黃本濤++胡建敏

“太陽(yáng)高度角日變化幅度”是高中地理必修一《地球運(yùn)動(dòng)》一節(jié)中的重點(diǎn)；而一年中，某一半球不同緯度的任意兩地太陽(yáng)高度角的日變化幅度的差值的計(jì)算問(wèn)題則是教學(xué)過(guò)程中的一大難點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)一道與該知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的經(jīng)典試題的探討與解析，讓同學(xué)們深入了解此類問(wèn)題在試題設(shè)計(jì)上的一般思路，幫助大家有效突破了這一難點(diǎn)。

例1 下圖為某日不同地點(diǎn)太陽(yáng)高度（不考慮負(fù)值）日變化幅度隨緯度變化示意圖，讀圖回答1～2題。

[甲][乙][丙][丁][a] [0°][90°緯度][太陽(yáng)高度日變化幅度]

1.一年中，a值的變動(dòng)范圍是（ ）

A.19°42′～66°34′

B.23°26′～70°34′

C.19°42′～90°

D.0°～70°34′

2.在a值為45°且減小的時(shí)段內(nèi)（ ）

A.甲點(diǎn)晝長(zhǎng)逐漸變短

B.乙點(diǎn)自轉(zhuǎn)線速度變小

C.丙丁兩點(diǎn)緯度差變小

D.丁點(diǎn)正午太陽(yáng)高度變小

解析 據(jù)圖分析可知，a值實(shí)際為太陽(yáng)直射點(diǎn)所在半球，處于非極晝區(qū)、與赤道關(guān)于直射點(diǎn)所在緯線對(duì)稱的乙地，與剛好出現(xiàn)極晝現(xiàn)象的丙地的太陽(yáng)高度日變化幅度的差值，且差值就是乙丙兩地正午太陽(yáng)高度角之差。假設(shè)直射點(diǎn)甲的緯度為β，則乙地的正午太陽(yáng)高度為90°-（乙緯度-β），丙地正午太陽(yáng)高度為90°-（丙緯度-β），a=90°-（乙緯度-β）-[90°-（丙緯度-β）]=丙緯度-乙緯度。

而二者的緯度差最大可以達(dá)到90°（當(dāng)太陽(yáng)直射赤道時(shí)，甲乙兩點(diǎn)重合位于赤道，丙丁兩點(diǎn)重合于極點(diǎn)）；最小就是當(dāng)太陽(yáng)直射回歸線的時(shí)，乙地的緯度數(shù)為46°52′，丙地的緯度數(shù)為66°34′，二者緯度差為66°34′-46°52′=19°42′，所以是答案C。

當(dāng)a也就是丙、乙兩地緯度差為45°時(shí)，可以假設(shè)直射點(diǎn)甲的緯度為δ，則丙的緯度為90°-δ，而乙的緯度為2δ，二者相減為45°，得到直射點(diǎn)緯度為δ=15°，且a的值在減小，表明直射點(diǎn)正在向極點(diǎn)丁的方向移動(dòng)，所以乙點(diǎn)緯度會(huì)升高，自轉(zhuǎn)線速度減小，而甲點(diǎn)晝長(zhǎng)會(huì)增長(zhǎng)，丙、丁兩點(diǎn)緯度差變大，丁點(diǎn)正午太陽(yáng)高度變大。所以第2題答案選B。

答案 BC

點(diǎn)撥 太陽(yáng)高度角即太陽(yáng)光線和地平面的夾角。如果不考慮負(fù)值，則太陽(yáng)高度角只存在于晝半球。地球上任意一點(diǎn)的太陽(yáng)高度角的日變化幅度就是該地在一天中太陽(yáng)高度的最大值與最小值的差值，其計(jì)算包括以下幾種情況：

（1）在非極晝區(qū)，某地在一天中的太陽(yáng)高度角最大值即為該地的正午太陽(yáng)高度角，最小值為0°，則該地太陽(yáng)高度角的日變化幅度即為該地在這一天中的正午太陽(yáng)高度角。

[90°][90°N][90°S][0°][太陽(yáng)高度角日變化幅度]

（2）在極晝區(qū)，由于太陽(yáng)高度角在一天24小時(shí)始終都是大于等于0°，即一天中太陽(yáng)高度角的最小值——該地地方時(shí)為0時(shí)時(shí)的太陽(yáng)高度角也大于等于0°，則在極晝區(qū)，某地的太陽(yáng)高度角的日變化幅度應(yīng)該小于或等于當(dāng)?shù)氐恼缣?yáng)高度角。

（3）在極晝區(qū)的極點(diǎn)，太陽(yáng)高度角在一天24小時(shí)可以看做是近似不變的，等于太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度數(shù)，所以極晝區(qū)的極點(diǎn)的太陽(yáng)高度角的日變化幅度為0°。

一年中，太陽(yáng)直射在不同緯線時(shí)，全球太陽(yáng)高度角日變化幅度隨緯度的空間變化如下：

當(dāng)太陽(yáng)直射赤道時(shí)，全球各地晝夜平分，不存在極晝極夜區(qū)。此時(shí)赤道上太陽(yáng)高度角的日變化幅度最大，為90°；南北極點(diǎn)的太陽(yáng)高度角的日變化幅度最小，為0°。全球各地太陽(yáng)高度角日變化幅度即為各地的正午太陽(yáng)高度角，其隨緯度的空間變化為由赤道向南北兩極遞減，如圖a所示。

當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)位于北半球時(shí)：①在直射點(diǎn)以南的地區(qū)，太陽(yáng)高度角的日變化幅度由太陽(yáng)直射點(diǎn)所在緯度的90°向南遞減，至南半球剛好出現(xiàn)極夜現(xiàn)象的緯度為0°。各地太陽(yáng)高度角的日變化幅度即為各地的正午太陽(yáng)高度角；②同理，在直射點(diǎn)以北的地區(qū)，從太陽(yáng)直射點(diǎn)到北半球剛好出現(xiàn)極晝現(xiàn)象的緯度，各地太陽(yáng)高度角的日變化幅度即為各地的正午太陽(yáng)高度角，隨緯度增加而逐漸減??；但是，在直射點(diǎn)以北的極晝區(qū)，由于一天中最小太陽(yáng)高度角大于等于0°，所以太陽(yáng)高度角的日變化幅度隨緯度增加雖呈減小趨勢(shì)，但減小趨勢(shì)明顯快于非極晝區(qū)。當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)位于北半球時(shí)，全球太陽(yáng)高度角日變化幅度隨緯度的空間變化如圖b所示。

[0°][90°S][90°N] [90°][太陽(yáng)高度角日變化幅度] [0°][90°S][90°N] [90°][太陽(yáng)高度角日變化幅度]

圖a 圖b

當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)位于南半球時(shí)，原理同于太陽(yáng)直射北半球時(shí)的情況，全球太陽(yáng)高度角的日變化幅度如圖4所示。

例2 下圖是甲、乙兩地北半球夏至日太陽(yáng)高度日變化圖，讀圖回答1～3題。

[甲][乙][太陽(yáng)高度][24 北京時(shí)間][0 9]

1.下列關(guān)于甲、乙兩地的關(guān)系，說(shuō)法正確的是（ ）

A.關(guān)于地心對(duì)稱 B.關(guān)于地軸對(duì)稱

C.關(guān)于赤道對(duì)稱 D.關(guān)于極點(diǎn)對(duì)稱

2.兩地該日的太陽(yáng)高度日變化幅度的差h的值是（ ）

A.23°26′ B.43°52′

C.46°52′ D.66°34′

3.下列關(guān)于該日甲乙兩地的敘述，正確的是（ ）

A.二分日時(shí)，甲乙兩地太陽(yáng)高度的日變化幅度相等

B.從夏至日到秋分日，兩地太陽(yáng)高度日變化幅度的差值逐漸變大

C.從春分日到秋分日，兩地太陽(yáng)高度日變化幅度的差值先變小，后變大

D.一年中，甲乙兩地太陽(yáng)高度日變化幅度的差值只有一天可以取最大值和最小值

解析 由甲、乙的太陽(yáng)高度日分布圖可以判斷，甲的晝長(zhǎng)為9小時(shí)，乙的晝長(zhǎng)為15小時(shí)。根據(jù)夏至日甲、乙的晝長(zhǎng)情況可以判斷，甲位于南半球，乙位于北半球，而且兩者的緯度數(shù)相同（同一天，晝長(zhǎng)之和等于24小時(shí)的兩地的緯度關(guān)于赤道對(duì)稱且緯度數(shù)相同）。同時(shí)，從圖中觀察發(fā)現(xiàn)，在夏至日，甲地和乙地太陽(yáng)高度角取最大值的時(shí)間間隔為12小時(shí)，所以甲乙兩地的經(jīng)度差為180°。第1題正確答案為A。endprint

由于甲乙兩地在夏至日均沒(méi)有出現(xiàn)極晝極夜現(xiàn)象，所以甲乙兩地該日太陽(yáng)高度角的日變化幅度都等于兩地各自的正午太陽(yáng)高度角，甲乙兩地該日太陽(yáng)高度角的日變化幅度的差值就為該日兩地正午太陽(yáng)高度角之差。根據(jù)正午太陽(yáng)高度的計(jì)算公式H=90°-兩者之間的緯度差，假設(shè)甲的緯度為X，H甲=90°-（X-23°26′），H乙=90°-（X+23°26′），甲、乙兩地的正午太陽(yáng)高度差值是46°52′。第2題正確答案為C。

二分日時(shí)，太陽(yáng)直射赤道，由于甲乙兩地所在的緯線關(guān)于赤道對(duì)稱，與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度差相等，所以兩地正午太陽(yáng)高度角相等，該日太陽(yáng)高度角的日變化幅度的差值為0，A選項(xiàng)正確。從夏至日到秋分日，太陽(yáng)直射點(diǎn)由北回歸線向赤道移動(dòng)，甲地正午太陽(yáng)高度角越來(lái)越大，乙地正午太陽(yáng)高度角越來(lái)越小，二者太陽(yáng)高度日變化幅度的差值應(yīng)該越來(lái)越小。從春分日到秋分日，太陽(yáng)直射點(diǎn)先由赤道向南回歸線移動(dòng)，后由南回歸線向赤道移動(dòng)，兩地太陽(yáng)高度日變化幅度的差值先變大，后變小。B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤。在一年中，關(guān)于赤道對(duì)稱的甲乙兩地二至日時(shí)，太陽(yáng)高度日變化幅度的差值取一年中的最大值，為46°52′，二分日時(shí)，兩地太陽(yáng)高度角日變化幅度差值取一年中的最小值，為0°，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。第3題選A。

答案 ACA

點(diǎn)撥 當(dāng)太陽(yáng)直射赤道時(shí)，全球太陽(yáng)高度角日變化幅度隨緯度的空間變化為由赤道向南北兩極遞減，且從赤道到兩極兩地太陽(yáng)高度角日變化幅度差值即為這兩地正午太陽(yáng)高度角的差值。

當(dāng)太陽(yáng)直射南半球時(shí)，北極點(diǎn)附近出現(xiàn)極夜現(xiàn)象。從赤道到北半球剛好出現(xiàn)極夜現(xiàn)象的緯度太陽(yáng)高度角的日變化幅度逐漸減小為0°，且北半球任意兩地太陽(yáng)高度角的日變化幅度的差值等于這兩地正午太陽(yáng)高度角的差值。

當(dāng)太陽(yáng)直射北半球時(shí)，北極點(diǎn)附近出現(xiàn)極晝現(xiàn)象。此時(shí)北半球任意兩地太陽(yáng)高度角的日變化幅度的差值包括以下幾種情況：

（1）在極晝區(qū)以外的地區(qū)，如果兩地均位于太陽(yáng)直射點(diǎn)以北，則兩地太陽(yáng)高度角日變化幅度隨緯度增加而減小，差值即為兩地正午太陽(yáng)高度角的差值；如果兩地均位于太陽(yáng)直射點(diǎn)以南，則兩地太陽(yáng)高度角的日變化幅度隨緯度增加而增大，且差值即為兩地正午太陽(yáng)高度角的差值；如果兩地分別位于太陽(yáng)直射點(diǎn)南北兩側(cè)，則應(yīng)該先找到兩地中直射點(diǎn)以南的某地關(guān)于太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度對(duì)稱的某緯線，該緯線與兩地中太陽(yáng)直射點(diǎn)以北的某地的正午太陽(yáng)高度角的差值即為分別位于太陽(yáng)直射點(diǎn)南北兩側(cè)的兩地太陽(yáng)高度角日變化幅度的差值。

（2）如果兩地均位于極晝區(qū)，由于兩地一天中地方時(shí)為0時(shí)的太陽(yáng)高度角均大于或等于0°，因此兩地太陽(yáng)高度角的日變化幅度均小于或等于兩地的正午太陽(yáng)高度角。這時(shí)，應(yīng)該分別求出兩地的太陽(yáng)高度角的變化幅度，再計(jì)算其差值。

讀杭州（30°N，120°E）和甲地某日太陽(yáng)高度變化圖，回答下列問(wèn)題。

[太陽(yáng)高度（°）][甲地][杭州][北京時(shí)間][0 6 12 18 0 6 12] [90

75

60

45

30]

1.甲地經(jīng)緯度位置是（ ）

A.30°N，15°W B.15°N，15°E

C.0°，15°W D.O°，30°W

2.下列有關(guān)杭州和甲地的敘述，錯(cuò)誤的是（ ）

A.該日，杭州和甲地太陽(yáng)高度的日變化幅度相等

B.杭州和甲地太陽(yáng)高度日變化幅度的差值當(dāng)太陽(yáng)直射南半球時(shí)取最大值

C.二分日時(shí)，杭州和甲地太陽(yáng)高度角的日變化幅度為0°

D.從春分日到夏至日，杭州和甲地太陽(yáng)高度日變化幅度的差值先變小，再變大

3.該日過(guò)后，到下一次甲地和杭州太陽(yáng)高度角日變化幅度差值為0°所需的時(shí)間為（ ）

A. 不足6個(gè)月 B. 超過(guò)6個(gè)月

C. 6個(gè)月 D. AB都有可能

1～3 DCDendprint