微專題3　太陽高度與方位 考試內容　考試要求 節(jié)次 考試內容 加試要求 地球的運動 (1)地球公轉的方向、速度、周期 (2)地球公轉的軌道、黃赤交角及圖示 (3)正午太陽高度的時空分布規(guī)律 分析地球公轉的地理意義 1．正午太陽高度的分布規(guī)律 (1)緯度變化規(guī)律 正午太陽高度從太陽直射點所在緯度向南北兩側遞減。 ①夏至日：正午太陽高度由北回歸線向南北兩側遞減，如圖中c折線所示。 ②冬至日：正午太陽高度由南回歸線向南北兩側遞減，如圖中a折線所示。 ③春秋分日：正午太陽高度由赤道向南北兩側遞減，如圖中b折線所示。 ④同線相等規(guī)律：同一緯線上正午太陽高度相等。 ⑤對稱規(guī)律：以直射點所在緯線為對稱軸南北對稱的兩條緯線，正午太陽高度相等。 (2)季節(jié)變化規(guī)律 ①北半球夏至日 ②北半球冬至日 ③春、秋分日：赤道上達一年中最大值，其他地區(qū)介于最大值與最小值之間。 (3)正午太陽高度的變化幅度及分布特點 ①南北回歸線之間：緯度越高，正午太陽高度變化幅度越大(由23.5增大到47)，赤道上為23.5，回歸線上為47。 ②回歸線至極圈之間：各緯度正午太陽高度變化幅度相同(均為47)。 ③極圈以內地區(qū)：緯度越高，正午太陽高度變化幅度越小(由47減小到23.5)，極圈上為47，極點上為23.5。 2．正午太陽高度的計算 公式：H＝90－|αβ| 觀測點和太陽直射點同在北(南)半球，取減號；分屬于南北不同半球，取加號。 例：當太陽直射B點(10N)時，C點(23.5S)正午太陽高度是 HC＝90－＝90－(10＋23.5)＝56.5 當太陽直射B點(10N時)，A點(40N)正午太陽高度是 HA＝90－＝90－(40－10)＝60 3．正午太陽高度的應用 (1)確定地方時 當某地太陽高度達一天中的最大值時，此時日影最短，當?shù)氐牡胤綍r是12時。 (2)確定房屋的朝向 為了獲得更充足的太陽光照，在北回歸線以北地區(qū)，正午太陽位于南方，房屋朝南；在南回歸線以南地區(qū)，正午太陽位于北方，房屋朝北。 (3)判斷日影長短及方向 ①日影長短：太陽直射點上，物體的影子縮短為0；正午太陽高度越大，日影越短；反之，日影越長。正午是一天中日影最短的時刻。 ②日影方向：日影永遠朝向背離太陽的方向；北回歸線以北的地區(qū)，正午的日影全年朝向正北(北極點除外)，冬至日日影最長，夏至日最短。 南回歸線以南的地區(qū)，正午的日影全年朝向正南(南極點除外)，夏至日日影最長，冬至日最短。 南北回歸線之間的地區(qū)，正午日影夏至日朝向正南，冬至日朝向正北；直射時日影最短(等于0)。 (4)確定當?shù)氐牡乩砭暥? 同一半球，緯度差多少度，正午太陽高度就差多少度。根據(jù)某地某日(二分二至日)正午太陽高度，可判斷該地區(qū)緯度大小。 (5)確定樓距、樓高：為了更好地保證各樓層都有良好的采光，樓與樓之間應當保持適當距離。以我國為例，見下圖，南樓高度為h，該地冬至日正午太陽高度為H，則最小樓間距L為：L＝hcotH。 (6)計算太陽能熱水器的安裝角度 為了更好地利用太陽能，應不斷調整太陽能熱水器與樓頂平面之間的傾角，使太陽光與集熱板成直角。 集熱板與地面之間的夾角(α)和當天的正午太陽高度(H)互余，即α＋H＝90時效果最佳。如下圖： (7)判斷山地自然帶在南坡和北坡的分布高度 一般情況下，由于陽坡正午太陽高度大，得到的光熱多，陰坡得到的太陽光熱少；因此在相同高度，陽坡溫度較高，陰坡溫度較低，從而影響到自然帶在陽坡和陰坡的分布高度。 4．太陽周日視運動與日出日落 地點 圖示 總結 赤道及熱帶 ①在二分日時，太陽直射赤道，全球各地太陽正東升，正西落(極點除外)； ②太陽直射點位于北半球，全球各地太陽東北升，西北落，而且緯度越高，太陽升落的方位越偏北(極點和出現(xiàn)極晝極夜的地方除外)； ③太陽直射南半球時，全球各地太陽東南升，西南落，緯度越高，太陽升落的方位越偏南(極點和出現(xiàn)極晝極夜的地方除外)； ④就某一地點而言，在太陽直射點向北運動期間，太陽升落的方位將日漸偏北；反之則日漸偏南； ⑤南北極點上，太陽高度在一天中不變即太陽周日視運動軌跡總是與極點的地平圈平行 北(南)溫帶 北(南)極圈內 北(南)極點 5.等太陽高度線圖的判讀 等太陽高度線圖可以看作是以太陽直射點為中心的俯視圖，判讀的基本內容有：太陽直射點的地理坐標；太陽高度的分布規(guī)律、正午太陽高度的分布規(guī)律；地方時、北京時間的計算；正午太陽高度大小的計算；晝夜長短的變化；推斷與圖示時間相關的日期(節(jié)氣)、季節(jié)及地理現(xiàn)象等。 掌握以下方法，有助于正確解答問題 (1)圖的中心＝太陽直射點＝12點＝90度 (2)在太陽直射的經(jīng)線上，太陽高度差等于緯度差 (3)最外的大圓圈＝0等太陽高度線＝晨昏線＝左晨右昏(有北極的情況) (4)太陽直射北半球可見北極點，直射南半球可見南極點 例題　(20174月浙江選考)閱讀材料，完成下題。 材料一　圖1為赤峰市及附近區(qū)域略圖。 材料二　某地理興趣小組在圖1中某地進行天文觀測。圖2為地軸與北極星關系示意圖。圖3為該地測得的北極星高度。在北京時間12時16分測得當?shù)卣缣柛叨取? 據(jù)圖用實線繪出觀測春分日的正午太陽高度，說出觀測地相對于赤峰市的方位。 答案　如下圖?！∥鞅薄? 解析　首先，根據(jù)圖2“地軸與北極星關系示意圖”，推導出北極星的仰角就是當?shù)鼐暥葦?shù)值，計算出當?shù)氐木暥戎凳潜本?5。然后根據(jù)“北京時間12時16分測得當?shù)卣缣柛叨取?，計算出當?shù)氐慕?jīng)度值是東經(jīng)116，求算出春分日的正午太陽高度是45。根據(jù)求算出的觀察地經(jīng)緯度(45N,116E)，判斷出當?shù)匚挥诔喾宓奈鞅狈较颉? 1．下圖為采用東一區(qū)區(qū)時的某城市6月22日太陽高度日變化曲線。讀圖回答下列問題。 (1)該城市當日的正午太陽高度為________度。該城市的經(jīng)度約為________。 (2)該市當日晝長約________小時。 答案　(1)60　2.5E　(2)16 2．日影末端的方向與太陽光的來向相反，其長短與太陽高度成______(正/反)比。一天中“日影”最短的時刻為地方時________，一年天中正午“日影”長短隨________的移動而變化。 答案　反　12：00　太陽直射點 3．如圖，北半球某地有一幢樓，冬至日正午影長s與樓房高度h相同，該地冬至日正午太陽高度是________，該地的緯度是______。 答案　45　21.5N 4．某學校(110E)地理興趣小組在平地上用立竿測影的方法，逐日測算正午太陽高度。如圖，垂直豎立一根2 m長的竿OP，正午時測得竿影長OP′，通過tan α＝OP/OP′算出正午太陽高度α。 (1)該小組每天測量影長時，北京時間應為________。 (2)下圖是該小組繪制的連續(xù)一年多的竿影長度變化圖。圖中反映3月21日竿影長度的點是__________。 (3)該學校冬至日的太陽高度約為________，該學校緯度大約為________。 答案　(1)12：40 (2)④ (3)45　21.5N 5．圖中H為正午太陽高度，應取當?shù)氐淖頮_______(大/小)值。故一般地北半球取________日的正午太陽高度，南半球取________日的正午太陽高度。 答案　小　12月22　6月22 6．位于北緯36.5的某療養(yǎng)院，計劃在一幢20米高的樓房北面新建一幢樓房。因為療養(yǎng)的需要，要求高樓的每一層一年四季都能曬到太陽?；卮鹣铝袉栴}。 (1)新樓至少要距原樓多少米？ (2)若黃赤交角變?yōu)?4.5，兩樓之間的距離將應如何變化，才能保證各樓層均有較好的采光？ 答案　(1)34.7 m。 (2)間隔應增大。 7．一般地，太陽高度越大，單位面積太陽光熱越________，所以，為了更好地利用太陽能，應不斷的調整太陽能熱水器與樓頂平面之間的傾角，使太陽光線與受熱板之間成________角。如圖，圖中α代表太陽能熱水器傾角，H代表______________。α＋H＝________。因為H＝90－當?shù)嘏c太陽直射點的緯度差，所以α＝________________________。 答案　多　直　正午太陽高度　90　當?shù)嘏c太陽直射點的緯度差 8．某中學(36N,113E)一學生對太陽能熱水器進行改造如圖所示，將熱水器裝在一個大玻璃箱中，并將支架改造成活動方式。當南極圈上出現(xiàn)極晝時，這位同學為使熱水器有最好的效果，調節(jié)活動支架，使熱水器吸熱面與地面的夾角為________。 答案　59.5 9．汕頭市太陽高度直射井底時，杭州的晝長達到一年中的________(最大值或最小值) 答案　最大值 10．北半球冬至日，正午太陽高度達一年中最大值的范圍是__________________。 答案　23.5S～90S 1．我國北京住宅區(qū)的樓房間距理論上應該比南方寬，理由是北方正午太陽高度比南方______。 答案　小 2．北京市某學校的操場上有一根旗桿，在一年當中該旗桿正午影子最長的節(jié)氣是________。 答案　冬至 3．下圖示意太陽能熱水器的安裝傾角，回答下列問題。 (1)蘇州(31N)夏至日太陽能熱水器集熱板與地面的傾角β是________度。 (2)要保證太陽能熱水器在全年都有較好的集熱效果，太陽能熱水器與地面的傾角β應保持在幾度之間？ 答案　(1)7.5　(2)7.5～54.5。 4．下圖中PQ表示晨線，該日P點的正午太陽高度為30，據(jù)此回答下列問題。 (1)這一天北極點的太陽高度為________。 (2)這一天北極附近的極晝范圍可能擴大，也可能________，但赤道地區(qū)晝夜一定________。 答案　(1)15 (2)縮小　等長 5．下圖為“北京時間2時的全球太陽高度等值線圖”，圖中15N緯線與經(jīng)線圈BAC垂直相交于A點。讀圖回答下列問題。 (1)在圖中用實心點標出北極點所在的大致位置。 (2)B地的地理坐標是________，________。 該日B地晝長為________小時。 (3)從圖中可以看出此刻太陽高度分布規(guī)律是__________________。 (4)此時北半球晝夜長短狀況是__________。 (5)A、E、C三點影子由長到短順序為____________。 答案　(1)略(在AB線上，距B點15)。 (2)75N　90W　24 (3)從A點向四周遞減 (4)晝長夜短 (5)C、E、A 6．讀“我國某地二分二至日太陽視運動曲線圖”，回答有關問題。 (1)圖中太陽東升西落實質上是________運動的體現(xiàn)。 (2)據(jù)圖該地的地理緯度是________，判斷依據(jù)是____________________________。 (3)①②③三條表示太陽視運動的曲線中，表示冬至日的是________，這一天該地正午太陽高度是________。 (4)當該地太陽視運動曲線如圖中③所示時，該地晝長約________小時。 (5)當該地太陽視運動曲線如圖②所示時，哈爾濱的晝夜長短狀況是________，原因是______________________________________。 答案　(1)地球自轉 (2)40N　北極星與該地地平面交角為40 (3)③　26.5 (4)9 (5)晝夜等長　此時為春分日或秋分日，全球各地晝夜平分 7．下圖甲為某國輪廓圖。讀圖回答下列問題。 (1)當圖甲中A旗桿正午的影子如圖乙所示時，且影子處于一年中最短，圖甲中①②③④四地的旗桿無影子的是__________ (2)若此時A旗桿的正午影子處于一年中最長，那么該國是________(季節(jié))。 答案　(1)②　(2)冬季 解析　(1)A旗桿正午日影朝南且處于一年中最短時，太陽直射南回歸線，且直射點與A點在同一經(jīng)線上，為②。(2)太陽直射北回歸線時，A旗桿正午影子達一年中最長，該國為冬季。 8．圖甲為“6月22日四地日出時刻與正午太陽高度示意圖”。讀圖回答下列問題。 (1)據(jù)圖甲判斷，四地中晝夜長短變化幅度最大的是________。 (2)圖乙為某地二至日影子的日變化示意圖，最有可能對應圖甲中的點是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 答案　(1)③　(2)B 解析　(1)6月22日，①位于北回歸線，②位于赤道，③位于北極圈，④位于赤道到南極圈之間。(2)圖乙中，二至日時正午影子方向相反，且對稱，故為赤道。 9．下圖是赤道及其以北地區(qū)三地夏半年某日的太陽高度日變化過程(h是已知數(shù))。讀圖回答以下問題。 (1)A地的地理緯度是________。 (2)這一天B地的正午太陽高度H為________。 (3)C地晝夜長短年變化情況是________。 (4)這一天地球上出現(xiàn)極晝現(xiàn)象的地區(qū)是______________________。 (5)A地的正午太陽高度h的取值范圍是___________。 答案　(1)90N (2)2h　 (3)全年晝夜平分 (4)北緯(90－h(huán))及其以北的區(qū)域 (5)0～23.5 10．你觀察過太陽的運動嗎？注意到一年中太陽的軌跡變化了嗎？在太陽軌跡圖中可以直觀地感受到正午太陽高度、晝長的相關信息。讀“我國某地二至日太陽視運動軌跡示意圖”，其中O點為觀測者位置，平面ABCD為地平面，回答下列問題。 (1)地平面上，ABCD四個方位中，代表南方的是___________________________________， 該地夏至日日出方向為________，O點的緯度是________，F(xiàn)時刻的太陽高度為________。 (2)若位于O點的觀察者在某日測得正午太陽高度為66.5，日出時手表顯示為6：20，據(jù)此推算觀察者所在的經(jīng)度為________，當?shù)厝章涞谋本r間為__________，該日全球正午太陽高度的分布規(guī)律是_____________________________________。 (3)在圖中畫出二分日的太陽軌跡，并用箭頭標出15：00時O點觀測者影子的大致朝向。 答案　(1)A　東北　23.5N　43 (2)115E　18：20　從赤道向南北兩側遞減 (3)畫圖略。(注意日出日落方位為正東正西，正午位于EF中間；日影位于∠BOC的平分線上。) 解析　第(1)題，圖示為我國某地，則觀測者所在位置O點在北半球，且二至日太陽視運動軌跡中北半球夏至日正午太陽高度大于冬至日，故E點所在太陽視運動軌跡為北半球夏至日，反之F點所在運動軌跡為冬至日的軌跡，夏至日時日出東北，日落西北，冬至日時日出東南，日落西南，故可推斷觀測者所在地平面四個基本方位C為正北，A為正南。第(2)題，已知O點緯度為23.5N，測得O點的正午太陽高度為66.5N，可知此時太陽直射點位于赤道為二分日，全球晝夜等長。我國各地方時6時日出，O點處日出時間為北京時間6：20，所以O點位于北京西邊，根據(jù)經(jīng)度差1，時間差4分知O點經(jīng)度為115E，當?shù)厝章鋾r間為北京時間18：20，該日全球正午太陽高度由赤道向南北兩側遞減。第(3)題，冬至日下午15：00時，太陽位于觀測者的西南方位，影子應朝向東北方向，O點觀察者的影子大致向東北延伸，也就是B、C間的方向。 11．(20169月學軍中學月考)分析下列材料，回答問題。 材料一　設北半球一點P在北緯φ度(66.5≤φ≤90)，太陽直射點在北緯δ度(0≤δ≤23.5)，此時P點出現(xiàn)極晝現(xiàn)象。 材料二　圖解法求午夜太陽高度角示意圖(見下圖)。 (備注：在上圖中太陽光線是平行照射地球的，MR為P點的地平圈，PK為P點所在緯線的延長線，MO為赤道的延長線，N、S為兩極點，H0為P點0(或24)時太陽高度，即∠LPR。) 材料三　極晝地區(qū)某地正午太陽高度與午夜太陽高度示意圖(見下圖)。 (1)根據(jù)材料一和材料二，推導出P點午夜太陽高度計算公式為____________________。 (2)根據(jù)材料三判斷，圖中的某地在________半球。該日某地的太陽升落方位可以表述為：南升________落。 (3)如果H0＝5，H＝35，則該地的緯度位置是__________，這一天，太陽直射點的緯度位置是________。 答案　(1)H0＝δ＋φ－90或H0＝∠LPR＝δ－(90－φ) (2)南　南 (3)75S　20S 解析　第(1)題，根據(jù)材料二午夜太陽高度示意圖可以推導出P點午夜太陽高度計算公式。第(2)題，根據(jù)材料三太陽視運動軌跡在南方的天空，判斷圖中的某地在南半球，該日某地的太陽升落方位可以表述為南升南落。第(3)題，利用第(1)題的公式，即可計算出該地的緯度位置是75S，這一天，太陽直射點的緯度位置是20S。 12．(20164月浙江選考)圖1為美國西部略圖，圖2為85號州際公路在洛杉磯市(34N,118W)的一塊標志碑(南北朝向)。6月22日，某觀測者測得圖2中標志碑影子的最小面積是0.3平方米；另于該日某時(北京時間10：30)觀測到該碑影子朝向東南。判斷上述兩種觀測結果是否正確，并分別說明理由。 答案　面積錯誤。6月22日，洛杉磯正午太陽高度為79.5(大于45)，影子長度小于0.5米，面積小于0.3平方米。朝向正確。6月22日北京時間10：30時，當?shù)氐胤綍r為18：38，接近日落，太陽位于西北方，影子朝向東南。 13