冬至太阳高度角(太阳高度角与正午太阳高度角之差)。

太阳高度角是指太阳光的入射方向与地球上某个地方的地平面的夹角。

太阳高度角被称为太阳高度(事实上，它是一个角度)，以下所有被称为简称。

太阳直射地面时，太阳高度为90°，此时太阳辐射强度最高，没有比90°更高的高度。

太阳的高度随着当地时间和太阳的直接纬度而变化。

我们暂时不讨论太阳的直接纬度。白天，随着太阳在西方升起和落下，太阳的高度不断变化。日出日落时，太阳高度为零，中午达到一天的最大值。

注意:一天的最大值不一定是90。

因此，太阳的高度似乎没有什么特别的。只要是日出日落的时候，太阳的高度都是零，不会随着纬度的变化而变化。不仅如此，知道某一天8:00的太阳高度，足够你数一会儿，知道另一个地方同一天8:00的太阳高度，也足够你数一会儿。

你能找到一个特别容易计算的太阳高度吗？

答案是肯定的。

那是正午的太阳高度！

中午太阳的高度是指一天中太阳的最大高度，它随纬度而变化。而且，它的计算极其方便。

怎么算？

首先明确太阳的直射点是太阳中心与地球中心连线与地面的交点。

正午阳光直射点的高度是90度。

假设太阳的直射点在A点(纬度为)，观测者在B点(纬度为)，那么观测者所在中午太阳的高度为h。

①和在同一个半球，如图所示。

这是一个简单的三角形，用平行线来求角h，并通过将b点的地平面延伸到太阳光线，最后的结论是:

H=90-(-)①

括号中的(-)是A和b之间的纬度差。

②又在不同的半球，如图所示。

同样，得出的结论是:

H=90-(+)②

括号中的(+)是a和b之间的纬度差。

从公式① ②可以推导出:

H=90- ||③

当和在同一个半球时，使用“-”。

和“+”当它们位于不同的半球时。

同样，在绝对值符号中，所需点和直接点之间的纬度差用| |表示。

1.太阳高度角和正午太阳高度角之间的关系。

太阳高度角简称太阳高度(实际上是一个角度)。

对于地球上的某个地方，太阳的高度是指太阳光入射方向与地平面的夹角。

太阳高度角随当地时间和太阳赤纬而变化。

随着太阳的升起和落下，太阳的高度角在同一天同一地点不断变化。日出日落时，角度为零，正。

中午，太阳的高度角最大。

二、正午太阳高度调查涉及以下几个方面。

(1)规律性:由直点到南北两侧递减；距离直达点越近(纬度差越小)，正午太阳的高度越大。

(2)最大值:直达北回归线，北回归线以北地区一年内最大值，整个南半球一年内最小值；相反，当北回归线直接指向时，北回归线以南的面积在一年内达到最大值。整个北半球在一年内达到最小值。

(3)公式中:h = 90-|-|，符号至关重要。另外，两点之间正午太阳的高度差等于纬度差。

(4)阴影长度和方向的变化:中午太阳高度角变大，阴影变短；方向是由太阳的位置决定的。

(5)当地时间:一天中太阳高度最高的当地时间是12点。

(6)建筑物之间的距离应为正午太阳的高度角。

第三，正午阳光高度的应用成为高考热点，这个难点要从以下几个方面突破:

(1)列为高考重点重复训练。

(2)把握规律，结合数字。

(3)研究高考试题并联系生产生活实际。

4.正午太阳高度的计算及应用。

1.正午太阳高度的概念和测量。

正午太阳高度是一天中每个地方的最大太阳高度，即当地时间12: 00的太阳高度。

“即时”方法可以用来测量和计算正午太阳的高度。如图所示，已知图中极点的高度为h，太阳从3个位置照射时的阴影长度为l，因此当天中午太阳的高度可以用公式计算:tanh = h/l。

规律总结:“立竿见影”，近大而远小，有增有减。

2.正午太阳高度的纬度分布规律(近大远小)。

如果某一天太阳直射某一纬度，该纬度的正午太阳高度为90°，离纬度越远，正午太阳高度越小(缩写为“近大远小”)。由此可以推断:在一天中，同一个纬度的所有地方，正午太阳的高度都是一样的；中午，太阳的高度从直射点所在的纬度向南北两侧递减。

比如夏至，太阳直射北回归线，中午太阳高度从北回归线向南北两侧递减。冬至，太阳直射北回归线，中午太阳高度从北回归线向南北两侧递减。第二天太阳正对赤道，中午太阳高度向赤道两侧递减。

3.正午太阳高度的季节变化规律(增减)。

由近大远小定律可以推断，直射点向当地纬度移动，中午太阳高度增加，反之减少(缩写为“增减”)。比如在北回归线及其以北地区，夏至中午太阳高度达到一年中的最大值，冬至达到一年中的最小值。北回归线及其以南地区，冬至中午太阳高度达到一年中最大值，夏至达到一年中最小值。在北回归线之间的地区，太阳高度在太阳直射的中午达到一年中的最大值，在离太阳直射的纬度最远的一年中达到最小值。

4.正午太阳高度的计算公式。

H = 90纬度差。

其中，h是期望点的正午太阳高度；90是太阳在太阳直射点的高度；

纬度差是指某个地方的地理纬度与当天直射阳光点所在纬度的差异(当期望点与直射阳光点在同一个半球时，纬度差是两地纬度的差异；当期望点与太阳直射点不在同一个半球时，纬度差为两地纬度数之和，缩写为“同减异加”)。

5.正午太阳高度的年度变化。

在北回归线之间的地方，正午太阳高度的年变化是h = 2326′+(当地纬度)；在北回归线和极圈之间的地方，正午太阳高度的年变化范围是4652’。从极圈到极点，正午太阳高度的年变化范围从4652’逐渐减小到2326’，任意纬度的正午太阳高度的年变化范围为h = 90-+2326’。

正午太阳高度的应用。

(1)利用正午太阳高度确定当地时间:当某个地方的太阳高度达到一天中的最大值时，即为一天的正午时间，此时当地时间为12点。

(2)利用中午太阳高度确定当地地理纬度:如果在太阳直射点位置固定的情况下，我们能知道中午太阳的当地高度，就可以根据“某个地方与太阳直射点相差多少度”的规律求出当地的地理纬度。

(3)利用正午太阳的高度确定房屋的朝向:为了得到最充足的阳光，各个地方房屋的朝向都与正午太阳的位置有关。北回归线以北地区，中午太阳在南方，房子朝南；北回归线以南地区，中午太阳在北方，房屋朝北。

(4)判断阴影的长度和方向。

正午太阳的高度越高，影子越短；正午太阳的高度越低，影子越长，影子的方向也是背对太阳。下图各点旗杆阴影的长度和方向(图中为夏至，经纬度交点为直接点)。

(5)利用正午太阳的高度确定建筑物的距离和高度:为了更好地保持所有楼层采光良好，建筑物之间应保持适当的距离。以我国为例，如图A所示，南方建筑的高度为h，这个地方冬至中午太阳的高度为h，所以建筑之间的最小距离为l = hcoth。

(6)太阳能热水器的倾角调节:为了更好地利用太阳能，需要不断调整太阳能热水器与屋顶平面之间的倾角，使太阳光与加热板形成直角。正午太阳的倾角与高度角的关系为+h = 90°(见图b)。

(7)判断南、北坡山地自然带分布高度:一般由于阳坡中午太阳高度较高，获得的光和热较多，而背阳坡获得的光和热较少。因此，在同一高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而影响阳坡和阴坡自然带的分布高度。

匹配练习1

图中两条曲线A和B是太阳高度的日变化曲线。回答问题(1) ~ (2)。

(1)如果m为北京时间8: 40，两条曲线a和b分别代表QP太阳高度的日变化。然后()

A.q的一天时长不到12个小时。

注意:那天中午旗杆的阴影长度为零。

C.q必须位于北半球。

一年之内有两个直接的太阳。

(2)如果A和B曲线分别代表某一天太阳高度在X和Y方向的日变化。然后()

X和y的纬度值是相同的。

B.x和Y的日长相同。

C.x和y位于同一子午线上。

太阳的高度在D、X和y方向是相同的。

[分析]

问题(1)中，从已知条件分析，曲线a对应q地，曲线b对应p地，图中q地的太阳比p地升起早，落下晚，说明q地的日长较长。同时，p中的太阳在北京时间8:40升起，其高度在北京时间14:40达到最大。可以得出结论，它的白天长度是12小时，而在q中它的长度超过了12小时。在Q陆昼夜长短不一的情况下，日长12小时的P陆只能在赤道上，赤道一年有两次阳光直射。问题(2)中，图中曲线A和曲线B对应的太阳高度最大值相同，即中午的太阳高度相同，因此不包括D项。同时，在同一天，中午太阳高度相同的地方，有两种情况:第一，同一纬度上的点，昼夜长度应该相同。从图中太阳的上升和下降时间来看，X的白天长度比Y的长，因此A和B项被排除在外；二是两地位于直点南北两侧，与直点纬度差相等，如图1所示。在这种情况下，X和Y位于同一子午线上。

[答案] (1) d (2) c

匹配练习2

一家开发商在北京(约40N)和福州(约26N)开发了两栋建筑。两地均设计了相同朝向、建筑高度的公寓结构，如下图(图A)。看图完成1 ~ 2题。

1.如果福州房产20层，每层2.8米，南北楼间距28米。图①B栋10楼居民一年中中午得不到阳光直射的时间最接近()。

A.11个月。

C.七个月零一个月。

2.上级部门审批两地住宅建筑规划设计图纸时(图B)，北京几乎同一设计未通过，要求修改。最终的修改方案可以是()。

A.降低南楼的高度。

B.减少南北建筑之间的距离。

C.扩大东西方建筑之间的距离。

D.降低北侧建筑高度。

[分析]

第一个问题，根据问题的意思，只要太阳高度低于图B中D栋10楼中午45°，就不能直接暴露在阳光下。根据H = 90的纬度差可以计算出，当阳光直射点位于19S以南时，10楼居民不能直接暴露在阳光下，最接近的时间为1个月。问题二:北京中午太阳高度小。考虑到采光条件，要尽量减少南楼到北楼的太阳光的遮挡，降低南楼的高度。

【答案】1。D2.A .

匹配练习3

中国某中学地理兴趣小组测量了操场上直立的影子。太阳高度为20°时，阴影长度为OA(方位OA(OA每天都在变化)，北京时间11: 30最短阴影长度为OB(如图)。阅读图片，完成下列问题。

(1)学校最有可能位于()。

A.山西b .黑龙江。

C.新疆d .云南。

(2)在图中所示的日期前后，地点()。

A.太阳在西北方落下。

B.白天短，夜晚长。

C.中午太阳的高度越来越高。

D.延迟的日出。

[分析]

在问题(1)中，根据图中的方向标志，当阴影长度为OB时，阴影面向正北，表示当地为中午12点，北京时间为11点30分。按照每15个经度差，时差一小时，可以算出学校的经度是127.5E，最有可能位于黑龙江，B是对的。问题(2)，看图。图中20: 00的阴影方向与中午的阴影方向成直角，表示时差为6小时。所以图中日出日期是6: 00之前。大约在这一天，白天长，夜晚短。太阳从东北方升起，从西北方落下。a是对的，B是错的。无法判断中午太阳高度和日出时间的变化，C和D错了。

【答案】(1) B (2) A