规律：由太阳直射点向南北两侧递减90例：读某地正午太阳高度角年变化折线图，回答：例：读某地正午太阳高度角年变化折线图，回答：根据该地正午太阳高度变化的规律，判断该地可能位于：根据该地正午太阳高度变化的规律，判断该地可能位于：A、北回归线以北地区、北回归线以北地区B、北回归线以南，靠近北回归线的地方、北回归线以南，靠近北回归线的地方C、南回归线至赤道之间、南回归线至赤道之间D、南回归线至南极圈之间的南温带、南回归线至南极圈之间的南温带B1 1可能反映该学校所在地正可能反映该学校所在地正午太阳高度年变化及方向的是午太阳高度年变化及方向的是A AB BC CD D2 2当当地正午太阳高度地正午太阳高度达到最大值时达到最大值时A A地球公转的速度较慢地球公转的速度较慢B B其他三地正午太阳所在方向不同其他三地正午太阳所在方向不同C C该学校所在地天气炎热该学校所在地天气炎热D D太阳在地球上的直射点将北返太阳在地球上的直射点将北返.CD1.1.确定时间：当某地太阳高度达到一天中的最大值时，此时日影最确定时间：当某地太阳高度达到一天中的最大值时，此时日影最短，当地地方时为短，当地地方时为1212时。时。 2 2. .确定纬度：确定纬度：H =90-H =90-纬差纬差( (所求点和直射点之间的纬度距离所求点和直射点之间的纬度距离) )；或；或者利用正午太阳方位判定者利用正午太阳方位判定。 3 3. .确定房屋朝向：北回归线以北的地区，正午太阳始终位于南方，确定房屋朝向：北回归线以北的地区，正午太阳始终位于南方，房屋朝南；在南回归线以南的地区，正午太阳始终位于北方，房屋房屋朝南；在南回归线以南的地区，正午太阳始终位于北方，房屋朝北。朝北。4 4. .判断日影长短及方向：正午太阳高度越高，日影越短，且日影方判断日影长短及方向：正午太阳高度越高，日影越短，且日影方向总是背向太阳。向总是背向太阳。5.5.计算楼间距：一般来说，纬度越低，楼间距越短；纬度越高，楼计算楼间距：一般来说，纬度越低，楼间距越短；纬度越高，楼间距越大。间距越大。6.6.计算热水器安装角度：要最大地利用太阳能计算热水器安装角度：要最大地利用太阳能, ,应使太阳能热水器应使太阳能热水器的集热面与太阳光热垂直。故热水器与地面的夹角等于该地与太阳的集热面与太阳光热垂直。故热水器与地面的夹角等于该地与太阳直射点的纬度差。直射点的纬度差。四、正午太阳高度的应用：四、正午太阳高度的应用：2.2.甲、乙、丙是地处不同纬度的三座房屋二至日的阳光照甲、乙、丙是地处不同纬度的三座房屋二至日的阳光照射情况（射情况（a a或或b b）。）。 对三地的位置判断正确的是（三地的位置判断正确的是（ ）A A三地都位于北半球三地都位于北半球B B甲地位于赤道与南回甲地位于赤道与南回归线之之间C C乙地位于南温乙地位于南温带D D丙地位于南温丙地位于南温带DBD正午太阳高度的应用正午太阳高度的应用-影子变化问题影子变化问题40N40N地区两地区两分两至日时分两至日时的太阳视运的太阳视运动轨迹图动轨迹图v直射点纬度正午日直射点纬度正午日影缩短为零影缩短为零一一天中，正午天中，正午日影最短，日出日落日影最短，日出日落时日影最长。时日影最长。日影判断日影判断日影的日变化日影的日变化夏半年：日出、上午、正午、下午、日落冬半年：日出、 上午、正午、下午、日落极昼区: 日出、正午、日落日影判断：正午日影的年变化日影判断：正午日影的年变化正午日影方向：正午日影方向：直射纬线以南直射纬线以南向正南；向正南；直射纬线以北直射纬线以北向正北向正北回归线之间：有时向正南，回归线之间：有时向正南，有时向正北，但出现的频率不同有时向正北，但出现的频率不同有极夜的地区正午无日影。有极夜的地区正午无日影。 2、季节变化规律、季节变化规律南回归线及其以南地区南回归线及其以南地区南回归线及其以南地区南回归线及其以南地区北回归线及其以北地区北回归线及其以北地区北回归线及其以北地区北回归线及其以北地区达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最大达到全年最大达到全年最大达到全年最大90 N 2326 N 0 2326 S 90 S同一地点同一地点，正午太阳高度正午太阳高度随随季节季节的变化的变化90 N 2326 N 0 2326 S 90 SP达到全年最大达到全年最大达到全年最大达到全年最大达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小P2、季节变化规律、季节变化规律南回归线至赤道之间地区南回归线至赤道之间地区南回归线至赤道之间地区南回归线至赤道之间地区北回归线至赤道之间地区北回归线至赤道之间地区北回归线至赤道之间地区北回归线至赤道之间地区达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最大达到全年最大达到全年最大达到全年最大90 N 2326 N 0 2326 S 90 S同一地点同一地点，正午太阳高度正午太阳高度随随季节季节的变化的变化90 N 2326 N 0 2326 S 90 SP达到全年最大达到全年最大达到全年最大达到全年最大达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小P2、季节变化规律、季节变化规律赤道地区赤道地区赤道地区赤道地区达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小达到全年最小90 N 2326 N 0 2326 S 90 S同一地点同一地点，正午太阳高度正午太阳高度随随季节季节的变化的变化P达到全年最大达到全年最大达到全年最大达到全年最大同一地点，离最大正午太阳高度所处日期越近，同一地点，离最大正午太阳高度所处日期越近，当日正午太阳高度越大。当日正午太阳高度越大。 正午太阳高度正午太阳高度角角越越大大，日，日影影越越短短，正午太阳高度，正午太阳高度角角越越小小，日，日影影越越长长。且且影影子的方子的方向与向与太阳太阳光光照射来的照射来的向相反向相反。北回归线以北的地区，正午的。北回归线以北的地区，正午的日影冬至日最长，夏至最短；南回归线以南的地区，夏至最长，冬至最日影冬至日最长，夏至最短；南回归线以南的地区，夏至最长，冬至最短。短。.判断日影长短及方向判断日影长短及方向 北回归线以北的地区正午的日影北回归线以北的地区正午的日影全年朝向正北全年朝向正北（北极点除外）；南（北极点除外）；南回归线以南的地区，正午的日影回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南全年朝向正南（南极点除外），（南极点除外），日出日落时影子的方向：日出日落时影子的方向：日日影影长长短短 方方向向 不同纬度正午不同纬度正午日影变化图日影变化图 太阳视运动路径及日影变化图太阳视运动路径及日影变化图3.21-9.23太阳东北升，西北落（影西南太阳东北升，西北落（影西南东南）东南）9.23-3.21太阳东南升，西南落（影西北太阳东南升，西南落（影西北东北）东北）两分日两分日太阳从正东升起，正西落下太阳从正东升起，正西落下(影西影西_东东)北极圈内极昼区太阳正北升北极圈内极昼区太阳正北升,正北落正北落ENSW北极星北极星南极圈内极昼区太阳正南升南极圈内极昼区太阳正南升,正南落正南落A.满足一年中太阳高度角最小时，后面楼房底层可见到太阳光满足一年中太阳高度角最小时，后面楼房底层可见到太阳光B. .最小楼距最小楼距L=h/tgH(h*ctgH)L=h/tgH(h*ctgH)C. 楼高相同条件下，全球楼距从赤道向南北两极递增；纬度越高楼楼高相同条件下，全球楼距从赤道向南北两极递增；纬度越高楼距越大。距越大。 楼距计算楼距计算太太阳阳Lh正午太阳高度的应用一般可以与以下问题结合进行考查： 1.确定时间：当某地太阳高度达到一天中的最大值时，此时日影最短，当地地方时为12时。，进而判断该地区的地理特征。3.判断日影长短及方向：正午太阳高度越高，日影越短，反之越长，且日影方向总是背向太阳。：北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北;回归线之间的地区南窗和北窗均可射入5.计算楼距：一般来说，纬度越低，楼距越短；纬度越高，楼距越大，解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度及影长6.计算热水器安装角度7.判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度判断山地自然带在阳坡和阴坡的分布高判断山地自然带在阳坡和阴坡的分布高度度一般情况下，由于向阳坡正午太阳高度一般情况下，由于向阳坡正午太阳高度大，获得太阳光大，获得太阳光热多，背阳坡得到太阳热多，背阳坡得到太阳光热少，因此在相同高度，阳坡温度较光热少，因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而同一自然带在高，阴坡温度较低，从而同一自然带在阳坡的分布高度较高，在阴坡的分布高阳坡的分布高度较高，在阴坡的分布高度较低。度较低。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），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，夏至日最短。冬至日日影最长，夏至日最短。正午太阳高度越大，日影越短正午太阳高度越大，日影越短;反之，日影越长。反之，日影越长。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（等于向正北直射时日影最短（等于0）判断正午日影长短及方向判断正午日影长短及方向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），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，冬至日最短。夏至日日影最长，冬至日最短。等太阳高度线图的判读技巧：等太阳高度线图的判读技巧：1 1图的中心为太阳直射点，太阳高度以该点为中心图的中心为太阳直射点，太阳高度以该点为中心向四周逐渐降低；通过该点的经线即太阳直射的经向四周逐渐降低；通过该点的经线即太阳直射的经线，地方时是线，地方时是1212点；通过该点的纬线即为太阳直射点；通过该点的纬线即为太阳直射的纬线，其正午太阳高度为的纬线，其正午太阳高度为9090度。度。2 2在太阳直射的经线上在太阳直射的经线上，太阳高度相差多少度，太阳高度相差多少度，纬度就相差多少度；如果太阳直射赤道，则赤道上纬度就相差多少度；如果太阳直射赤道，则赤道上太阳高度相差多少度，经度就相差多少度；如果太太阳高度相差多少度，经度就相差多少度；如果太阳直射点不在赤道，则阳直射点不在赤道，则在太阳直射的纬线上在太阳直射的纬线上太阳高太阳高度相差多少度，经度的差值一定度相差多少度，经度的差值一定大于大于太阳高度的差太阳高度的差值。值。3 3如果图中标注了太阳高度的数值如果图中标注了太阳高度的数值，则视具，则视具体数值而判断：一是最外侧的大圆圈为体数值而判断：一是最外侧的大圆圈为00等太等太阳高度线，即为晨昏线，一般是太阳直射经线以阳高度线，即为晨昏线，一般是太阳直射经线以东最大的半圆为昏线，以西最大的半圆为晨线；东最大的半圆为昏线，以西最大的半圆为晨线；二是图中最大的圆圈不是二是图中最大的圆圈不是00等太阳高度线，那等太阳高度线，那它就不是晨昏线。它就不是晨昏线。如果图中没有标注太阳高度的如果图中没有标注太阳高度的数值数值，一般来讲，图中最外侧的大圆圈上太阳高，一般来讲，图中最外侧的大圆圈上太阳高度为度为00，即晨昏线。，即晨昏线。4 4由于太阳直射经线上太阳高度南北跨度为由于太阳直射经线上太阳高度南北跨度为180180度，当太阳直射赤道时，此经线最北点为北度，当太阳直射赤道时，此经线最北点为北极点，最南点为南极点；太阳直射北半球时，北极点，最南点为南极点；太阳直射北半球时，北极点在最北点以南，图上没有南极点；太阳直射极点在最北点以南，图上没有南极点；太阳直射南半球时，相反。南半球时，相反。图1是某地某日太阳高度分布是某地某日太阳高度分布图，回答：，回答：（1）从）从图中可以看中可以看出，太阳高度的分布出，太阳高度的分布是是 。（2）该图的的节气气应该是是。（3）此）此时北京北京时间是是 。直射点向四周降低直射点向四周降低夏至日夏至日20时时图图1是某地某日太阳高度分布图，回答：是某地某日太阳高度分布图，回答：（4）A点所在经点所在经线的经度是线的经度是 （5）C点的经度点的经度值值 （大于或小于）（大于或小于）2326。180大于大于正午太阳高度的应用正午太阳高度的应用1、确定地方时：、确定地方时：当某地太阳高度达到一天中的最大值当某地太阳高度达到一天中的最大值时，当地的地方时为时，当地的地方时为12时时2、确定房屋的朝向、确定房屋的朝向： 在北回归线以北的地区，正午太阳位在北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；于南方，房屋朝南；在南回归线以南的地区，正午太阳位在南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。于北方，房屋朝北。3. 影子的朝向问题影子的朝向问题物体的影子总是与太阳的方位相反物体的影子总是与太阳的方位相反南南北北东东西西西北西北东北东北东南东南日出日出日落日落上午上午中午中午下午下午中午影子中午影子下午影子下午影子楼楼房房30影子长度影子长度4. 4. 影子长短问题影子长短问题结论：结论：太阳高度越大，影子越短；太阳高度越小，影子越长太阳高度越大，影子越短；太阳高度越小，影子越长影子长度影子长度602m2m太阳高度太阳高度越低，楼越低，楼距越远距越远5.5.楼间距问题楼间距问题底楼终年采底楼终年采光条件：太光条件：太阳高度最小阳高度最小时也有光线时也有光线照射照射5.5.楼间距问题楼间距问题正午太阳高度越大，楼间距越小；正午太阳高度越大，楼间距越小；正午太阳高度越小，楼间距越大正午太阳高度越小，楼间距越大在我国，纬度低的地方楼间距小些，在我国，纬度低的地方楼间距小些，纬度高的地方楼间距大些纬度高的地方楼间距大些太阳能热水器太阳能热水器的倾角调整的倾角调整 为了更好地利用太为了更好地利用太阳能，应不断调整阳能，应不断调整太阳能热水器与楼太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角顶平面之间的倾角使使太阳光线与太阳光线与受热板之间成受热板之间成直角。直角。 H水箱集热管调节杆太阳能热水器集热管太阳能热水器集热管的倾角和正午太阳高的倾角和正午太阳高度角的关系为度角的关系为： a aH=90H=906.6.热水器问题热水器问题二、正午太阳高度角的实际应用1.太阳能热水器倾角的调整+ +=90=90水箱集热管调节杆例2.当地（42N）冬至日应把太阳能热水器如何调整， 才能最大限度利用太阳能？解：冬至日当地正午太阳解：冬至日当地正午太阳高度高度为为 2424 34 34热水器集热管的倾角热水器集热管的倾角 =90=90 即即 =90=90 2424 3434 =65=65 26 26 水箱集热管调节杆2、房地产开发中前后楼间距与楼高的关系楼高H与楼间距最小值L（保证冬至日后楼能够得到光照）的关系是：tan= H/LHL前楼后楼例4.某地一幢楼，冬至日正午影长与楼高相等，据此完成 下列各题。 该地正午太阳高度是-（ ） 该地的纬度是-（ ） 232326N 26N 212134N34N 252526S 26S 68 6826S26S A. B. C. D.A. B. C. D.D DD D1 1、判断南北半球、判断南北半球H12月月月份月份90AB2、利用利用H H判断纬度判断纬度南北回归线之间：太阳有时在南，有时在北南北回归线之间：太阳有时在南，有时在北 北回归线以北：太阳终年在南边北回归线以北：太阳终年在南边 南回归线以南：太阳终年在北边南回归线以南：太阳终年在北边ABC12北北南南12121、2 2表示二至时的正午太阳高度表示二至时的正午太阳高度3、判断日影及节气判断日影及节气南北回归线之间：日影有时朝南，有时朝北南北回归线之间：日影有时朝南，有时朝北北回归线以北：北回归线以北：日影总是朝北，越往北，日影总是朝北，越往北，日影越长日影越长南回归线以南：南回归线以南：日影总是朝南，越往南，日影总是朝南，越往南，日影越长日影越长北北南南A AB BC CD DE EF F0日日影影长长度度变变化化考点1正午太阳高度的变化规律及其计算正午太阳高度的变化规律及其计算1太阳高度与正午太阳高度 太阳相对于地平面的高度角叫太阳高度，太阳高度的最大值为90。 正午太阳高度就是一天中最大的太阳高度，也就是太阳直射当地经线时的太阳高度，此时当地的地方时为12时。 如下图所示： 太阳高度的全球分布规律：由直射点向四周递减，直至晨昏圈上为0，呈同心圆分布。 太阳高度的日变化：极点上，在极昼期间，太阳高度在一天之内没有变化，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度，如下图甲； 非极点地区，太阳高度在一日之内是有变化的，一天之内有一个最大值，即当地的正午太阳高度，如下图乙。 某地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算：H90|。其中H为正午太阳高度数，为当地地理纬度，永远取正值，为直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。3正午太阳高度的计算 在实际的解题中，许多时候并不需要运用此公式。由于在某地点正午太阳高度与直射点太阳高度差值等于它们的纬度差，所以利用下面公式计算更为方便；某地正午太阳高度角H90，其中为某地与太阳直射点的纬度差。 当太阳直射B点时，C点的正午太阳高度是H9090(1023.5)56.5。 如图所示：当太阳直射B点时，A点的正午太阳高度是H9090(4010)60。 (3) 极昼时寒带地区子夜太阳高度(所求地点纬度太阳直射点纬度)90。 注意：两地纬度差的求法：若太阳直射点与所求地点处于同一半球时，纬度差等于大数减去小数；若两地分属不同的半球，则两地纬度差就是两地的纬度数之和。若所求出的正午太阳高度角等于0，说明该纬度出现极夜现象，且处于极夜的界线上；若所求正午太阳高度为负值，说明该地是极夜地区。 图示法记忆正午太阳高度的纬度变化规律和季节变化规律： 规律技巧总结规律技巧总结二分二至日正午太阳高度的纬度分布变变式式训训练练1 如下图中，当a、c值相差20时，该地的纬度值是()A23N B63NC43.5N D27N变变式式训训练练1【解析】 解答本题的关键：一是明确正午太阳高度的计算方法，即H90纬度差；二是明确图的含义，从图中可以看出，图中地点夏至日正午太阳高度达最大值，冬至日正午太阳高度达最小值，说明该地一定位于北回归线以北，变变式式训训练练1【解析】 其数值必定为23.5，由题意知，a、c之差为20，则a的数值为3.5，即该地冬至日的正午太阳高度为3.5，根据前面所述公式可以求出该地点的纬度为63N。答案： 63N1确定地方时 考点2正午太阳高度变化规律的应用正午太阳高度变化规律的应用 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。 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。 2判断所在地区的纬度 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。3确定房屋的朝向 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。4判断日影长短及方向 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)。 为了更好地保持各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。 纬度较低的地区，楼距较小，纬度较高的地区楼距较大。以我国为例，见下图，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LhcotH。5计算楼间距、楼高 解题的关键是计算当地一年中最小的正午太阳高度，并计算影长。 太阳能热水器集热面与太阳光线垂直；太阳能热水器集热面与地面的夹角同正午太阳高度互余。 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h90(如图所示)。6计算热水器的安装角度