太阳高度角的计算

1、图10一、太阳高度的概念一、太阳高度的概念地面太阳光线太阳高度角太阳光线与地面所成的夹角。太阳光线与地面所成的夹角。什么是地平面？什么是地平面？ 过地面某一点与地球表面的切面过地面某一点与地球表面的切面思考：思考：点点A A、B B与地心与地心 的连线与其切的连线与其切 面是一种什么面是一种什么 样的几何关系？样的几何关系？( (垂直垂直) )二、正午太阳高度的变化二、正午太阳高度的变化 1、正午太阳高度的概念：、正午太阳高度的概念： 一天中的最大值（各地地方时一天中的最大值（各地地方时12 时的太阳高度角）。时的太阳高度角）。 同一纬度太阳高同一纬度太阳高度日变化规律：度日变化规律： 昼半球

2、：大于昼半球：大于0；夜半球：小于夜半球：小于0；晨昏线：等于晨昏线：等于0。 思考思考:正午太阳高度是否一定等于正午太阳高度是否一定等于90?（二）正午太阳高度的计算（二）正午太阳高度的计算探究提示探究提示一：纬度划定示意图一：纬度划定示意图B B北极北极 B B点的纬度点的纬度探究提示探究提示B B北极北极 B B点的纬度点的纬度二二：在球面上画正午太阳高度：在球面上画正午太阳高度太太 阳阳 光光 线线B B点的 正 午点的 正 午太阳高度角太阳高度角 HHHH探究：探究：正午太阳高度的计算正午太阳高度的计算已知：已知：当地纬度为 ，太阳直射点纬度 为 ，求当地正午太阳高度H巩固练习巩固练

3、习请计算下列地点在下列日期的正请计算下列地点在下列日期的正午太阳高度各是多少。午太阳高度各是多少。 纬度纬度6月月22日日12月月22日日节气节气夏至日夏至日冬至日冬至日北京市北京市约约40N73262634 悉尼悉尼约约34S32347926新加坡新加坡约约1N673465342.正午太阳高度分布规律：正午太阳高度分布规律：二、正午太阳高度的变化二、正午太阳高度的变化 夏至日：夏至日：由北回归线由北回归线 向南北两侧向南北两侧 递减。递减。北回归线以北地区达北回归线以北地区达到一年中的最大值，到一年中的最大值，南半球各地达到一年南半球各地达到一年中的最小值。中的最小值。北半球夏至日冬至日：由

4、南回归线向冬至日：由南回归线向 南北两侧递减。南北两侧递减。2.正午太阳高度分布规律：正午太阳高度分布规律：二、正午太阳高度的变化二、正午太阳高度的变化 南回归线以南地区南回归线以南地区达到一年中的最大达到一年中的最大值，北半球各地达值，北半球各地达到一年中的最小值。到一年中的最小值。 二分日：由赤道向南北二分日：由赤道向南北 两侧递减。两侧递减。2.正午太阳高度分布规律：正午太阳高度分布规律：二、正午太阳高度的变化二、正午太阳高度的变化 (二二)、正午太阳高度的变化、正午太阳高度的变化 正午太阳高度总是从正午太阳高度总是从_ 向向 递减。递减。归纳：归纳：距离太阳直射点越近，正午太阳距离太阳

5、直射点越近，正午太阳高度越大，反之，正午太阳高度越小高度越大，反之，正午太阳高度越小300NS6060303030 60609090 00思考思考:图中图中分别代表什么时候的分别代表什么时候的 正午太阳正午太阳高度高度在同一时刻：正在同一时刻：正午太阳高度从直午太阳高度从直射点向南北两侧射点向南北两侧递减递减1.1.正午太阳高度的纬度变化规律正午太阳高度的纬度变化规律夏至夏至春分或秋分春分或秋分冬至冬至问：下图折线分别表示三个不同地方的正问：下图折线分别表示三个不同地方的正午太阳高度年午太阳高度年 变化情况变化情况,其中代表回归线上的是其中代表回归线上的是 ( )3090 600 正午太阳高正

6、午太阳高度度时间时间春分夏至秋分冬至三、正午太阳高度的应用三、正午太阳高度的应用 1、楼间距问题、楼间距问题 楼间距问题实际是一个影长的问题。其基本原则是前一幢楼产生的影子不能挡住后一幢楼的采光（一般以太阳光线能照射至后一幢楼的底层为标准），如下图图中H为正午太阳高度，一般取当地的最小值。因为正午太阳高度最小值，意味着前一幢楼的影子是一年中最长的，而此时的楼间距能保证，则一年四季都能确保。故一般地北半球取冬至日的正午太阳高度，南半球的取夏至日的正午太阳高度。 计算过程如下： tanH=h/LtanH=h/L L=h L=hcotHcotH 结论：楼间距与正午太阳高度大小呈反比；与前一幢楼的楼高

7、呈正比。某疗养院（北纬某疗养院（北纬3634） ，计划在一幢，计划在一幢20米高的楼房米高的楼房北面新建一幢楼房。因为疗养的需要，要求高楼的每一北面新建一幢楼房。因为疗养的需要，要求高楼的每一层一年四季都能晒到太阳层一年四季都能晒到太阳,问：新楼至少要距原楼多少米？问：新楼至少要距原楼多少米？ 解析：当太阳直射南回归线时，解析：当太阳直射南回归线时，正午太阳高度角达一年中最小值，正午太阳高度角达一年中最小值，若此时该楼的一层能被太阳照射若此时该楼的一层能被太阳照射的话，则各楼层都能被阳光照射。的话，则各楼层都能被阳光照射。求出此时的正午太阳高度角是求出此时的正午太阳高度角是3030，两楼间最小

8、距离应为，两楼间最小距离应为x=20 x=20cot 30cot 30=34.7 m=34.7 m。答案答案: 34.7 m 正午太阳正午太阳高度角高度角楼房影子楼房影子2、太阳能热水器问题、太阳能热水器问题【审题】太阳能热水器利用的实质是热【审题】太阳能热水器利用的实质是热 水器倾角与正午太阳高度角之和为水器倾角与正午太阳高度角之和为9090 某中学某中学(36360 0N N，1131130 0E E)一学生对太阳能热水器进行改造如图所示，将一学生对太阳能热水器进行改造如图所示，将热水器装在一个大玻璃箱中，并将支架改造成活动方式。据此回答：热水器装在一个大玻璃箱中，并将支架改造成活动方式。

9、据此回答：当地楼房影子最长时，为使热水器有最当地楼房影子最长时，为使热水器有最好的效果，调节活动支架，使热水器吸好的效果，调节活动支架，使热水器吸热面与地面的夹角为热面与地面的夹角为 A A23.523.50 0 B B59.559.50 0 C C66.566.50 0 D D36360 0 解析：当地楼房影子最长时，太阳直射点位于南回归线上，可解析：当地楼房影子最长时，太阳直射点位于南回归线上，可以求出该日正午太阳高度以求出该日正午太阳高度(H=90-(H=90-36+23.536+23.50 0= 30.5= 30.50 0) )，进一步，进一步计算出热水器吸热面与地面夹角是计算出热水器

10、吸热面与地面夹角是59.559.50 0。北温带热带南温带北寒带南寒带探究：探究：如果黃赤交角增大，五带的范围会发生怎样的变化如果黃赤交角减小，五带的范围会发生怎样的变化太阳直射点的确定：太阳直射点的确定：经度：经度： 地方时为地方时为1212点所在的经度点所在的经度当北极圈出现极昼时，当北极圈出现极昼时， 太阳直射北回归线太阳直射北回归线 当南极圈出现极昼时，当南极圈出现极昼时， 太阳直射南回归线太阳直射南回归线当晨昏线与经线圈重合时，当晨昏线与经线圈重合时， 太阳直射赤道太阳直射赤道纬度纬度下面表中所列的是下面表中所列的是12月月22日甲、乙、丙、的白昼时日甲、乙、丙、的白昼时间，根据表中

11、数据回答间，根据表中数据回答:甲地乙地丙地丁地白昼时间白昼时间5h309h0911h2513h561. 四地中属于南半球的是四地中属于南半球的是: A.甲地甲地 B.乙地乙地 C.丙地丙地 D.丁地丁地2. 四地所处纬度按从高到低顺序排列的是四地所处纬度按从高到低顺序排列的是: A.甲乙丙丁甲乙丙丁 B.甲乙丁丙甲乙丁丙 C.丙丁乙甲丙丁乙甲 D.丁丙乙甲丁丙乙甲DB读图读图13,回答下列问题：（回答下列问题：（6分）分）（1）此时太阳直射点所在的地理位置是）此时太阳直射点所在的地理位置是 （2）此时北半球为）此时北半球为 节气。节气。（3）C点昼长为点昼长为 小时小时,此时此时C点地方时为点

12、地方时为 。 1 1若此刻西半球为夜半若此刻西半球为夜半球，太阳直射点的经度球，太阳直射点的经度是：是：A A东经东经7070 B B东经东经9090C C西经西经7070 D D西经西经1101102 2此日在：此日在：A A3 3月月2121日前后日前后B B6 6月月2222日前后日前后 C C9 9月月2323日前后日前后 D D1212月月2222日前后日前后 公转方向公转方向思维切入：地球在公转轨道上的位置。由地球公转方向及地轴倾斜方向可判断。AC（2 2）当）当DEDE为晨线，此日太阳直射点的位置为晨线，此日太阳直射点的位置是是 。（3 3）当）当ABAB为晨线，此日是为晨线，此

13、日是 节气；当节气；当DFDF为晨线，此日是为晨线，此日是 节气；当节气；当ADAD为晨线，此为晨线，此日是日是 节气。节气。（4 4）若）若DEDE为晨线，此刻北京时间是为晨线，此刻北京时间是 _ _ 点。当北京时间是点。当北京时间是8 8点正，点正，DFDF是是 线。线。（1 1）当）当ACAC为晨线时，为晨线时，此时是此时是 前后，前后，判断理由判断理由是是 。6月22日北极圈内出现极昼（23.523.5N , 0N , 0) )冬至冬至冬至冬至春分或秋分春分或秋分2020晨线晨线 M南南由于地球自转，沿地表水平运动的物体发生偏移由于地球自转，沿地表水平运动的物体发生偏移晨晨11D EC

14、 G（二）晨昏线的特点（二）晨昏线的特点当北京时间当北京时间2005年年9月月8日日11时时18分时，位于白昼分时，位于白昼的地区占全球的地区占全球A一半一半 B 一大半一大半 C 一小半一小半 D 无法计算无法计算(1)晨昏线平分地球晨昏线平分地球,是过地心的大圆是过地心的大圆.(2).(2).晨昏圈平面与太阳光线垂直晨昏圈平面与太阳光线垂直图二是图二是6月月22日地球昼日地球昼夜分布状况图，夜分布状况图，其中其中NS为地轴，为地轴，AB为为晨昏线。在图上画出太晨昏线。在图上画出太阳光线、南北回归线、阳光线、南北回归线、和南北极圈。和南北极圈。(3)晨昏圈始终平分赤道，赤道全年昼夜等长晨昏圈

15、始终平分赤道，赤道全年昼夜等长晨线与赤道的交晨线与赤道的交点所在经线的地点所在经线的地方时为方时为6点，昏线点，昏线与赤道的交点所与赤道的交点所在经线的地方时在经线的地方时为为18点。点。 如图如图1所示，北京时间为所示，北京时间为 A12月月22 日日 12时时 B12月月22 日日 24时时 C3月月21日日6时时 D6月月12日日0时时3图图 两点两点A地方时相同地方时相同 B昼夜长短相同昼夜长短相同 C 太阳高度相同太阳高度相同 D气候类型相同气候类型相同BC(4).(4).晨昏圈与经线的关系晨昏圈与经线的关系 晨昏圈与经线圈可以吻晨昏圈与经线圈可以吻合，这时是春秋分日，合，这时是春秋

16、分日，此时阳光直射赤道，晨此时阳光直射赤道，晨昏圈经过南北极点，与昏圈经过南北极点，与经线圈重合。其它时间经线圈重合。其它时间两者都存在着夹角，受两者都存在着夹角，受黄赤交角的制约，夹角黄赤交角的制约，夹角介于介于0023026之间，之间，冬至日、夏至日最大。冬至日、夏至日最大。 由晨昏圈与经线圈的关系，由晨昏圈与经线圈的关系，判断出太阳直射点的位置：判断出太阳直射点的位置： 晨昏圈与经线圈的夹角与晨昏圈与经线圈的夹角与太阳直射点的纬度值相等。太阳直射点的纬度值相等。90 90（1）此图是）此图是 （填日期）（填日期） 前后的太阳光照图。前后的太阳光照图。 （2）太阳直射点的地理坐标）太阳直射点的地理坐标 。（3）此时北半球昼夜长短的分布规律）此时北半球昼夜长短的分布规律 是是 。（4）此时地球正位于公转轨道上的）此时地球正位于公转轨道上的 （选填：近日点或远日点）（选填：近日点或远日点）（5）此时南半球的季节是）此时南半球的