正午太阳高度的分布和变化规律

正午太阳高度的分布和变化规律考点包括正午太阳高度的变化规律、太阳直射点的确定方法、正午太阳高度的计算方法、正午太阳高度的应用等，有关正午太阳高度的分布和变化规律考点详情如下：

知识清单

1．太阳高度：太阳光线与地平面的交角。

2．正午太阳高度：一日内最大的太阳高度，反映太阳辐射的强弱。

3．正午太阳高度的空间(纬度)变化规律：由太阳直射点所在纬线向南、北两侧递减。

4．正午太阳高度的时间(季节)变化规律(以北半球为例)

节气	最大值地区	最小值地区
夏至	北回归线及其以北地区	南半球
冬至	南回归线及其以南地区	北半球
春分、秋分	赤道	极点

[特别提醒]　若某地太阳高度为90°，则说明此时的该地地方时为正午12时，该地点为太阳直射点。

1.正午太阳高度的变化规律

(1)空间变化规律（正午太阳高度的纬度变化规律）

 

①同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南、北两侧递减。

②同线相等规律：同一纬线上正午太阳高度相同。

③对称规律：与太阳直射点所在纬线纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同。

（2）季节变化规律

①文字描述

北回归线及其以北地区	6月22日前后达最大值，12月22日前后达最小值
南回归线及其以南地区	12月22日前后达最大值，6月22日前后达最小值
南北回归线之间(除赤道外)	一年有两次最大值(太阳直射时最大)，一次最小值(南半球出现在6月22日前后、北半球出现在12月22日前后)
赤道地区	一年有两次最大值(春分、秋分)、两次最小值(夏至、冬至)

②图形描述

(3)正午太阳高度的年变化规律

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′增大至46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。

② 南回归线至南极圈之间和北回归线至北极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)。

③ 南极圈以南和北极圈以北：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小至23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。

2.太阳直射点的确定方法

(1)纬度的确定

方法一：“太阳直射点的纬度”和“晨昏圈与纬线相切点的纬度(出现极昼、极夜的最低纬度)”互余。

方法二：通过节气来判断。夏至，太阳直射23°26′N;冬至，太阳直射23°26′S;春、秋分，太阳直射赤道。

方法三：根据某地正午太阳高度的计算公式H=90°-两地纬度差计算。

方法四：“赤道处晨昏线与经线的交角(锐角)”等于“太阳直射点的纬度”。

(2)经度的确定

基本原则：地方时为12时的经线即为太阳直射的经线。

方法一：晨线和赤道的交点(经度)向东90°或昏线和赤道的交点(经度)向西90°，即为太阳直射点的经度。

方法二：根据晨昏线与纬线相切点所在经线的地方时判断太阳直射的经线。

3.正午太阳高度的计算方法

(1)公式：H=90°-两点纬度差。

(2)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。

(3)如图所示，太阳直射10°N，A地(42°N)、B地(23°26′N)、C地(23°26′S)三地的正午太阳高度分别为90°减三地与太阳直射点的纬度差(a、b、c)。

A地正午太阳高度=90°-a=90°-(42°-10°)=58°

B地正午太阳高度=90°-b=90°-(23°26′-10°)=76°34′

C地正午太阳高度=90°-c=90°-(23°26′+10°)=56°34′

4.正午太阳高度的应用

(1)确定地方时

一天中太阳高度达最大时，地方时为12时；春、秋分时，太阳高度为0°的地方地方时为6时或18时；任何一天赤道上太阳高度为0°的地方地方时为6时或18时。

(2)判断所在地区的纬度

当太阳直射点位置一定时，如果已知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。

① 北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。

② 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，物体的影长缩短为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(等于0)。

(5)计算楼间距、楼高

为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。为了获得充足的日照，一般来说，纬度较低的地区，楼间距较小；纬度较高的地区，楼间距较大。以我国为例，如下图所示，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L＝h·cotH。(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，上图，α+H=90°时效果最佳。

(1)热水器与地面的倾角：为最大限度地利用太阳能资源，太阳能热水器与地面的夹角等于该地与太阳直射点所在地的纬度差。

例如，北纬40°在夏至日时太阳能热水器与地面的倾角应该调整为40°－23°26′，在冬至日时倾角应该调整为40°＋23°26′。

(2)一年内调整的幅度：即正午太阳高度的年变化幅度。

①南、北回归线之间的地区，年变化幅度ΔH＝23°26′＋Φ(Φ为当地纬度)；②回归线与极圈之间的地区，年变化幅度恒为46°52′；③从极圈到极点之间的地区，年变化幅度从46°52′逐渐降低至23°26′。