第3讲正午太阳高度角的计算与运用

正午太阳高度角的计算与应用【知识串讲】一、正午太阳高度随纬度变化规律:节气日期太阳直射点太阳高度的纬度分布春分日秋分日3月21日9月23日前后赤道由赤道向南北两方递减夏至日6月22日前后北回归线由北回归线向南北两侧递减冬至日12月22日前后南回归线由南回归线向南北两侧递减二、正午太阳高度随季节变化规律赤道上，两至日中午太阳高度达到最小值，春秋分日达到最大值；北回归线及其以北地区：夏至日正午太阳高度达到最大值，冬至日正午太阳高度达到最小值；南回归线及其以南地区：冬至日正午太阳高度达到最大值，夏至日正午太阳高度达到最小值。南北回归线之间地区：每年有两次太阳直射达到最大值；赤道与北回归线之间，冬至日正午太阳高度达到最小值；赤道与南回归线之间，夏至日正午太阳高度达到最小值；三、正午太阳高度的计算1.公式计算：某地正午太阳高度的大小H=90°—/φ-δ/即90°—H=/φ-δ/，公式中：H为正午太阳高度；φ为当地纬度，取正值；δ为太阳直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。2.利用“纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度（以太阳直射点为参照点）”这一规律来计算。四、正午太阳高度的应用1.确定地方时。某地太阳高度达一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。例1.某学校(110°E)地理兴趣小组在平地上用立竿测影的方法,逐日测算正午太阳高度。如图，垂直竖立一根2米长的竿OP，正午时测得竿影长OP′，通过tgα=OP/OP′算出正午太阳高度α，据此回答：（1）该小组每天量测影长时,北京时间应为（）A.12:00B.12:40C.11:20D.10:002.确定房屋的朝向为了获得更充足的太阳光照，确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。〖例2〗甲、乙、丙是三幅不同纬度的三座房屋二至日的阳光照射情况（a或b）。对三座房屋所处地理位置判断正确的是（）A.三地都位于北半球B.甲地位于赤道附近C.乙地位于南温带D.丙地位于北温带3.判断日影长短及方向正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长。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。〖例3〗某学校操场上,O处有一垂直于地面的旗杆，OP表示正午时旗杆在地面的影子，其长度随季节发生变化。6月22日缩短为零。M处有一颗树，OM垂直于OP，读图回答：⑴12月23日OP最长，三个月后，该地昼夜长短状况为等长。⑵M处的树位于旗杆的正东方向，其精确的纬度是23°26′N。4.根据正午太阳高度判断所在的地区的纬度。如上题中，可根据O处在不同时期的正午太阳高度角来推断该处所在的纬度。5.计算楼距为了使楼房底层获得充足的太阳光照，一般来说，纬度较低的地区，楼距较小，纬度较高的地区楼距较大。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。楼间距L与（最小时）正午太阳高度H的关系为:L最小值=h×ctgH最小值。〖例5〗为了冬季采光，居住区规划设计标准对不同纬度带的住宅间的合理间距有明确规定。分析表1（表中H是住宅的高度），回答1～2题。表1我国部分城市住宅的日照间距城市冬至正午太阳高度日照间距理论实际采用①24°45′2.02H1.7H②40°28′1.18H1.2H③35°21′1.41H1.1~1.2H④26°36′1.86H1.6~1.7H1.表1中的四个城市所处纬度从低到高依次是A.①②③④B.①④③②C.②①③④D.②③④①2.根据表中信息，在北京修建两栋20米高的住宅楼，其理论日照间距约为（）A.23米B.28米C.37米D.40米6.计算热水器的安装角度要最大限度地利用太阳能资源，应该合理设计太阳能热水器的倾斜角度，使太阳能热水器集热面与太阳光线垂直，提高太阳热水器的效率。如图所示：太阳热水器的安装（一般考虑满足冬季的取热，即H最小值时的集热板与地面平台的夹角α）α=90°－H；〖例6〗洛阳（35°N，112°E）一学生对太阳能热水器进行了改造，将热水器装在一个大玻璃箱中，并将支架改造成活动方式。9月23日，为使热水器有很好的效果，调节支架使热水器吸热面与地面的夹角为A.23°26′B.35°C.66°34′D.55°7.判断山地自然带在南坡和北坡分布高度一般情况下，在相同高度，阳坡比阴坡温度高，从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度，阳坡的自然带一般要向高处延伸。【反馈练习】下图图1中MC、MD分别为某棵树一年中正午时刻最长和最短的影长，它们与河流AB段正好垂直，图1中C所在河岸比BE岸冲刷严重。图2中两曲线A、B分别代表图1中A、B两处测得的河流全年流量曲线。据此回答1～3题。1.关于图1中河流的正确判断是A.该河流位于热带地区B.该河流有凌汛现象C.该河流AB段白北向南流D.该河流AB段自东向西流2.M地纬度是A.15°37′20″NB.46°52′NαH集热板地面太阳光LhHNS基带SN基带C.50°56′40″ND.50°56′40″S3.若该河的流量大小与树影长短呈负相关，则该地气候类型可能是A.温带季风气候B.地中海气候C.温带海洋性气候D.热带季风气候读下图，回答4～7题。4.表示1月初赤道上的点是A.①B.②C.③D.④5.3月21日这一天，位于北回归线附近的点是A.②B.③C.④D.⑤6.图中⑤表示的可能是A.12月22日北极点B.6月22日北极圈C.12月22日南极点D.12月22日南极圈7.图中P表示北京某日情况，则此季节北京的天气状况可能是A.大风沙暴B.午后暴雨C.春旱D.寒潮北京（40°N）某校—学生在研究性学习活动中，对太阳能热水器进行了重新设计（如图），把热水器装在一个大玻璃箱中，并将支架改造成活动方式。据此完成8～9题。8.为使热水器有最好的效果，需经常调节支架,使正午太阳光线直射集热板。在一年中，集热板与地面夹角的变动幅度大约是（）A.23°26′B.46°52′C.66°34′D.90°9.当集热板与地面夹角最大时（）A.我国江淮地区正值梅雨季节B.松花江正是第一次汛期C.南太平洋漂浮的冰山较多D.巴西高原的动物向北迁徒下图是以太阳直射点为中心的侧视图，且A、B两点的地方时相同，两点的自转线速度相同，O点和D点分别与地心连接而成的夹角为45°，B点树影总朝北，据此回答10～12题。10.据图中反映的信息，下列说法正确的是A.该图是昼半球的一部分B.该图是夜半球的一部分C.该图是跨昼夜半球D.该图是昼半球或夜半球的全部11.若图中C或D可能为国际日期变更线（180°经线）上的点，则两条日期分界线间的最小经度差可能为A.45°B.90°C.135°D.180°12.北半球正午太阳高度角纬度分布图与图示相符的是下图是某地夏至日全天太阳高度的日变化曲线图。据此回答13~15题。13.该地的地理坐标是（）A.78°17′N，120°EB.66°34′N，120°EC.78°17′N，116°ED.23°26′N，120°E14.当天，该地太阳升起和落下的方位分别是（）A.正北升起，正南落下B.东北升起，西北落下C.正北升起，正北落下D.正东升起，正西落下15.该地全年正午太阳高度的变化曲线为（）12345678910111213141516.某学校地理兴趣小组在一次课题研究活动中，打算研究在不过河情况下如何利用太阳高度及铁塔影长测算铁塔高度。他们在12月22日测得的正午太阳高度为β=78°（如图），而此时北京时间正好为23日0：00。过三个月后又测得正午太阳高度为α，读图回答下列问题：（1）请在图上适当位置画一个指向标。（2）该地所处的经度是，纬度是，所属的国家是，图中的海洋为。（3）图中的α=。（4）塔顶的影子从Q→R伸展，表明太阳直射点向（南、北）方向移动，仙桃地区的昼长逐渐。（5）该兴趣小组有人计划在2008年来中国现场观看北京奥运会，他若乘飞机沿最短航线的方向直飞北京，则飞机的航程大约为千米。17.图中①②③④四条线段分别代表北半球夏半年某日四地的太阳高度日变化过程，读图后回答下列问题。(h为已知量)24181260地方时()时hH1H2太阳高度①②③④（1）②表示的地点是________。原因是_________________________。（2）②地夏半年太阳高度h的变化范围是__________________________。（3）这一天，太阳直射点的纬度是______。（4）四地中，发生极昼现象的是________，这一天地球上发生极昼现象的地区是________。（5）④表示的地方是________，判断理由是___________________________。（6）该日③④两地的正午太阳高度数值H1为____________，H2为___________。βαABCDO