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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！( 三 )


1.正午太阳高度的概念与测量
正午太阳高度是各地一日内最大的太阳高度 ， 即地方时为12时的太阳高度 。
「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！
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可利用 “立竿见影”的方法进行正午太阳高度的测量与计算 。 如图所示 ， 已知图中杆高为h ， 当太阳从3位置照射时的影长为l ， 则该日正午太阳高度H可通过公式计算：tanH=h/l 。
规律总结：“立竿见影” ， 近大远小 ， 来增去减
2.正午太阳高度的纬度分布规律 (近大远小)
某日太阳直射某纬线 ， 则该纬线的正午太阳高度为90° ， 离该纬线越远 ， 则正午太阳高度越小(简记为“近大远小”) 。 由此可以推知：一日内 ， 同一纬线各地正午太阳高度相同；正午太阳高度从直射点所在纬线向南北两侧递减 。
例如 ， 夏至日 ， 太阳直射北回归线 ， 正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减；冬至日 ， 太阳直射南回归线 ， 正午太阳高度从南回归线向南北两侧递减；二分日 ， 太阳直射赤道 ， 正午太阳高度向赤道两侧递减 。
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3.正午太阳高度的季节变化规律 (来增去减)
由近大远小的规律可以推知：直射点向本地所在纬线移来 ， 正午太阳高度增大 ， 反之减小(简记为“来增去减”) 。 例如 ， 北回归线及其以北地区 ， 夏至日正午太阳高度达一年中最大值 ， 冬至日达一年中最小值；南回归线及其以南地区 ， 冬至日正午太阳高度达一年中最大值 ， 夏至日达一年中最小值；南北回归线之间的地区 ， 太阳直射时正午太阳高度达一年中最大值 ， 离太阳直射点所在纬线最远时达一年中最小值 。
4．正午太阳高度的计算公式
H＝90°－纬度差
其中 ， H为所求点的正午太阳高度；90°为太阳直射点的太阳高度；
纬度差是指某地的地理纬度与当日太阳直射点所在的纬度之间的差值(当所求点与太阳直射点在同一个半球时 ， 纬度差为两地纬度数之差；当所求点与太阳直射点不在同一个半球时 ， 则纬度差为两地的纬度数之和 ， 简记为“同减异加”) 。
5．正午太阳高度的年变化规律
在南北回归线之间的地方 ， 其正午太阳高度的年变化幅度ΔH＝23°26′＋Φ(Φ为当地纬度)；在回归线与极圈之间的地方 ， 其正午太阳高度的年变化幅度恒为46°52′；从极圈到极点之间的地方 ， 其正午太阳高度年变化幅度从46°52′逐渐降低至23°26′ ， 任一纬度Φ的正午太阳高度年变化幅度ΔH＝90°－Φ＋23°26′ 。
正午太阳高度的应用
(1)利用正午太阳高度确定地方时：当某地太阳高度达到一天中的最大值时 ， 就是一天的正午时刻 ， 此时该地的地方时为12时 。
(2)利用正午太阳高度确定当地的地理纬度：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 。
(3)利用正午太阳高度确定房屋的朝向：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 。 北回归线以北的地区 ， 正午时太阳位于南方 ， 房屋朝向南方；南回归线以南的地区 ， 正午时太阳位于北方 ， 房屋朝向北方 。 谭老师地理工作室综合整理
(4)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 ， 且日影方向背向太阳 。 如下图中各点旗杆日影长短及日影所在方向(图中是夏至日 ， 经线和纬线的交点是直射点) 。
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(5)利用正午太阳高度确定楼距、楼高：为了更好地保持各层楼都有良好的采光 ， 楼与楼之间应当保持适当距离 。 以我国为例 ， 见图甲 ， 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为： L＝hcotH 。


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