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1　纬度变化规律
正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(1)夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，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，如图中a折线所示。
(3)春秋分：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中b折线所示。
2　季节变化
北半球节气
达最大值的地区
达最小值的地区
夏至
北回归线及其以北各纬度
南半球各纬度
冬至
南回归线及其以南各纬度
北半球各纬度
春、秋分
赤道
—
注意点
南北回归线之间的地区，正午太阳高度最大和昼最长不一定同步
不含赤道和回归线的热带地区，正午太阳高度最大时是太阳直射其所在的纬线时，而昼最长时是太阳直射其所在半球的回归线时。
某科研小组对我国部分海岛进行考察，并观测绘制了该地正午太阳高度年变化示意图。读图，完成1～2题。
1．该地可能位于(　　)
A．南沙群岛　　　　
B．台湾岛
C．钓鱼岛　　　　　
D．舟山群岛
答案　A
解析　该地有太阳直射现象，并且多数时间正午太阳在该地的南方，因而最可能为南沙群岛。
2．在一年的观测中，该小组看到正午太阳在南方的时间大约是(　　)
A．3个月
B．6个月
C．9个月
D．12个月
答案　C
解析　结合图形分析，在南方的时间要远大于在北方的时间，因而选项C最准确。
某地理研究性学习小组对家乡山东潍坊市(36.5°N,119.1°E)进行实地考察。该学习小组观测太阳，此时太阳处于正南方位，仰角为60°。下图为该小组观测到的某居民楼太阳能热水器的集热板。读图，回答3～4题。
3．据此推断，下列说法正确的是(　　)
A．此时北京时间为12时
B．此时太阳直射点位于南半球
C．当日昼长夜短
D．此时太阳直射点向北移动
答案　C
解析　当太阳位于正南方时为当地地方时12时，根据地方时计算知北京时间为12时3分36秒。结合正午太阳高度的计算方法知此时太阳直射点位于6.5°N，北半球昼长夜短。此时太阳直射点可能向北也可能向南移动。
4．为了冬至时更好地利用太阳能，学习小组建议居民将太阳能集热板(　　)
A．调整方向
B．不用调整
C．角度大约上调9°
D．角度大约下调9°
答案　D
解析　冬至时太阳直射点位于约23.5°S，该地正午太阳高度角为30°左右，为充分利用太阳能，太阳能集热板应与地面夹角为60°左右，据此判断结论。
　[考法综述]　正午太阳高度考查频率较高，难度适中。本考法通常会以生活中的实际问题(楼间距、太阳能热水器的安装)为背景，考查正午太阳高度的计算。关键在于掌握正午太阳高度的变化规律以及从题中获取太阳直射点位置等相关信息。
命题法1　正午太阳高度的计算
典例1　　图为某地地方时12时的太阳周年位置轨迹示意图。若甲、乙两个位置的太阳高度之和为90°，则乙位置太阳高度为(　　)
A．47°
B．43°
C．23.5°
D．21.5°
[解析]　本题考查正午太阳高度的年变化幅度，难度较大。地方时12时的太阳周年位置轨迹，即正午太阳周年位置轨迹。据图可知，甲位置时，当地正午太阳高度达到一年中的最大；乙位置时，当地正午太阳高度达到一年中的最小。
方法一：本题没有给出当地的位置信息，需要假设。若该地位于南北回归线之间，则其一年会被太阳直射两次，最大正午太阳高度为90°；最小正午太阳高度为90°－(23.5°＋当地纬度)。结合题意，二者之和为90°，求出当地纬度大于90°，不符合实际。若该地位于回归线与极圈之间，则其最小正午太阳高度为90°－(23.5°＋当地纬度)，最大正午太阳高度为90°－(当地纬度－23.5°)，二者之和为90°，可求出当地纬度为45°。进而利用最小正午太阳高度的计算公式求出乙位置(最小)的太阳高度为21.5°。
方法二：排除法。根据题目要求，甲、乙之和为90°，并结合正午太阳高度的年变化幅度进行判读分析。A项，若乙位置(最小)为47°，则甲(最大)为43°，明显错误。B项，若乙(最小)为43°，则甲(最大)为47°，正午太阳高度的年变化幅度小于23.5°，错误。C项，若乙(最小)为23.5°，则甲(最大)为66.5°，正午太阳高度的年变化幅度小于47°，故该地应位于南北回归线之间，其最大正午太阳高度应为90°，前后矛盾，错误。D项，若乙(最小)为21.5°，则甲(最大)为68.5°，正午太阳高度的年变化幅度为47°，正确。
[答案]　D
【解题法】　正午太阳高度的综合判断
1．正午太阳高度的计算
(1)公式：某地正午太阳高度＝90°－当地与太阳直射点的纬度差。
其中，当所求地点与太阳直射点在同一半球时，该纬度差即为所求点与直射点纬度差的绝对值；不在同一半球时，该纬度差为二者纬度数之和。
(2)方法：①确定太阳直射点的纬度；②确定所求地与直射点的纬度差；③直射点的正午太阳高度－两地纬度差，即为所求地的正午太阳高度。
(3)推论：①与太阳直射点纬度差相同的两条纬线，正午太阳高度相同；②晨昏线与纬线(极昼范围)的切点，其正午太阳高度为直射点纬度的2倍；③极点太阳高度一天中不变，且等于直射点纬度。
2．正午太阳高度年变化图的判读
判读关键是极值(拐点)及其对应的日期：
(1)部分日期正午太阳高度小于0或无，则为寒带地区[66°34′，90°]。
(2)正午太阳高度为全年变化，一个极大值，一个极小值，则为温带地区[23°26′，66°34′]。
极大值为90°为回归线，极小值为0°为极圈。
(3)正午太阳高度为全年变化，两个极大值(90°)，一个极小值，一个较小值，则为热带地区[0°，23°26′]
根据极大值及极小值出现的日期可判断所在半球。
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的最大值时，日影最短，当地的地方时是12时。
(2)影长及方向与正午太阳高度及方位的关系。
①正午太阳高度越大，影长越短，正午太阳高度越小，影长越长。且影长L＝hcotH。
②日影方向与正午太阳方位相反。
应用：
a．可利用该公式求正午太阳高度或影长。并进而利用正午太阳高度的计算公式求当地纬度。
b．可根据影子方位确定太阳方位，进而确定该地所在半球。
c．可根据此原理确定楼高及楼距。
命题法2　太阳高度日变化图的判读
典例2　　下图为甲、乙两地某日从日出到日落太阳高度角日变化示意图，其中甲地位于北半球。
(1)据图推测，乙地位于(　　)
A．东半球赤道上
B．东半球北回归线上
C．西半球赤道上
D．西半球北回归线上
(2)据图推测，该日应该是北半球的(　　)
A．春分日
B．夏至日
C．秋分日
D．冬至日
(3)甲、乙两地实际距离大约是(　　)
A．1万千米
B．2万千米
C．3万千米
D．4万千米
[解析]　第(1)题，甲地位于北半球，此日甲地昼长为12小时16分，北半球处于夏半年，太阳直射点位于北半球。乙地昼长恰好为12小时，乙地只能位于赤道上。乙地正午太阳高度出现在北京时间24点，可计算乙地经度为60°W，乙地位于西半球。C正确。第(2)题，此日赤道上正午太阳高度为66°34′，且直射点位于北半球，可计算出太阳直射点位于北回归线。正午太阳高度H＝90°－当地与直射点的纬度差＝90°－(0°＋X°)＝66°34′，即X＝23°26′N，故B正确。第(3)题，夏至日时甲地昼长接近12小时，故甲地接近赤道，甲地正午太阳高度出现在北京时间12点，故甲地位于120°E上，与乙地位于同一个经线圈，两者的距离约为赤道长度(4万千米)的一半。故B正确。
[答案]　(1)C　(2)B　(3)B
【解题法】　太阳高度日变化图的判读方法
1．读交点(太阳高度为0°)
交点的横坐标时间，即日出、日落时间——可计算昼夜长短。(日落－日出)
(如上图中：①昼长小于12小时；②③昼长等于24小时；④昼长等于12小时)
注意横坐标是当地时间还是北京时间。不管是地方时，还是北京时间都可以利用(日落－日出)求出该地的昼长。若非本地的地方时，如求出昼长为12小时，可能为赤道也可能是二分日。其日出的地方时定为6：00，可进一步推算本地的经度。
2．读最高点(当地当日最大的太阳高度)
最高点的纵坐标即为正午太阳高度——可根据正午太阳高度的计算公式推算本地纬度或太阳直射点纬度。(如上图中③地的正午太阳高度为H1，④地的正午太阳高度为H2)
最高点的横坐标即为正午(地方时12：00)时间——可据其推算该地经度。
南北极点太阳高度一天不变，且等于太阳直射点的纬度
此时太阳高度的日变化线为一条平行于横坐标的直线。它可用于计算太阳直射点纬度。(如上图中②，所示为极点太阳高度的变化状况，h为当地的太阳高度，且为太阳直射点的纬度)
马尔代夫是以旅游业为支柱产业的著名岛国。2014年12月4日，马累海水淡化厂设备损毁导致该岛淡水供应中断。应马尔代夫政府请求，中国政府及时向其提供了饮用水等物资和资金援助。如图是马尔代夫部分区域示意图。读图，回答下题。
1．中国一架满载饮用水的飞机紧急从广州飞往马累，若北京时间12：00出发，经4小时到达马累。机长身高为1.8
m，到达时其在机场地面的身高影长接近于(tan
55°≈1.43;
tan
65°≈2.14)(　　)
A．0.6
m
B．1.2
m
C．1.8
m
D．2.4
m
答案　B
解析　飞机于12月4日12时(北京时间)出发，经过4小时到达马累(东五区)，由此可以计算出飞机到达马累的时间约为当地13时；此时太阳直射在20°S附近，马累的正午太阳高度大约为66°，而飞机到达马累时当地地方时为13时左右，马累昼长约为12小时，则下午每过1小时太阳高度约减少11°，由此可推出马累此时太阳高度约为55°，根据三角函数计算可得出答案为B。
2015年某日出现了日食现象。在四幅日照图中，深色阴影为夜半球，浅色阴影为当时可观测到日食的地区范围。读图，回答下题。
2．发生日食的这天，在上图所示四地中，正午太阳高度角最大的是(　　)
A．甲
B．乙
C．丙
D．丁
答案　A
解析　从图中夜半球的分布可以判断该日晨昏线经过极点，即该日为春分日或秋分日，太阳直射点位于赤道，则离赤道越近的地点正午太阳高度角越大。图中四地中，甲地最接近赤道，其正午太阳高度角最大。
总部位于江苏徐州(约34°N，117°E)的某企业承接了甲国(下图)价值7.446亿美元的工程机械定单。据此完成下题。
3．2011年6月21日，该定单的首批产品从徐州发货。这一日，徐州与甲国首都相比(　　)
A．徐州的正午太阳高度较高
B．徐州的白昼较短
C．两地正午物影方向相同
D．两地日出方位角相同
答案　A
解析　6月21日太阳直射点大约位于23.5°N，此日徐州正午太阳高度约为90°－(34°－23.5°)＝79.5°，甲国首都正午太阳高度约为90°－(23.5°－10°)＝76.5°，故A项正确；该日越向北昼越长，两地相比，徐州纬度高，白昼更长，B项错误；该日徐州正午物影应朝北，甲国首都正午物影朝南，故C项错误；此时两地均日出东北，但由于地球是球体，故越向北日出方位角越大，D项错误。
福建某中学研究性学习小组，设计了可调节窗户遮阳板，实现教室良好的遮阳与采光。下图示意遮阳板设计原理，据此回答4～5题。
4．遮阳板收起，室内正午太阳光照面积达一年最大值时(　　)
A．全球昼夜平分
B．北半球为夏季
C．太阳直射20°S
D．南极圈以南地区极昼
答案　D
解析　本题以窗户遮阳板设计原理示意图为背景材料，考查正午太阳高度变化规律的相关知识。位于北半球的福建夏季应将遮阳板放下，避免因强光照射导致室内温度太高，冬季收起遮阳板，让尽可能多的光线进入教室，以改善教室热量和采光条件。因此室内正午太阳光照面积达一年最大值时，是正午太阳高度最小的北半球冬至日，此时南极圈以南地区为极昼。故选D。
5．济南某中学生借鉴这一设计，若两地窗户大小形状相同，则应做的调整是
(　　)
①安装高度不变，加长遮阳板　②安装高度不变，缩短遮阳板　③遮阳板长度不变，降低安装高度　④遮阳板长度不变，升高安装高度
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
答案　A
解析　济南纬度比福建高，冬、夏至日时正午太阳高度均比福建小，因此为了达到和福建一样的效果，济南可以通过降低遮阳板安装高度或加长遮阳板来实现。故选A。如下图：(以夏季放下遮阳板为例)
读某地某时间段正午物影变化示意图。完成6～8题。
6．图中N点日期可能为(　　)
A．6月6日左右
B．8月9日左右
C．9月9日左右
D．2月2日左右
答案　B
解析　M点到6月22日，经历了48天左右，而6月22日到N点也经历相同的时间，所以是8月9日左右，B项正确。
7．该地纬度最可能位于(　　)
A．赤道
B．11°34′S
C．11°34′N
D．23°26′N
答案　C
解析　5月5日没有影子，所以该地在北半球，A、B错误；不可能是北回归线，所以C项正确。
8．若测得某日正午太阳高度为55°，则该日可能为北半球(　　)
A．春分日
B．夏至日
C．秋分日
D．冬至日
答案　D
解析　根据上题，该地在11°34′
N，所以冬至日正午太阳高度是90°－(11°34′＋23°26′)＝55°符合题意。
某开发商分别在北京(约40°N)和福州(约26°N)开发了两个楼盘。两地各有朝向和楼高相同的户型结构如乙图所示。读图，完成9～10题。
9．冬季，卧室采光条件最好的是(　　)
A．北京北卧室
B．福州南卧室
C．北京南卧室
D．福州北卧室
答案　B
解析　冬季，太阳直射点在南半球，北半球太阳高度小，越向北白昼时间越短；此时纬度越低，朝南的卧室采光条件越好，B项正确。
10．在上级部门对两地小区楼盘规划设计图(甲图)审批时，几乎相同的设计在北京却没有通过，被要求最终修改的方案可能是(　　)
A．扩大南北楼的楼间距
B．缩小南北楼的楼间距
C．降低南侧楼房的高度
D．降低北侧楼房的高度
答案　C
解析　北京太阳高度小，考虑采光条件，尽量减少南楼对北楼太阳光线的遮挡，应降低南楼高度，C项正确。A项，扩大南北楼的楼间距，会增加投资成本，不合适。
下图为某地一天中太阳视运动轨迹图，当北京时间为6时时，太阳运动至③点(当日太阳高度最大点)，测得当时太阳高度角θ为
40°。读图，回答(1)～(2)题。
(1)太阳在这一天中的运动过程为(　　)
A．②→③→④→①→②
B．①→②→③→④→①
C．②→①→④→③→②
D．①→④→③→②→①
(2)该地的地理坐标是(　　)
A．(70°S,30°E)
B．(70°N,150°W)
C．(70°S,150°W)
D．(70°N,30°E)
[错答]　(1)A　(2)C
[错因分析]　第(1)题出错主要是对太阳周日视运动的特点理解不清，对极昼现象的特点不明确造成的；第(2)题出错主要是不会利用有关的角度进行计算，或计算时粗心大意造成的。
[答案]　(1)B　(2)B
[解析]　(1)图中太阳总是在地平面之上，可知该日出现极昼现象，①位置时太阳高度最小，③位置时最大，因而太阳的运动过程为①→②→③→④→①。选B。(2)该地当日最大太阳高度为40°，且刚好出现极昼现象，说明当日太阳直射北纬20°，该地位于北纬70°；北京时间6时时，该地太阳高度最大(当地地方时为12时)，因而该地的经度为西经150°。
选B。
[心得体会]　

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