详析太阳高度角知识

详析太阳高度角知识一、太阳高度角与正午太阳高度角概念太阳高度角是我们观测太阳时仰角，也就是太阳光线与地面之间夹角（如图1所示）。由于地球自转，导致太阳东升西落，太阳高度角在一日内不停发生变化（如图2所示）；正午（地方时为12时）太阳位于上中天时，太阳高度角到达最大值H，我们将此时太阳高度角称为该日正午太阳高度角。二、（正午）太阳高度角时空分布规律1.太阳高度角分布规律（1）某时刻空间分布如下图所示，此时刻太阳直射点A太阳高度角为90，从直射点向四面，伴随球面弯曲，太阳高度角递减，呈同心圆状分布，晨昏线上太阳高度角为0。（2）日变化伴随地球自转，太阳直射点沿纬线移动，球面上各点太阳高度角均不停发生变化，其大小取决于该点到直射点球面距离。2.正午太阳高度角分布规律（1）某日空间分布在上图中，A点所在经线地方时为12时，此时太阳高度角即为该纬线上各地正午太阳高度角。同一纬线上各地此日正午太阳高度角相似。A点所在纬线上正午太阳高度角为90，从A点所在纬线向南北两侧，伴随球面弯曲，正午太阳高度角递减，且与A点之纬度比较，纬度相差多少，正午太阳高度角也相差多少。比较某日两点正午太阳高度大小，须比较两点中哪点离太阳直射纬线近，近者正午太阳高度角大。（2）年变化由于太阳直射点在南北回归线之间作回归运动，某地到太阳直射纬度距离发生变化，其正午太阳高度角随之变化。在太阳直射点移近该地所在纬线时段，该地正午太阳高度角递增；反之，该地正午太阳高度角递减。若某地在北回归线以北（或南回归线以南），则其正午太阳高度角分别在夏冬至日达最大、最小值。若某地在南北回归线之间，则一年内有两次太阳直射，正午太阳高度角最大值达90；在冬夏至日到达两次极小值。3.特殊地点正午太阳高度（1）极点正午太阳高度如下图所示，出现极昼北极点，一日内太阳高度不变，（正午）太阳高度等于直射点地理纬度a。（2）与晨昏面相切纬线上正午太阳高度如上图所示，A点所在纬线与晨昏面相切，其纬度应为90-a，计算可得该日其正午太阳高度为2a。上述两地太阳周日视运动为下图所示。三、有关太阳高度角问题类型与解题思绪太阳高度角类问题可以归纳为三种基本类型：比较某时刻不一样地点太阳高度、比较某日不一样纬度正午太阳高度、探究某地正午太阳高度年变化规律。此外，由于各地正午太阳高度大小取决于太阳直射纬度，而太阳直射纬度又影响昼夜长短、季节变化，因此，正午太阳高度问题常与昼夜长短、季节判断问题联络在起；特定日期某时刻各地太阳高度角大小取决于太阳直射点经度，因此比较各地太阳高度角大小常和时刻计算联络在一起。下面对太阳高度角详细运用举例进行讲解。例1：下图为地球上某时刻太阳高度分布示意图，图中粗线为等太阳高度线，读图回答问题。1.此时北京时间为A. 7时B. 15时C. 17时D. 21时2.若两点经度相似，两点纬度相似，则此时刻太阳高度A.B.=C.=D.3.此时A. PM为昏线,PN为晨线B.新一天范围约占全球1/8C.新一天范围约占全球7/8D.全球昼夜平分4.此时Q点太阳高度日变化图是解题思绪：第1题，根据图中某时刻太阳高度分布规律可知，此时太阳直射点，其地方时为12时；据图中经度变化规律可求得点所在经线为45E，因此北京时间为17时。第2题，为太阳直射点，太阳高度不小于；与纬度相似，为正午，太阳高度大。第3题，想象地球自转，可知PM为晨线，PN为昏线；由第1题可知135W此时为0时，因此新一天范围占全球7/8。第4题，Q点为极点，处在极昼，一日内太阳高度不变，等于直射点地理纬度。答案：1. C2.D3.C4.A例2：在30N某地使用太阳能热水器，集热板要和正午太阳光线保持垂直，则一年中倾角a最大值是_，最小值是_。解题思绪：倾角a大小取决于正午太阳高度。夏至日，太阳直射北回归线，该地正午太阳高度最大；冬至日，太阳直射南回归线，该地正午太阳高度最小，分别计算即可得出答案(5326、634)。其他如日影长短、室内光照面积大小问题，均可以看作是计算某地最大或最小正午太阳高度角问题。例3：在30N某地盖两排幢高为30米楼房，要保证北面楼房最底层长年都能在正午见到阳光，则房屋间距最小为多少?解题思绪：冬至日，该地正午太阳高度最小(3634)，依此日正午太阳高度计算出楼间距A，能保证整年见到阳光。公式为A=hcot3634。