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「太阳」【重磅整理】日出日落方向与正午太阳高度的计算为什么那么难？一文挖掘高考试题中的所有“太阳”问题！( 二 )


「太阳」【重磅整理】日出日落方向与正午太阳高度的计算为什么那么难？一文挖掘高考试题中的所有“太阳”问题！
本文插图

太阳高度随着地方时和太阳直射纬度的变化而变化 。
暂且不讨论太阳直射纬度 ， 一天之中 ， 随着太阳东升西落 ， 太阳高度也在不断地变化 ， 日出日落时太阳高度为 零度 ， 正午时太阳高度达到一天中 最大值 。
注意：一天中的最大值并不一定是90° 。
所以 ， 太阳高度似乎没有什么 特殊性 ， 只要是日出日落的地点太阳高度就为零 ， 没有随着纬度的变化而变化 。 不仅如此 ， 想知道某地某日8:00的太阳高度就 够你算上一阵子 ， 另一地同一日期8:00的太阳高度又够你算上一阵子 。
能不能找到一个比较特殊又好算的太阳高度呢？
回答是肯定的 。
那就是 正午太阳高度！
正午太阳高度指的是一天当中最大的太阳高度 ， 它特殊在随着纬度会发生变化 ， 不仅如此 ， 它的计算也是极为方便的 。
如何计算呢？
首先明确一点：太阳直射点是日心与地心的连线和地面的交点 。
且太阳直射点的正午太阳高度为90° 。
假设太阳直射点在A点（纬度为δ） ， 而观测者在B点（纬度为φ） ， 求观测者所在地的正午太阳高度为H 。
（1）δ和φ在相同半球 ， 如图所示
「太阳」【重磅整理】日出日落方向与正午太阳高度的计算为什么那么难？一文挖掘高考试题中的所有“太阳”问题！
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这就是简单的三角形 ， 平行线求角度H ， 通过延长B点地平面到太阳光线 ， 最终得出：
H=90°-（φ-δ）①
括号中 （φ-δ）的就是A、B两地的纬度差 。
（2）δ和φ在不同半球 ， 如图所示
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同理 ， 得出：
H=90°-（φ+δ）②
括号中 （φ+δ）的就是A、B两地的纬度差 。
由公式 ①② 可以推导得出：
H=90°- |φ±δ| ③
当φ和δ位于 相同半球时用“-” 号
当φ和δ位于 不同半球时用“+”号
同理绝对值符号中 |φ±δ| 表示的所求点和直射点的纬度差 。
一、太阳高度角与正午太阳高度角的关系
太阳高度角简称太阳高度(其实是角度)
【「太阳」【重磅整理】日出日落方向与正午太阳高度的计算为什么那么难？一文挖掘高考试题中的所有“太阳”问题！】对于地球上的某个地点 ， 太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角 。
太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化 。
日升日落 ， 同一地点一天内太阳高度角是不断变化的 。 日出日落时角度都为零度 ， 正
午时太阳高度角最大 。
二、正午太阳高度的考查涉及以下几方面 。
（1）规律：从直射点往南北两侧递减；离直射点距离越近（纬度差越小） ， 正午太阳高度越大 。
（2）最值：直射北回归线 ， 北回归线以北地区达一年中最大值 ， 整个南半球达一年中最小值；相反 ， 直射南回归线时 ， 南回归线以南地区达一年中最大值；整个北半球达一年中最小值 。
（3）公式：H=90°-｜φ-δ｜中φ与δ符号很关键 ， 此外 ， 两点间的正午太阳高度差等于纬度差 。
（4）影子的长短变化与方向：正午太阳高度角变大 ， 影子变短；方向由太阳的位置确定 。
（5）地方时：一天之中太阳高度最大时地方时为12时 。
（6）楼间距离要抓住正午太阳高度角大小 。
三、正午太阳高度的应用已成为高考的热点 ， 应从以下方面突破本难点：
（1）列为高考重点反复训练讲解 。
（2）抓住规律 ， 图形结合 。
（3）研究高考试题 ， 联系生产、生活实际
四、正午太阳高度的计算和运用


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