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一、正午太阳高度的变化规律
1.空间变化规律
(1)文字描述:从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减;离直射点距离越近(纬度差越小),正午太阳高度越大。
(2)图形描述
(3)特别说明
①同线相等规律:同一纬线上正午太阳高度相等。
②对称规律:以直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线,正午太阳高度相等。
2.季节变化规律
(1)文字描述
北回归线及其以北地区
6月22日前后达最大值,12月22日前后达最小值
南回归线及其以南地区
12月22日前后达最大值,6月22日前后达最小值
南北回归线之间(除赤道外)
一年有两次最大值(太阳直射时最大),一次最小值(南半球出现在6月22日前后、北半球出现在12月22日前后)
赤道地区
一年有两次最大值(春分、秋分)、两次最小值(夏至、冬至)
(2)图形描述
?
3.正午太阳高度的年变化规律
(1)南北回归线之间:纬度越高,正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′),赤道上为23°26′,回归线上为46°52′。
(2)回归线至极圈之间:各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区:纬度越高,正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′),极圈上为46°52′,极点上为23°26′。
二、正午太阳高度的计算
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°26′S)正午太阳高度:H=90°-BC纬度差=90°-(10°+23°26′)=56°34′。
三、正午太阳高度的实际应用
1、确定地方时
当某地太阳高度达一天中的最大值时,此时日影最短,当地的地方时是12时。
2、确定房屋的朝向
为了获得更充足的太阳光照,在北回归线以北地区,正午太阳位于南方,房屋朝南;在南回归线以南地区,正午太阳位于北方,房屋朝北。
3、判断日影长短及方向
①日影长短: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。
②日影方向: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)。
4、确定当地的地理纬度
同一半球,纬度差多少度,正午太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度,可判断该地区纬度大小。
5、确定楼距、楼高:
为了更好地保证各楼层都有良好的采光,楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例,见下图,南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度为H,则最小楼间距L为:L=h·cotH。
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楼顶平面之间的倾角,使太阳光与集热板成直角。
集热板与地面之间的夹角(α)和当天的正午太阳高度(H)互余,即α+H=90°时效果最佳。如下图:
7、判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度
一般情况下,由于阳坡正午太阳高度大,得到的光热多,阴坡得到的太阳光热少;因此在相同高度,阳坡温度较高,阴坡温度较低,从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度。
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