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正午太阳高度的变化
第一部分 第二章 第3讲 课时10
注意：不一定是90°
1.太阳高度角和正午太阳高度
(1)太阳高度(角)：太阳光线与地平面的交角。
（即太阳在当地的仰角）
(2)正午太阳高度：一日内最大的
太阳高度，反映太阳辐射的强弱。
结合实例，说明地球运动的地理意义
[基本概念]　
太阳高度、正午太阳高度
[基本原理]
正午太阳高度变化的规律
【春分/秋分】
太阳直射赤道
赤道上正午太阳高度为90°，达一年中最大值
正午太阳高度从赤道向南北两侧递减
2. 正午太阳高度的变化规律
【夏至】
太阳直射北回归线，北回归线正午太阳高度为90°
正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减
北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年最大值
赤道及其以南地区达一年最小
2. 正午太阳高度的变化规律
【冬至】
太阳直射南回归线，南回归线正午太阳高度为90°
正午太阳高度从南回归线向南北两侧递减
南回归线及其以南地区正午太阳高度达一年最大
赤道及其以北地区达一年最小
2. 正午太阳高度的变化规律
正午太阳高度季节变化规律
90°
80°
70°
60°
50°
40°
30°
20°
10°
南极点 南极圈 南回归线 赤道 北回归线 北极圈 北极点
90°S
66°34′S
23°26′S
23°26′N
66°34′N
90°N
0°N
春秋分日
3月21日|9月23日
夏至日
6月22日
冬至日
12月22日
【春分/秋分】
【夏至】
【冬至】
正午太阳高度从直射纬度向南北两侧递减
2. 正午太阳高度的变化规律
正午太阳高度
(1)同一纬线上正午太阳高度相等。
(2)同一日期，距太阳直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。
(3)距离太阳直射点所在纬线越近的地点，正午太阳高度越大。
H=90 - 纬度差
释义：若两地纬度相差一度，
则正午太阳高度也相差一度
直射点
3.正午太阳高度的计算方法
15°N
40°N
差25°
北京（40°N）的正午太阳高度
H北京=90°-25°=65°
3.正午太阳高度的计算方法
15°N
23°S
38°
H圣保罗=90°-38°=52°
40°N
25°
3.正午太阳高度的计算方法
4.正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(由23.5°增大到47°)，赤道上为23.5°，回归线上为47°。
(2)回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为47°)。
(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由47°减小到23.5°)，极圈上为47°，极点上为23.5°。
5.正午太阳高度的应用
(1)确定地方时
当某地太阳高度达一天中最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
5.正午太阳高度的应用
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋多坐北朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋多坐南朝北。
5.正午太阳高度的应用
(4)判断日影长短及方向
①太阳直射点上，物体的影子缩短为0。
②太阳高度越大，日影越短，正午是一天中日影最短的时刻。
③日影永远朝向背离太阳的方向。
5.正午太阳高度的应用
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短
距离L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
建筑规划中充分利用阳光的其他案例
方案1:错落有致—有利于采光和节省建筑用地
方案2:前低后高—有利于后楼采光
建筑规划中充分利用阳光的其他案例
方案3：因地制宜—既减少楼间距；又增加美感
方案4：侧面采光—充分利用早晨和傍晚的阳光
方案5：后排房屋架空设计—即可防潮也可开辟成地下停车场
5.正午太阳高度的应用
(6)计算太阳能热水器的安装角度
为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与地平面之间的倾角，使太阳光与受热板成直角。即α＋H＝90°时，太阳能热水器使用效果最佳。
(2022·广东地理)2021年10月16日?，神舟十三号载人飞船在酒泉?卫星发射中心成功发射?，将我国3名航天员顺利送入距离地表约400 km的中国空间站。2022年4月16日?，航天员安全返回地球?。据此完成1～2题。
真题研析
1.符合航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度大小变化的是
A.① B.②
C.③ D.④
命题方向
明确
(2022·广东地理)2021年10月16日?，神舟十三号载人飞船在酒泉?卫星发射中心成功发射?，将我国3名航天员顺利送入距离地表约400 km的中国空间站。2022年4月16日?，航天员安全返回地球?。据此完成1～2题。
2.驻留期间，酒泉卫星发射中心发射塔与广州市区广州塔两地每天正午太阳高度的差值
A.先变大后变小 B.先变小后变大
C.持续不断变大 D.始终保持不变
命题方向
明确
关键信息点拨
答案　1.______　2.______
A
D
?2021年10月16日～2022年4月16日是航天员驻留空间站的时间，该时间段包含1月初，结合地球绕日公转速度的变化规律：1月初最 ，7月初最 ，可找出航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度变化的正确示意图。
?酒泉卫星发射中心的纬度约为41°N，广州塔纬度约23°N，驻留期间，2021年10月16日至冬至日，太阳直射点向 移动，冬至日后至2022年4月16日太阳直射点一直向 移动，两地始终位于太阳直射点的 方，根据正午太阳高度的计算公式可判断出驻留期间两地正午太阳高度的差值变化情况。
快
慢
北
南
北
命题方向
明确
第1题，在航天员驻留期间(2021年10月16日至2022年4月16日)，地球绕太阳公转经过了近日点(1月初)，近日点公转角速度较快，所以在10月16日到1月初，空间站绕太阳运动角速度在变大，1月初到4月16日空间站绕太阳运动角速度在变小。故选A。
第2题，在航天员驻留期间，太阳直射点始终位于两地以南，则两地每天正午太阳高度的差值始终为两地纬度之差，保持不变，故选D。
命题方向
明确
1
2
3
4
考向1　通过“正午太阳高度的变化规律”考查“综合思维”
(2023·安徽阜阳模拟)下图为江苏南京(32°N,119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成1～3题。
1.该学校当日的正午太阳高度接近
A.34° B.40°
C.50° D.55°
√
考向预测
5
命题方向
明确
1
2
3
4
太阳直射点平均每4天移动约1个纬度，12月22日前后(冬至日)太阳直射点位于23.5°S，则11月25日太阳直射点大约位于17°S，由此计算，南京11月25日的正午太阳高度＝90°－(17°＋32°)＝41°，故选B。
5
命题方向
明确
1
2
3
4
(2023·安徽阜阳模拟)下图为江苏南京(32°N,119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成1～3题。
2.照片中教学楼的朝向为
A.东南 B.正南
C.西南 D.西北
√
5
命题方向
明确
1
2
3
4
北京时间(120°E的地方时)16：09时，南京的地方时为16：05，此时太阳位于西南方，据图判断，此时太阳方位与教学楼走向一致，因此教学楼为东北—西南走向，朝向东南。故选A。
5
命题方向
明确
1
2
3
4
(2023·安徽阜阳模拟)下图为江苏南京(32°N,119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成1～3题。
3.若条件允许，胡老师能再次拍摄到同样效果的
照片的日期大概在
A.12月22日 B.1月18日
C.2月25日 D.4月17日
√
5
命题方向
明确
1
2
3
4
当日期关于冬至日对称时，同纬度地区太阳方位和昼夜长短情况一致。11月25日至12月22日前后(冬至日)约27天，而12月22日前后至1月18日也是27天，这两天的昼夜长短和日出、日落状况大体一致，故选B。
5
命题方向
明确
1
2
3
4
考向2　通过“正午太阳高度的应用”考查“地理实践力”
2021年某楼盘(32°N,121°E)开盘销售已封顶的1～4号楼。这4幢楼均为18层，层高3米，南北楼间距为50米。如图为“该楼盘平面示意图”。据此完成4～5题。
4.小明发现4号楼底层10月22日起正午就无阳光照射，一年中该楼层正午有阳光照射的时间约为
A.4个月 B.6个月
C.8个月 D.10个月
5
√
命题方向
明确
1
2
3
4
根据地球运动的对称规律可知，正午楼房底层接受不到太阳照射的时间和又一次开始有太阳照射的时间是关于冬至日对称的，由此可以推测，该楼层又一次开始有阳光照射的日期为次年2月22日，因此该楼层一年中有4个月正午没有阳光照射，有8个月正午有阳光照射。故选C。
5
命题方向
明确
1
2
3
4
5
2021年某楼盘(32°N,121°E)开盘销售已封顶的1～4号楼。这4幢楼均为18层，层高3米，南北楼间距为50米。如图为“该楼盘平面示意图”。据此完成4～5题。
5.一般随楼层升高房价相应提高。小明想在4号楼购房，希望全年正午都有太阳照射且单价较低。建议他选择(tan34.5°≈0.7，tan58°≈1.6，tan81°26′≈6.6)
A.4层 B.6层 C.8层 D.10层
√
命题方向
明确
1
2
3
4
5
要保证全年正午都有太阳照射，需要保证一年中正午太阳高度最小时即冬至日可以获得太阳光照；该地冬至日正午太阳高度H＝90°－(32°＋23.5°)＝34.5°；再由两栋楼的间距50米，可以求得4号楼冬至日正午有阳光照射的高度L＝50×
tan34.5°≈35米，再由楼高54米可以求出冬至日
4号楼19米以下的楼层正午没有太阳光照；
命题方向
明确
命题方向
明确
1
2
3
4
5
每层楼高3米，因此7层的一部分及其以下楼层冬至日正午都没有太阳光照，即8层及其以上的楼层冬至日正午有太阳光照；再由随楼层升高房价相应提高可以判断，满足小明购房条件的最佳楼层为8层。故选C。
太阳视运动
>
<
图形判读2
太阳视运动轨迹图是以观测点为中心，目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。它能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化以及某地全年日出、日落方位的变化。
1.日出、日落方位
判读技巧
太阳直射点位置 日出、日落方位
无极昼地区 刚好出现极昼的地区
北半球 东北升，西北落 北极圈内：正北升，正北落
南半球 东南升，西南落 南极圈内：正南升，正南落
赤道 正东升，正西落
图示 (北半球)
(1)北回归线以北，全年正午太阳都在正南方天空；南回归线以南，全年正午太阳都在正北方天空。
(2)南、北回归线之间，正午太阳有时在天顶，有时在正南方天空，有时在正北方天空。
(3)太阳的周日运动：以上图夏至日为例，太阳东北升—东南方天空—正南方天空—西南方天空—西北落。
2.太阳高度日变化图的判读
(1)日出、日落、昼长判读：如曲线A北京时间约3时日出，约17时日落，昼长约为14小时。
(2)正午太阳高度及出现的时间判读：如曲线B正午太阳高度约为45°，出现在北京时间12时。
(3)特殊判读：①曲线A正午太阳高度最大为
90°，应位于赤道至回归线之间；②曲线B昼长24小时，且最低太阳高度正好为0°，应为出现极昼的最低纬度；③C线昼长24小时，且一天中太阳高度没有变化，应位于极点。
下图为我国某科考队员在北极黄河站(78°55′N,11°56′E)极昼期第一天拍摄的太阳视运动轨迹合成图(每两小时拍摄一次)。据此完成1～2题。
1.拍摄P位置的太阳轨迹时，摄影机镜头朝向
A.正北 B.正南
C.正西 D.正东
针对训练
1
2
3
4
5
6
根据材料，黄河站位于北半球，该日极昼，正午太阳位于正南方向，极昼期0时太阳位于正北方向，P点是该日太阳高度最小的时候，正值0时，故摄影机镜头朝向正北，故选A。
√
针对训练
1
2
3
4
5
6
下图为我国某科考队员在北极黄河站(78°55′N,11°56′E)极昼期第一天拍摄的太阳视运动轨迹合成图(每两小时拍摄一次)。据此完成1～2题。
2.当太阳位于图中Q位置时，北京某中学观察到太阳位于
A.东北 B.西北
C.东南 D.西南
图中太阳位置是每两小时拍摄一次的太阳位置，根据太阳高度判断，位置最高时为正午12时，位置最低时为0时。当太阳位于图中Q位置时，北极黄河站(78°55′N,11°56′E)地方时大约为6时，此时北京(116°E)的地方时约为13时，太阳位于西南方向，故选D。
√
(2023·浙江绍兴模拟)我国某高中学生在校园里开展太阳观测实践活动，并绘制出夏至日太阳视运动轨迹曲线图(如下图，N、S表示正北、正南方向)。图中夹角PON是86.5°，夹角POQ是50°。据此完成3～4题。
3.该学校所处的省级行政区、夏至日太阳视运动
轨迹曲线分别最有可能的是
A.海南省、① B.海南省、②
C.福建省、① D.福建省、②
针对训练
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6
√
针对训练
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6
夏至日我国昼长夜短，正午太阳高度较大，可判断曲线①符合，据此可排除B、D；
该日正午太阳高度为86.5°，利用计算公式可得出该学校可能位于20°N或27°N。依据图中信息可知，
该日正午太阳位于正北方向，说明该地位于太阳直射点南侧，因此排除27°N，结合选项得出该学校可能位于海南省，A正确、C错误。故选A。
针对训练
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4
5
6
(2023·浙江绍兴模拟)我国某高中学生在校园里开展太阳观测实践活动，并绘制出夏至日太阳视运动轨迹曲线图(如下图，N、S表示正北、正南方向)。图中夹角PON是86.5°，夹角POQ是50°。据此完成3～4题。
4.与轨迹①所在地相比，轨迹②所在地
A.昼夜时差更短 B.日出日落更早
C.纬度数值更大 D.太阳高度更小
√
针对训练
1
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4
5
6
夹角POQ是50°，即轨迹①与轨迹②的夹角为50°，轨迹①是海南省夏至日太阳视运动轨迹，轨迹②对应地点只能位于南半球，利用夹角POQ是50°得出①②两地的纬度差是50°，说明轨迹②所在地位于
30°S，C正确；
与20°N相比，该地距离赤道的纬度差更大，昼夜时差更长，A错误；
此时南半球昼短夜长，日出时间更晚，日落时间更早，B错误；
没有明确时刻是否相同(如是否都是正午)，不同时刻的太阳高度大小没有可比性，D错误。
我国某中学组织学生采用竖直立杆的方式观测日影变化，杆长为1米。下图为当地二至日部分时刻(北京时间)杆影方位及长度，图中①点为立杆点。据此完成5～6题。
5.该中学所在城市最可能是
A.长春 B.长沙
C.乌鲁木齐 D.杭州
针对训练
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√
针对训练
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读图，甲日杆影在北京时间9时和16时的影长相等，因此该地在北京时间12：30时为正午，即北京时间12：30时，该地地方时为12时，可求得该地经度为112.5°E。该中学所在城市最可能是长沙市，B正确；
长春经度大约为125°E，乌鲁木齐经度大约为88°E，杭州经度大约为120°E。
针对训练
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我国某中学组织学生采用竖直立杆的方式观测日影变化，杆长为1米。如图为当地二至日部分时刻(北京时间)杆影方位及长度，图中①点为立杆点。据此完成5～6题。
6.夏至日，当地太阳视运动轨迹是
√
针对训练
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夏至日，该地日出时太阳在东北方位，正午时太阳在正南，日落时太阳在西北方位。故选B。
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10
11
(2023·浙江温州模拟)如图为“某地二分二至日旗杆顶端日影轨迹变化图”。读图完成1～2题。
1.该地纬度位置可能为
A.20°N B.40°N
C.40°S D.60°S
√
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读图，根据①的旗杆顶端日影轨迹，可知该日日出东北，日落西北，①为夏至日，且正午日影位于正南，可知此时太阳直射点位于该地以北，即该地位于23.5°N以南，排除B。
根据②的旗杆顶端日影轨迹，可知该日日出正东，日
落正西，②为春、秋分日，且正午日影位于正北，可知此时太阳直射点位于该地以南，即该地在赤道以北，排除C、D。故选A。
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(2023·浙江温州模拟)如图为“某地二分二至日旗杆顶端日影轨迹变化图”。读图完成1～2题。
2.若在同一天中，该地与杭州(30°N)的正午太阳
高度的差值为ΔH(取绝对值)，则太阳直射点由①
→③的移动过程中，ΔH的变化为
A.先增大后减小 B.先增大后不变
C.先不变后增大 D.持续不断增大
√
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根据上题分析，该地纬度位置为20°N，①→③为夏至日→冬至日，太阳直射点从23.5°N向南移动到23.5°S。在这期间，30°N正午太阳高度从最大逐渐减小到最小；20°N正午太阳高度先增大，当太阳直射20°N时达到最大，之后逐渐减小到最小。所以，
太阳直射点从23.5°N向南移动到20°N期间，ΔH增大，C错误。
根据正午太阳高度计算公式，可计算太阳直射点从20°N到23.5°S移动过程中，30°N和20°N的正午太阳高度差值都是10°，排除A、D，故选B。
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下图为“某地一年中正午太阳高度变化示意图”，图中M、N分别为EH、HF的中点，H日该地正午太阳位于正北方。读图，完成3～4题。
3.该地的地理纬度可能是
A.18°34′S B.18°34′N
C.23.5°S D.23.5°N
√
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根据题意，图中E(F)、H处是二至日，M、N为二分日。该地一年中正午太阳高度有两日为90°，说明该地一年内有两次太阳直射现象，应位于南、北回归线之间，而南、北回归线上一年内只有一次太阳直射现象，所以排除选项C、D。
H日正午太阳位于正北方，说明直射点位于北回归线，故该地位于北半球，H日为夏至日，选B。
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下图为“某地一年中正午太阳高度变化示意图”，图中M、N分别为EH、HF的中点，H日该地正午太阳位于正北方。读图，完成3～4题。
4.从E至M期间
A.地球公转速度加快
B.扬州白昼变短，黑夜变长
C.该地日出方位东偏南
D.南半球正午太阳高度变小
√
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11
据上题分析，E(F)为冬至日，H为夏至日，M为春分日，N为秋分日。1月初地球公转速度最快，从E至M期间，为冬至日到春分日，地球公转速度先加快后减慢；扬州白昼变长，黑夜变短；该地日出方位东偏南，C正确；
南回归线以南地区正午太阳高度变小。选C。
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家住牡丹江市(45°N,130°E)的小明在网上晒出自家住宅的户型平面图和江边拍摄的日出图，并记录到该日第一缕阳光照射到客厅的时间为9时40分(住宅楼前无遮挡)。读图完成5～7题。
5.照片上遮盖的日期，可能是
A.4月1日 B.7月1日
C.9月1日 D.11月1日
√
根据图乙中信息，当地日出时间为北京时间6时，则当地地方时应为6：40，白昼时间少于12小时，太阳直射南半球，故选D。
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家住牡丹江市(45°N,130°E)的小明在网上晒出自家住宅的户型平面图和江边拍摄的日出图，并记录到该日第一缕阳光照射到客厅的时间为9时40分(住宅楼前无遮挡)。读图完成5～7题。
6.小明家前阳台的朝向最接近
A.南偏东45°
B.南偏西45°
C.西偏南15°
D.正南方向
√
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该日第一缕阳光照射到客厅的北京时间为9时40分，则当地地方时为10时20分，此时太阳大致在南偏东25°，阳台的朝向与太阳方位垂直，因此小明家前阳台的朝向为南偏西65°，或小于65°，否则阳光不能照射到。与之最接近的是B选项。
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家住牡丹江市(45°N,130°E)的小明在网上晒出自家住宅的户型平面图和江边拍摄的日出图，并记录到该日第一缕阳光照射到客厅的时间为9时40分(住宅楼前无遮挡)。读图完成5～7题。
7.小明通过测量得出该日当地正午
太阳高度，其数值约为
A.22° B.32°
C.45° D.55°
√
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11月1日，太阳直射点位于10°S左右，当地正午太阳高度＝90°－(10°＋45°)＝35°，最接近35°的是B，故选B。
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(2023·广东中山期中)下图为“我国某地冬、夏至日正午太阳光线示意图”，角a、β相差32°。据此完成8～9题。
8.该地正午太阳高度年变化幅度为
A.16° B.32°
C.39.5° D.47°
√
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若该地位于我国北回归线及其以北地区，则冬、夏至日正午太阳高度相差47°，故该地应该位于我国北回归线以南地区，有太阳直射，故正午太阳高度最大值出现在太阳直
射时，为90°，正午太阳高度最小值出现在太阳直射南回归线时。根据题干可知，该地冬、夏至日正午太阳高度相差32°，代入公式90°－|φ－23.5°|－90°＋|φ＋23.5°|＝32°，根据计算可知，该地地理纬度为16°N。所以，该地正午太阳高度年变化幅度为90°－90°＋|16°＋23.5°|＝39.5°，选C。
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该地正午太阳高度达一年中最大值时，太阳直射点位于16°N，可能往南移动也可能向北移动，A、B错误；
该地在太阳直射北回归线时昼长达到一年中的最大值，C错误；
该日太阳直射点位于北半球，该地日出东北，D正确。
(2023·广东中山期中)下图为“我国某地冬、夏至日正午太阳光线示意图”，角a、β相差32°。据此完成8～9题。
9.该地正午太阳高度达一年中最大时
A.直射点向北移 B.直射点向南移
C.昼长达一年中最大值 D.该日当地东北日出
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暑假期间，小明前往墨尔本(37°46′S)旅行。在墨尔本，小明发现很多建筑的布局并非严格的南北朝向，而是有一定的偏角。下图为“墨尔本某街道上两栋方形大楼的俯视图”。据此完成10～11题。
10.建筑物的布局方位会影响墙面的采光条件。
小明旅行期间，全天都不能采光的墙面是
A.大楼甲的①墙面 B.大楼甲的②墙面
C.大楼乙的③墙面 D.大楼乙的④墙面
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我国暑假期间即每年的7、8月份，此时太阳直射点在北半球。墨尔本日出东北，日落西北，且正午时，太阳在正北方向。所以大楼甲的①墙面全天都不能受到太阳照射。大楼甲的②墙面上午可以照射到，大楼乙的③墙
面正午、下午均可以照射到，大楼乙的④墙面下午可以照射到。选A。
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暑假期间，小明前往墨尔本(37°46′S)旅行。在墨尔本，小明发现很多建筑的布局并非严格的南北朝向，而是有一定的偏角。下图为“墨尔本某街道上两栋方形大楼的俯视图”。据此完成10～11题。
11.为使大楼乙的①墙面全年每天均有采光机会，
墙面与街道的夹角α最小可能是
A.14° B.32°
C.45° D.59°
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为使大楼乙的①墙面每天均有采光机会，即在每年北半球的夏至日时，该墙面仍然可以受到阳光照射。由图上信息可知，每年12月22日时，当地日出东南，且太阳光线与街道的夹角为31°，所以夏至日日出东北时太阳
光线与街道的夹角也应为31°。若使大楼乙的①墙面日出时可以受到太阳照射，夹角需要大于31°。夹角α最小可能为32°。选B。课时10　正午太阳高度的变化
1．太阳高度角和正午太阳高度
(1)太阳高度角
太阳光线与地平面之间的夹角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线(圈)上，太阳高度是0°。
(2)正午太阳高度
一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。
2．正午太阳高度的变化规律
(1)请在上图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的分布状况。
答案
(2)纬度变化规律
同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减；距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小，距离越近，则越大。
①夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减；北回归线及其以北各纬度正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。如图中c折线所示。
②冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减；南回归线及其以南各纬度正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。如图中a折线所示。
③春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。如图中b折线所示。
(3)季节变化规律
太阳直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如图所示：
特别提醒　正午太阳高度
(1)同一纬线上正午太阳高度相等。
(2)同一日期，距太阳直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。
(3)距离太阳直射点所在纬线越近的地点，正午太阳高度越大。
1．正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如下图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23.5°S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。
2．正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(由23.5°增大到47°)，赤道上为23.5°，回归线上为47°。
(2)回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为47°)。
(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由47°减小到23.5°)，极圈上为47°，极点上为23.5°。
3．正午太阳高度的应用
(1)确定地方时
当某地太阳高度达一天中最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(4)判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日日影最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日日影最短；南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短(等于0)。
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算太阳能热水器的安装角度
如上图所示，集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余，当α＋H＝90°时太阳能热水器使用效果最佳。
(2022·广东地理)2021年10月16日?，神舟十三号载人飞船在酒泉?卫星发射中心成功发射?，将我国3名航天员顺利送入距离地表约400 km的中国空间站。2022年4月16日?，航天员安全返回地球?。据此完成1～2题。
1．符合航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度大小变化的是(　　)
A．① B．②
C．③ D．④
2．驻留期间，酒泉卫星发射中心发射塔与广州市区广州塔两地每天正午太阳高度的差值(　　)
A．先变大后变小
B．先变小后变大
C．持续不断变大
D．始终保持不变
[关键信息点拨]
?2021年10月16日～2022年4月16日是航天员驻留空间站的时间，该时间段包含1月初， 结合地球绕日公转速度的变化规律：1月初最快，7月初最慢，可找出航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度变化的正确示意图。 ?酒泉卫星发射中心的纬度约为41°N，广州塔纬度约23°N，驻留期间，2021年10月16日 至冬至日，太阳直射点向南移动，冬至日后至2022年4月16日太阳直射点一直向北移动，两地始终位于太阳直射点的北方，根据正午太阳高度的计算公式可判断出驻留期间两地正午太阳高度的差值变化情况。
答案　1.A　2.D
解析　第1题，在航天员驻留期间(2021年10月16日至2022年4月16日)，地球绕太阳公转经过了近日点(1月初)，近日点公转角速度较快，所以在10月16日到1月初，空间站绕太阳运动角速度在变大，1月初到4月16日空间站绕太阳运动角速度在变小。故选A。第2题，在航天员驻留期间，太阳直射点始终位于两地以南，则两地每天正午太阳高度的差值始终为两地纬度之差，保持不变，故选D。
考向1　通过“正午太阳高度的变化规律”考查“综合思维”
(2023·安徽阜阳模拟)下图为江苏南京(32°N,119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成1～3题。
1．该学校当日的正午太阳高度接近(　　)
A．34° B．40°
C．50° D．55°
2．照片中教学楼的朝向为(　　)
A．东南 B．正南
C．西南 D．西北
3．若条件允许，胡老师能再次拍摄到同样效果的照片的日期大概在(　　)
A．12月22日 B．1月18日
C．2月25日 D．4月17日
答案　1.B　2.A　3.B
解析　第1题，太阳直射点平均每4天移动约1个纬度，12月22日前后(冬至日)太阳直射点位于23.5°S，则11月25日太阳直射点大约位于17°S，由此计算，南京11月25日的正午太阳高度＝90°－(17°＋32°)＝41°，故选B。第2题，北京时间(120°E的地方时)16：09时，南京的地方时为16：05，此时太阳位于西南方，据图判断，此时太阳方位与教学楼走向一致，因此教学楼为东北—西南走向，朝向东南。故选A。第3题，当日期关于冬至日对称时，同纬度地区太阳方位和昼夜长短情况一致。11月25日至12月22日前后(冬至日)约27天，而12月22日前后至1月18日也是27天，这两天的昼夜长短和日出、日落状况大体一致，故选B。
考向2　通过“正午太阳高度的应用”考查“地理实践力”
2021年某楼盘(32°N,121°E)开盘销售已封顶的1～4号楼。这4幢楼均为18层，层高3米，南北楼间距为50米。下图为“该楼盘平面示意图”。据此完成4～5题。
4．小明发现4号楼底层10月22日起正午就无阳光照射，一年中该楼层正午有阳光照射的时间约为(　　)
A．4个月 B．6个月
C．8个月 D．10个月
5．一般随楼层升高房价相应提高。小明想在4号楼购房，希望全年正午都有太阳照射且单价较低。建议他选择(tan34.5°≈0.7，tan58°≈1.6，tan81°26′≈6.6)(　　)
A．4层 B．6层 C．8层 D．10层
答案　4.C　5.C
解析　第4题，根据地球运动的对称规律可知，正午楼房底层接受不到太阳照射的时间和又一次开始有太阳照射的时间是关于冬至日对称的，由此可以推测，该楼层又一次开始有阳光照射的日期为次年2月22日，因此该楼层一年中有4个月正午没有阳光照射，有8个月正午有阳光照射。故选C。第5题，要保证全年正午都有太阳照射，需要保证一年中正午太阳高度最小时即冬至日可以获得太阳光照；该地冬至日正午太阳高度H＝90°－(32°＋23.5°)＝34.5°；再由两栋楼的间距50米，可以求得4号楼冬至日正午有阳光照射的高度L＝50×tan34.5°≈35米，再由楼高54米可以求出冬至日4号楼19米以下的楼层正午没有太阳光照；每层楼高3米，因此7层的一部分及其以下楼层冬至日正午都没有太阳光照，即8层及其以上的楼层冬至日正午有太阳光照；再由随楼层升高房价相应提高可以判断，满足小明购房条件的最佳楼层为8层。故选C。
图形判读2　太阳视运动
太阳视运动轨迹图是以观测点为中心，目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。它能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化以及某地全年日出、日落方位的变化。
1．日出、日落方位
太阳直射点位置 日出、日落方位
无极昼地区 刚好出现极昼的地区
北半球 东北升，西北落 北极圈内：正北升，正北落
南半球 东南升，西南落 南极圈内：正南升，正南落
赤道 正东升，正西落
图示 (北半球)
　　　　　　　　　　　　　　　　
特别提醒　(1)北回归线以北，全年正午太阳都在正南方天空；南回归线以南，全年正午太阳都在正北方天空。
(2)南、北回归线之间，正午太阳有时在天顶，有时在正南方天空，有时在正北方天空。
(3)太阳的周日运动：以上图夏至日为例，太阳东北升—东南方天空—正南方天空—西南方天空—西北落。
2．太阳高度日变化图的判读
(1)日出、日落、昼长判读：如曲线A北京时间约3时日出，约17时日落，昼长约为14小时。
(2)正午太阳高度及出现的时间判读：如曲线B正午太阳高度约为45°，出现在北京时间12时。
(3)特殊判读：①曲线A正午太阳高度最大为90°，应位于赤道至回归线之间；②曲线B昼长24小时，且最低太阳高度正好为0°，应为出现极昼的最低纬度；③C线昼长24小时，且一天中太阳高度没有变化，应位于极点。
下图为我国某科考队员在北极黄河站(78°55′N,11°56′E)极昼期第一天拍摄的太阳视运动轨迹合成图(每两小时拍摄一次)。据此完成1～2题。
1．拍摄P位置的太阳轨迹时，摄影机镜头朝向(　　)
A．正北 B．正南
C．正西 D．正东
2．当太阳位于图中Q位置时，北京某中学观察到太阳位于(　　)
A．东北 B．西北
C．东南 D．西南
答案　1.A　2.D
解析　第1题，根据材料，黄河站位于北半球，该日极昼，正午太阳位于正南方向，极昼期0时太阳位于正北方向，P点是该日太阳高度最小的时候，正值0时，故摄影机镜头朝向正北，故选A。第2题，图中太阳位置是每两小时拍摄一次的太阳位置，根据太阳高度判断，位置最高时为正午12时，位置最低时为0时。当太阳位于图中Q位置时，北极黄河站(78°55′N,11°56′E)地方时大约为6时，此时北京(116°E)的地方时约为13时，太阳位于西南方向，故选D。
(2023·浙江绍兴模拟)我国某高中学生在校园里开展太阳观测实践活动，并绘制出夏至日太阳视运动轨迹曲线图(如下图，N、S表示正北、正南方向)。图中夹角PON是86.5°，夹角POQ是50°。据此完成3～4题。
3．该学校所处的省级行政区、夏至日太阳视运动轨迹曲线分别最有可能的是(　　)
A．海南省、① B．海南省、②
C．福建省、① D．福建省、②
4．与轨迹①所在地相比，轨迹②所在地(　　)
A．昼夜时差更短 B．日出日落更早
C．纬度数值更大 D．太阳高度更小
答案　3.A　4.C
解析　第3题，夏至日我国昼长夜短，正午太阳高度较大，可判断曲线①符合，据此可排除B、D；该日正午太阳高度为86.5°，利用计算公式可得出该学校可能位于20°N或27°N。依据图中信息可知，该日正午太阳位于正北方向，说明该地位于太阳直射点南侧，因此排除27°N，结合选项得出该学校可能位于海南省，A正确、C错误。故选A。第4题，夹角POQ是50°，即轨迹①与轨迹②的夹角为50°，轨迹①是海南省夏至日太阳视运动轨迹，轨迹②对应地点只能位于南半球，利用夹角POQ是50°得出①②两地的纬度差是50°，说明轨迹②所在地位于30°S，C正确；与20°N相比，该地距离赤道的纬度差更大，昼夜时差更长，A错误；此时南半球昼短夜长，日出时间更晚，日落时间更早，B错误；没有明确时刻是否相同(如是否都是正午)，不同时刻的太阳高度大小没有可比性，D错误。
我国某中学组织学生采用竖直立杆的方式观测日影变化，杆长为1米。下图为当地二至日部分时刻(北京时间)杆影方位及长度，图中①点为立杆点。据此完成5～6题。
5．该中学所在城市最可能是(　　)
A．长春 B．长沙 C．乌鲁木齐 D．杭州
6．夏至日，当地太阳视运动轨迹是(　　)
答案　5.B　6.B
解析　第5题，读图，甲日杆影在北京时间9时和16时的影长相等，因此该地在北京时间12：30时为正午，即北京时间12：30时，该地地方时为12时，可求得该地经度为112.5°E。该中学所在城市最可能是长沙市，B正确；长春经度大约为125°E，乌鲁木齐经度大约为88°E，杭州经度大约为120°E。第6题，夏至日，该地日出时太阳在东北方位，正午时太阳在正南，日落时太阳在西北方位。故选B。
课时精练
(2023·浙江温州模拟)下图为“某地二分二至日旗杆顶端日影轨迹变化图”。读图完成1～2题。
1．该地纬度位置可能为(　　)
A．20°N B．40°N C．40°S D．60°S
2．若在同一天中，该地与杭州(30°N)的正午太阳高度的差值为ΔH(取绝对值)，则太阳直射点由①→③的移动过程中，ΔH的变化为(　　)
A．先增大后减小 B．先增大后不变
C．先不变后增大 D．持续不断增大
答案　1.A　2.B
解析　第1题，读图，根据①的旗杆顶端日影轨迹，可知该日日出东北，日落西北，①为夏至日，且正午日影位于正南，可知此时太阳直射点位于该地以北，即该地位于23.5°N以南，排除B。根据②的旗杆顶端日影轨迹，可知该日日出正东，日落正西，②为春、秋分日，且正午日影位于正北，可知此时太阳直射点位于该地以南，即该地在赤道以北，排除C、D。故选A。第2题，根据上题分析，该地纬度位置为20°N，①→③为夏至日→冬至日，太阳直射点从23.5°N向南移动到23.5°S。在这期间，30°N正午太阳高度从最大逐渐减小到最小；20°N正午太阳高度先增大，当太阳直射20°N时达到最大，之后逐渐减小到最小。所以，太阳直射点从23.5°N向南移动到20°N期间，ΔH增大，C错误。根据正午太阳高度计算公式，可计算太阳直射点从20°N到23.5°S移动过程中，30°N和20°N的正午太阳高度差值都是10°，排除A、D，故选B。
下图为“某地一年中正午太阳高度变化示意图”，图中M、N分别为EH、HF的中点，H日该地正午太阳位于正北方。读图，完成3～4题。
3．该地的地理纬度可能是(　　)
A．18°34′S B．18°34′N
C．23.5°S D．23.5°N
4．从E至M期间(　　)
A．地球公转速度加快
B．扬州白昼变短，黑夜变长
C．该地日出方位东偏南
D．南半球正午太阳高度变小
答案　3.B　4.C
解析　第3题，根据题意，图中E(F)、H处是二至日，M、N为二分日。该地一年中正午太阳高度有两日为90°，说明该地一年内有两次太阳直射现象，应位于南、北回归线之间，而南、北回归线上一年内只有一次太阳直射现象，所以排除选项C、D。H日正午太阳位于正北方，说明直射点位于北回归线，故该地位于北半球，H日为夏至日，选B。第4题，据上题分析，E(F)为冬至日，H为夏至日，M为春分日，N为秋分日。1月初地球公转速度最快，从E至M期间，为冬至日到春分日，地球公转速度先加快后减慢；扬州白昼变长，黑夜变短；该地日出方位东偏南，C正确；南回归线以南地区正午太阳高度变小。选C。
家住牡丹江市(45°N,130°E)的小明在网上晒出自家住宅的户型平面图和江边拍摄的日出图，并记录到该日第一缕阳光照射到客厅的时间为9时40分(住宅楼前无遮挡)。读图完成5～7题。
5．照片上遮盖的日期，可能是(　　)
A．4月1日 B．7月1日
C．9月1日 D．11月1日
6．小明家前阳台的朝向最接近(　　)
A．南偏东45° B．南偏西45°
C．西偏南15° D．正南方向
7．小明通过测量得出该日当地正午太阳高度，其数值约为(　　)
A．22° B．32°
C．45° D．55°
答案　5.D　6.B　7.B
解析　第5题，根据图乙中信息，当地日出时间为北京时间6时，则当地地方时应为6：40，白昼时间少于12小时，太阳直射南半球，故选D。第6题，该日第一缕阳光照射到客厅的北京时间为9时40分，则当地地方时为10时20分，此时太阳大致在南偏东25°，阳台的朝向与太阳方位垂直，因此小明家前阳台的朝向为南偏西65°，或小于65°，否则阳光不能照射到。与之最接近的是B选项。第7题，11月1日，太阳直射点位于10°S左右，当地正午太阳高度＝90°－(10°＋45°)＝35°，最接近35°的是B，故选B。
(2023·广东中山期中)下图为“我国某地冬、夏至日正午太阳光线示意图”，角a、β相差32°。据此完成8～9题。
8．该地正午太阳高度年变化幅度为(　　)
A．16° B．32°
C．39.5° D．47°
9．该地正午太阳高度达一年中最大时(　　)
A．直射点向北移
B．直射点向南移
C．昼长达一年中最大值
D．该日当地东北日出
答案　8.C　9.D
解析　第8题，若该地位于我国北回归线及其以北地区，则冬、夏至日正午太阳高度相差47°，故该地应该位于我国北回归线以南地区，有太阳直射，故正午太阳高度最大值出现在太阳直射时，为90°，正午太阳高度最小值出现在太阳直射南回归线时。根据题干可知，该地冬、夏至日正午太阳高度相差32°，代入公式90°－|φ－23.5°|－90°＋|φ＋23.5°|＝32°，根据计算可知，该地地理纬度为16°N。所以，该地正午太阳高度年变化幅度为90°－90°＋|16°＋23.5°|＝39.5°，选C。第9题，该地正午太阳高度达一年中最大值时，太阳直射点位于16°N，可能往南移动也可能向北移动，A、B错误；该地在太阳直射北回归线时昼长达到一年中的最大值，C错误；该日太阳直射点位于北半球，该地日出东北，D正确。
暑假期间，小明前往墨尔本(37°46′S)旅行。在墨尔本，小明发现很多建筑的布局并非严格的南北朝向，而是有一定的偏角。下图为“墨尔本某街道上两栋方形大楼的俯视图”。据此完成10～11题。
10．建筑物的布局方位会影响墙面的采光条件。小明旅行期间，全天都不能采光的墙面是(　　)
A．大楼甲的①墙面 B．大楼甲的②墙面
C．大楼乙的③墙面 D．大楼乙的④墙面
11．为使大楼乙的①墙面全年每天均有采光机会，墙面与街道的夹角α最小可能是(　　)
A．14° B．32°
C．45° D．59°
答案　10.A　11.B
解析　第10题，我国暑假期间即每年的7、8月份，此时太阳直射点在北半球。墨尔本日出东北，日落西北，且正午时，太阳在正北方向。所以大楼甲的①墙面全天都不能受到太阳照射。大楼甲的②墙面上午可以照射到，大楼乙的③墙面正午、下午均可以照射到，大楼乙的④墙面下午可以照射到。选A。第11题，为使大楼乙的①墙面每天均有采光机会，即在每年北半球的夏至日时，该墙面仍然可以受到阳光照射。由图上信息可知，每年12月22日时，当地日出东南，且太阳光线与街道的夹角为31°，所以夏至日日出东北时太阳光线与街道的夹角也应为31°。若使大楼乙的①墙面日出时可以受到太阳照射，夹角需要大于31°。夹角α最小可能为32°。选B。

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