與正午太陽高度有關(guān)的知識(shí)是重要的考點(diǎn)內(nèi)容之一，現(xiàn)將有關(guān)規(guī)律性的知識(shí)總結(jié)如下。

一、 正午太陽高度的空間變化規(guī)律及應(yīng)用

【知識(shí)鏈接】 （1） 全球正午太陽高度的分布規(guī)律：從太陽直射點(diǎn)所在緯度分別向南北兩側(cè)遞減；離直射點(diǎn)越近，正午太陽高度越大，反之越??；直射點(diǎn)所在半球晝長夜短，另一半球則晝短夜長。（2） 二分二至日的正午太陽高度分布規(guī)律應(yīng)特別注意區(qū)分。

例1在圖1中，橫坐標(biāo)表示某日正午太陽高度，縱坐標(biāo)表示緯度。讀圖回答1~2題。

1. 該日，圖中a、b、c、d四地點(diǎn)中，正午太陽高度達(dá)一年中最大值的有________。

2. 該日，圖中a、b、c、d四地點(diǎn)的晝長時(shí)間由長到短的排列順序是（）

A. a-b-c-dB. a-d-c-b

C. b-c-d-aD. d-c-a-b

【解析】夏至日太陽直射23°26′N，北回歸線及其以北地區(qū)正午太陽高度達(dá)一年中最大值，故應(yīng)填a、d。太陽直射北回歸線，北半球晝最長夜最短，且緯度越高晝越長，故應(yīng)選B。

【答案】（1） a、d （2） B

二、 正午太陽高度的年變化規(guī)律及應(yīng)用

【知識(shí)鏈接】（1） 回歸線之間的地區(qū)：正午太陽高度的最大值為90°，每年有兩次太陽直射現(xiàn)象，即一年中有兩次正午太陽高度達(dá)最大值。（2） 回歸線上，正午太陽高度的最大值為90°，每年有一次太陽直射現(xiàn)象，即一年中有一次正午太陽高度達(dá)最大值。（3） 回歸線至極點(diǎn)之間的地區(qū)，正午太陽高度的最大值小于90°，每年沒有太陽直射現(xiàn)象，一年中有一次正午太陽高度達(dá)最大值。（4） 北回歸線以北的緯度帶，每年夏至日正午太陽高度達(dá)最大值，冬至日達(dá)最小值。（5） 南回歸線以南的緯度帶，正午太陽高度每年夏至日達(dá)最小值，冬至日達(dá)最大值。

例2假設(shè)M（0°，30°E）、N（23°26′S，30°E）兩地正午太陽高度分別是HM和HN，下列說法正確的是

（）

A. HM和HN不可能在同一天達(dá)最小值

B. 每年總有某一時(shí)刻HM = HN

C. 每年約有9個(gè)月 HM ＞ HN

D． 任何時(shí)刻HM ≥ HN

【解析】正午太陽高度的大小取決于該地與太陽直射點(diǎn)之間的緯度差，離直射點(diǎn)越近，正午太陽高度越大，反之越小。由題意知：當(dāng)太陽直射北回歸線時(shí)，HM和HN達(dá)一年中最小值，故A錯(cuò)。當(dāng)太陽直射南回歸線時(shí)，HN = 90°，HM＜HN，故D錯(cuò)。當(dāng)太陽直射點(diǎn)在赤道與23°26′S的中點(diǎn)時(shí)，HM=HN，故B正確。當(dāng)太陽直射點(diǎn)在0°與23°26′S的中點(diǎn)與北回歸線之間移動(dòng)時(shí)，HM＞HN，其時(shí)間約占全年的3/4，約為9個(gè)月，故C正確。

【答案】BC

三、 正午太陽高度的日變化規(guī)律及應(yīng)用

【知識(shí)鏈接】 （1） 在極點(diǎn)：在極晝期間，極點(diǎn)上見到太陽高度在一天內(nèi)無變化，其太陽高度（包括正午太陽高度）始終等于太陽直射點(diǎn)的緯度。（2） 在極圈及其以內(nèi)地區(qū)：① 極晝期間，太陽高度24小時(shí)內(nèi)都大于或等于0°。② 剛好出現(xiàn)極晝地區(qū)的緯度與直射點(diǎn)緯度的和為90°，且該日該地區(qū)太陽高度最小值為0°；其他極晝地區(qū)該日該地區(qū)太陽高度最小值＝當(dāng)?shù)鼐暥?剛好出現(xiàn)極晝地區(qū)緯度。該日當(dāng)?shù)卣缣柛叨龋?0°－當(dāng)?shù)鼐暥扰c太陽直射點(diǎn)的緯度差。③ 某地某日剛好出現(xiàn)極晝，則該地當(dāng)日正午太陽高度＝直射點(diǎn)緯度的2倍。（3）在赤道上：赤道上正午太陽高度與直射點(diǎn)的緯度和為90°。

例3圖2是80°N緯線上太陽在6月22日的視運(yùn)動(dòng)路線圖，則當(dāng)?shù)氐恼缣柛叨仁莀_______；（2）該地0時(shí)的太陽高度是________。

【解析】6月22日太陽直射23°26′N，根據(jù)上述知識(shí)鏈接中的有關(guān)規(guī)律可知，剛好出現(xiàn)極晝地區(qū)的緯度是66°34′N，顯然80°N為極晝，該地正午太陽高度=90°-（80°-23°26′）=33°26′；該地0時(shí)的太陽高度為該日太陽高度最小值=當(dāng)?shù)鼐暥?剛好出現(xiàn)極晝地區(qū)緯度=80°-66°34′=13°26′

【答案】 33°26′13°26′

四、 正午太陽高度其他應(yīng)用舉例

（一） 利用正午太陽高度計(jì)算地方時(shí)

【知識(shí)鏈接】某一天中太陽高度最大時(shí)，當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)為12時(shí)，由此可推算地球上任何一條經(jīng)線上的地方時(shí)。

例4北京市某學(xué)校（116°E，40°N）地理興趣小組在平地上用立桿測影法逐日測算正午太陽高度，該小組每天測量影長時(shí)，北京時(shí)間為（）

A. 12:00B. 12:16

C. 11:44D. 11:00

【解析】小組測量正午太陽高度時(shí)，該學(xué)校的地方時(shí)為12時(shí)，即116°E經(jīng)線上的地方時(shí)為12：00，北京時(shí)間的經(jīng)度為120°E，二者經(jīng)度差 4°，時(shí)間相差16分，即北京時(shí)間是12:16。

【答案】B

（二） 利用正午太陽高度確定經(jīng)緯度，進(jìn)而判斷相關(guān)地理特征

【知識(shí)鏈接】 （1） 某地經(jīng)度的確定，主要利用正午太陽高度所對應(yīng)的地方時(shí)為12時(shí)，再結(jié)合題中的其他隱含條件（如北京時(shí)間，國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間等），通過地方時(shí)計(jì)算求得。（2） 某地緯度的確定，主要是利用正午太陽高度計(jì)算公式求得。（3） 相關(guān)地理特征的判斷，主要是通過區(qū)域定位的方法，并輔以推理、比較、排除、聯(lián)想等思維方法，得出該區(qū)域典型的地理特征。

例5我國某中學(xué)地理興趣小組開展“當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度測算研究”活動(dòng)，其操作方法是：在一年中白晝最短的這一天，在操場上Q處垂直豎立一根竹竿（竿長3米），畫一個(gè)半徑3米的圓圈，將觀測到的竿頂端在地面對應(yīng)的投影變化記錄在操場平地上。讀圖3，回答1~3題。

1. 觀測地的地理坐標(biāo)為（ ）

A. 21°34′N，122.5°EB. 26°34′S ，120°E

C． 21°34′N，110°ED． 20°34′N，110°E

2. 當(dāng)竿影頂端的投影在P點(diǎn)時(shí)，竹竿影子的朝向?yàn)椋?）

A. 東南B. 西南

C. 西北D. 東北

3. 此時(shí)，下列地理現(xiàn)象最可信的是（ ）

A. 墨累—達(dá)令盆地正值剪羊毛的季節(jié)

B. 坦桑尼亞的天然動(dòng)物園草木茂盛

C. 北京的正午太陽高度達(dá)一年中的最大值

D. 威尼斯迎來一年中的旅游旺季

【解析】該地竿影最短時(shí)，地方時(shí)為12：00，此時(shí)北京時(shí)間為12：40，據(jù)此可算出該地經(jīng)度為110°E；此時(shí)竿長等于影長，正午太陽高度是45°，該日是該校一年中白晝時(shí)間最短的日子，說明太陽直射23°26′S，根據(jù)正午太陽高度計(jì)算公式可求得該學(xué)校緯度是21°34′N，故應(yīng)選C；竿影頂端的投影在P點(diǎn)時(shí)，北京時(shí)間為10：30，此時(shí)110°E的地方時(shí)為9：50，太陽位于觀測點(diǎn)東南上空，竿影應(yīng)朝西北，故選C。此時(shí)為南半球夏季，坦桑尼亞為熱帶草原氣候，草木茂盛。

【答案】1. C2. C3. B

（三） 利用正午太陽高度推算兩地間的距離

【知識(shí)鏈接】在同一時(shí)刻，地球上兩點(diǎn)間的正午太陽高度差等于兩點(diǎn)間的緯度差，利用這一推論可求兩地間的實(shí)際距離，并進(jìn)行相關(guān)問題的解答。

例6在一幅6月22日的光照圖上有甲乙兩地，都位于北半球，當(dāng)太陽在同一時(shí)刻位于其上中天時(shí)，測的甲地的太陽高度為59°，乙地為35°，且兩地間的圖上距離為44.4厘米，該圖的比例尺為________。

【解析】太陽于同一時(shí)刻位于甲、乙兩地的上中天，說明甲、乙兩地在同一條經(jīng)線上，兩地的正午太陽高度差為59°-35°=24°，也就是兩地的緯度差是24°，兩地的實(shí)際距離約為24×111=2664（千米）。

【答案】1：6 000 000

（四） 正午太陽高度與樓房間距的問題

【知識(shí)鏈接】一般來說，緯度越低，樓距越短；緯度越高，樓距越大。解題的關(guān)鍵是計(jì)算當(dāng)?shù)刈钚〉恼缣柛叨?。為保證一樓全年均有陽光照到，應(yīng)考慮兩樓之間的最短距離與樓高、地形（平地、陰坡和陽坡）的關(guān)系。如圖4~6所示（為方便計(jì)算，不考慮后幢房屋窗臺(tái)至地面高度，且房屋朝向均為正南正北向）：

① 平地最短樓距計(jì)算：D=L/tanH

② 陽坡最短樓距計(jì)算：D=L/（tanH+tanα）

③ 陰坡最短樓距計(jì)算：D= L/（tanH－tanα）

（L：前幢房屋高度；H：為冬至日當(dāng)?shù)氐恼缣柛叨?；α：坡度角；D：最短樓距）

例7地形因素對建筑物布局的影響是多方面的，如自然通風(fēng)、日照效果等。建筑物的間距越小，越能節(jié)約建筑用地，為了保證山坡上的建筑物底層有日光照射，山坡上的建筑物應(yīng)有合理的日照間距。下列敘述正確的是（）

① 在向陽坡，坡度越大，建筑物間距越小

② 在向陽坡，坡度越小，建筑物間距越小

③ 在背陽坡，坡度越大，建筑物間距越大

④ 在背陽坡，坡度越大，建筑物間距越小

A. ①③B. ②③

C. ②④D. ①④

【解析】直接利用上述公式，通過數(shù)學(xué)關(guān)系可直接分析得出結(jié)論。在陽坡，D和tanα呈反相關(guān)；在背陽坡，D和tanα呈正相關(guān)。故A正確。

【答案】 A

（五） 利用正午太陽高度解決太陽能熱水器最佳支架傾角問題

【知識(shí)鏈接】為最有效地利用太陽能，太陽能熱水器集熱板要根據(jù)正午太陽高度的季節(jié)變化而調(diào)整角度，集熱板與地面之間的夾角α應(yīng)等于當(dāng)天正午太陽高度角H的余角（圖7）。實(shí)際上該傾角就是熱水器所在地緯度與太陽直射點(diǎn)緯度的緯度差。

例8我國某地一學(xué)校樓頂上太陽能熱水器裝置（見圖7），太陽能吸熱管與樓面的夾角為α，秋分日為充分利用太陽能，需將α調(diào)至36°，要使該地的太陽能在一年內(nèi)盡可能使正午太陽光線與集熱板保持垂直，集熱板與地面夾角的調(diào)整幅度約為（）

A. 36°B. 54°

C. 47°D. 60°

【解析】 首先根據(jù)秋分日且α=36°，得知此時(shí)正午太陽高度是90°－36°=54°；再由正午太陽高度計(jì)算公式求出該學(xué)校緯度是36°N。因α隨當(dāng)?shù)卣缣柛叨鹊淖兓兓蟪?6°N地區(qū)冬至日和夏至日時(shí)α的值，差值約47°，即為調(diào)整幅度。

【答案】C

（六） 正午太陽高度與日影關(guān)系問題

【知識(shí)鏈接】正午太陽高度越大，日影越短；正午太陽高度越小，日影越長。日影方向背向太陽。

例9圖8為某地等高線示意圖。某天文愛好者在某市旅游時(shí)，在A山頂測得北極星高度是36°34′，在B山頂測得北極星高度是36°36′。據(jù)此，完成下題。

城市規(guī)劃在D地建設(shè)一新的居民小區(qū)，又擔(dān)心小區(qū)處在A山頂?shù)年幱皡^(qū)，日照不足，有礙身體健康、山頂A陰影最長的范圍可能是（）

A. 866～1039mB. 354～424m

C. 288～346mD. 1110～220m

【解析】北極星的高度等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥龋芍狝在36°34′N，B在36°36′N。冬至日，山頂A的陰影在一年中的正午是最長的，此時(shí)的正午太陽高度H=90°－（23°26′+36°34′）=30°。山頂A的可能高度介于500～600m間，根據(jù)三角函數(shù)可求出山頂A的陰影是866～1039m。

【答案】A

（七） 太陽兩次直射某地的時(shí)間推算

【知識(shí)鏈接】 一年中，南北回歸線之間某地的正午太陽高度有兩次最大值（等于90°）。太陽兩次直射某地的時(shí)間基本上是對稱的，南半球以12月22日對稱，北半球以6月22日對稱。

例10我國海口市某學(xué)校（20°N，110°E）學(xué)生，發(fā)現(xiàn)一年中該校操場的旗桿有兩次“有桿無影”現(xiàn)象。那么，觀察到這兩次現(xiàn)象的日期和北京時(shí)間最有可能是（）

A. 5月1日12：00和 8月10日12：00

B. 5月1日12：40和 8月10日12：40

C. 6月5日12：00和7月10日12：00

D. 6月5日12：40和7月10日12：40

【解析】由110°E的地方時(shí)為12時(shí)，可求出北京時(shí)間為12：40。太陽直射點(diǎn)在南北回歸線之間每天移動(dòng)的度數(shù)是23°26′×4 / 365。據(jù)此可推算由春分移到20°N的時(shí)間大致是6月5日左右，北半球同一緯度太陽兩次直射的時(shí)間以6月22日對稱。故下次直射時(shí)間應(yīng)在7月10日左右。

【答案】 D

（八） 正午太陽高度在等太陽高度圖上的運(yùn)用

【知識(shí)鏈接】 在等太陽高度圖上，正午太陽高度有以下規(guī)律：（1） 圖中的中心為太陽直射點(diǎn)，太陽高度為90°，直射點(diǎn)所在經(jīng)線上的地方時(shí)為12時(shí)。（2） 在太陽直射的經(jīng)線上，正午太陽高度相差多少度，緯度就相差多少度。（3） 如果太陽直射赤道，則直射點(diǎn)經(jīng)線上正午太陽高度相差度數(shù)與緯度、經(jīng)度相差度數(shù)相等；如果直射點(diǎn)不在赤道，則直射經(jīng)線上正午太陽高度的差值一定小于經(jīng)度的差值。

例11圖9為地球上某一時(shí)刻太陽高度分布圖，圖中同心圓為等太陽高度線，回答：

（1） 此時(shí)北京時(shí)間為________月________日________ 時(shí)。

（2） 圖中A、B兩點(diǎn)間的距離約________。

（3） A點(diǎn)此時(shí)的太陽高度與A點(diǎn)的正午太陽高度的差值是________。

【解析】 由圖分析，此日為6月22日；太陽直射經(jīng)線為120°W，地方時(shí)為12時(shí)，北京時(shí)間為4時(shí)。B點(diǎn)與B點(diǎn)所在經(jīng)線上正午太陽高度為30°的點(diǎn)的緯度差=90°－30°=60°，距離為60°×111Km＝6660 km；因A點(diǎn)在以B點(diǎn)為圓心、太陽高度角為30°的圓上，所以A、B兩點(diǎn)的距離6660 km。A的正午太陽高度＝90°－（23.5°+23.5°）=43°，A點(diǎn)此時(shí)的太陽高度為30°，故其差值為13°。

【答案】 （1）6月22日4時(shí)（2） 6660 km（3）13°