正午太阳高度变化规律图解及训练

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1、正午太阳高度变化规律图解与训练太阳高度是太阳光线相对地面的夹角(即太阳在当地的仰角),在太阳直射点处太阳高度最大,为90°,在晨昏线上则为0°。而正午太阳高度就是各地一日内最大的太阳高度，也即地方时为12点的太阳高度。正午太阳高度的变化包括同一时间随纬度的变化和同一地点（纬度）在一年中随季节的变化。由于这两种变化的直接原因都是太阳直射点的回归运动（如图1左），因此，要理解和掌握正午太阳高度的变化规律需要从太阳直射图1点和正午太阳高度变化的关系来入手。图2是平行的太阳光线照射在球面上的状况，从中可以得出正午太阳高度的一些基本

2、规律（H表示正午太阳高度，下同）。HD＜HB＜HA＞HC＞HE表明：从纬度分布看，太阳直射点所在纬度正午太阳高度最大，并由此向南北两侧递减，在太阳直射点南北两侧的对称点上，正午太阳高度相等。HA＞HC＞HE，HA＞HB＞HD表明：距离太阳直射点所在纬度近时，正午太阳高度大，反之正午太阳高度小。　　下面通过图解来分析正午太阳高度的变化规律，帮助学生直观掌握、理解其基本规律。首先对图1左图进行转换，将图中经线圈的右半部“拉直”，可得到图1右图。两图均表示夏至日太阳直射北回归线，冬至日太阳直射南回归线，春分日和秋分日（以下简称二

3、分日）太阳直射赤道。这里以图1右图为基础来深入分析正午太阳高度的季节变化规律和纬度分布规律。（一）正午太阳高度的季节变化规律这里我们分六个方面进行分析。假设P为满足条件的任意一地点，H1，H2，H3分别表示夏至日、二分日、冬至日时P地的正午太阳高度，H4为太阳直射南北回归线之间某地P时的正午太阳高度。1．赤道地区：由图3可以看出，二分日时太阳直射赤道，此时赤道地区正午太阳高度（H2）达最大值90°，二至日正午太阳度（H1和H3）达最小值。以春分日为起点，正午太阳高度变化为：（最大）-----（最小）-------（最大）-

4、-----（最小）------（最大）春分日夏至日秋分日冬至日春分日图32．赤道与北回归线之间地区：由图4可以看出，H4大于H1和H2又小于H3，在夏至日前后P地各有一次直射，此时正午太阳高度达最大值（H4），冬至日时正午太阳高度达最小值（H3）。正午太阳高度变化为：-增大---（最大）--小--（最大）------减小---（最小）----增大---春分日夏至日秋分日冬至日春分日图43．北回归线地区：由图5可以看出，H1>H2>H3。夏至日达最大值（H1），冬至日达最小值（H3）。从夏至日到冬至日该地正午太阳高度由最大变

5、为最小。--增大-----------（最大）----------减小----------（最小）---------增大-春分日夏至日秋分日冬至日春分日图54．北回归线以北地区：由图6可以看出，H1>H2>H3。夏至日达最大值（H1），冬至日达最小值（H3）。从夏至日到冬至日该地正午太阳高度由最大变为最小。--增大-----------（最大）----------减小----------（最小）---------增大-春分日夏至日秋分日冬至日春分日图6同理，南半球情况与北半球相反，即赤道与南回归线之间地区，正午太阳高度最大

6、值在冬至日前后各一次，最小值在夏至日出现（如图7所示）。正午太阳高度变化为：------减小----（最小）------增大------（最大）-小--（最大）-减小--春分日夏至日秋分日冬至日春分日图7南回归线及其以南地区，冬至日达最大值，夏至日达最小值，如图8所示。正午太阳高度变化为：--减小-----------（最小）----------增大----------（最大）---------减小-春分日夏至日秋分日冬至日春分日图8根据上述分析可以看出，任一地点，一年中离太阳直射点所在纬度最近时，正午太阳高度达最大值，反

7、之达最小值。北回归线及其以北地区，夏至日时正午太阳高度达一年中最大值，冬至日时达最小值；南回归线及其以北地区，冬至日时正午太阳高度达一年中最大值，夏至日时达最小值；南北回归线之间地区，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度最远时达最小值。（二）正午太阳高度的纬度分布规律正午太阳高度的纬度分布规律与太阳直射点的位置及其移动规律直接相关。如下表所示：根据上表可以归纳如下规律：正午太阳高度从直射点所在纬度向南北两侧递减；夏至日时太阳直射北回归线，正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减；冬至日时，太阳直射南回归线

8、，正午太阳高度从南回归线向南北两侧递减；二分日时，太阳直射赤道，正午太阳高度向赤道两极递减。正是由于正午太阳高度的变化，再加上昼夜长短的变化，使太阳辐射具有季节变化的规律，形成四季。同一季节，太阳辐射具有纬度分异的规律，形成五带，在此基础上导致全球地理环境及其组成要素发生变化，并表现出明显的季节性和纬度