正午太阳高度变化专题高一版.ppt
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江南中学高三地理组2007.12,地球的运动,第六节地球公转的意义,正午太阳高度变化专题,绿色P33,太阳高度角是我们观察太阳时的仰角,也就是太阳光线与地面之间的夹角,一、太阳高度(角),太阳高度角,地球自转,造成太阳东升西落,太阳高度角在一日内不断发生变化(如图2所示);正午(地方时为12时)太阳位于上中天时,太阳的高度角达到最大值H,我们将此时的太阳高度角称为该日的正午太阳高度角。
正午太阳高度变化的原因:
由于黄赤交角的存在,太阳直射点的南北移动,引起正午太阳高度的变化。
一、太阳高度(角),P33,
(二)正午太阳高度的纬度变化规律空间变化规律,
(一)正午太阳高度的季节变化规律年变化规律,二、正午太阳高度的时空分布规律,夏至日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;冬至日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。
(一)正午太阳高度的季节变化规律年变化规律,
(一)正午太阳高度的季节变化规律年变化规律,回归线之间的地区:
正午太阳高度最大值为90,全年有两次太阳直射现象,即一年中有两个正午太阳高度最大值。
如下图A。
回归线上:
正午太阳高度的最大值为90,全年有一次太阳直射现象,即一年中有一个正午太阳高度最大值。
如下图B。
回归线至极点之间的地区:
正午太阳高度最大值小于90,全年没有太阳直射现象。
一年中有一个正午太阳高度最大值。
如上图C。
(一)正午太阳高度的季节变化规律年变化规律,北回归线及其以北的纬度带:
每年夏至日(6月22)H达最大值,冬至日(12月22)H达最小值。
如右图A所示。
南回归线及其以南的纬度带:
每年冬至日H达最大值,夏至日H达最小值。
如右图B所示。
夏至日:
正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减。
如图中D折线所示。
(二)正午太阳高度的纬度变化规律空间变化规律,全球正午太阳高度的纬度变化规律:
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。
冬至日:
正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减。
如图中C折线所示。
春秋分日:
正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。
图中E折线所示。
0,2326N,2326S,6634N,6634S,90N,90S,正午太阳高度的分布规律,夏至日,90,0,夏至日:
太阳直射北回归线。
纬度变化:
全球正午太阳高度自北回归线向南北两侧递减。
季节变化:
北回归线及其以北各纬度,正午太阳高度达全年最大值;南半球各纬度,正午太阳高度达全年最小值。
0,2326N,2326S,6634N,6634S,90N,90S,正午太阳高度的分布规律,夏至日,二分日,90,0,春分日和秋分日:
太阳直射赤道。
全球正午太阳高度自赤道向南北两侧递减。
0,2326N,2326S,6634N,6634S,90N,90S,正午太阳高度的分布规律,夏至日,二分日,冬至日,90,0,冬至日:
太阳直射南回归线。
纬度变化:
全球正午太阳高度自南回归线向南北两侧递减。
季节变化:
南回归线及其以南各纬度,正午太阳高度达全年最大值北半球各纬度,正午太阳高度达全年最小值。
同一时刻:
全球正午太阳高度自自太阳直射点向南北两侧递减。
(随纬度变化),同纬度地区:
正午太阳高度相等且随季节变化,难点2,正午太阳高度的变化规律与太阳方位,0,2326N,2326S,90N,90S,夏至日,二分日,冬至日,3,2,1,1、赤道地区:
由图可以看出,二分日时太阳直射赤道,此时赤道地区正午太阳高度(H2)达最大值90二至日正午太阳度(H1和H3)达最小值。
正午太阳高度变化为:
(最大)-(最小)-(最大)-(最小)-(最大)春分日夏至日秋分日冬至日春分日,P,P:
赤道地区,0,2326N,2326S,夏至日,二分日,冬至日,3,2,1,P:
赤道与北回归线之间地区,正午太阳高度的季节变化规律,4,P,S,N,2赤道与北回归线之间地区:
由图4可以看出,H4大于H1和H2又大于H3,在夏至日前后P地各有一次直射,此时正午太阳高度达最大值(H4),冬至日时正午太阳高度达最小值(H3)。
正午太阳高度变化为:
增大-(最大)-小-(最大)-减小-(最小)-增大-春分日夏至日秋分日冬至日春分日,0,2326N,2326S,夏至日,二分日,冬至日,3,2,1,P:
赤道与南回归线之间地区,4,P,S,N,0,2326N,2326S,夏至日,二分日,冬至日,190,2,3,P:
北回归线地区,P,S,N,夏至日达最大值(H1),冬至日达最小值(H3)。
从夏至日到冬至日该地正午太阳高度由最大变为最小。
0,2326N,2326S,夏至日,二分日,冬至日,190,2,3,P:
南回归线地区,P,S,N,正午太阳高度的季节变化规律,0,2326N,2326S,夏至日,二分日,冬至日,2,3,P:
北回归线以北地区,P,S,N,1,夏至日达最大值(H1),冬至日达最小值(H3)。
从夏至日到冬至日该地正午太阳高度由最大变为最小。
0,2326N,2326S,夏至日,二分日,冬至日,2,3,P:
南回归线以南地区,P,S,N,1,甲、乙、丙是三幅不同纬度的三座房屋二至日的阳光照射情况(a或b),夏至日,冬至日,N,S,S,N,冬至日,夏至日,S,N,冬至日,夏至日,三、正午太阳高度的计算,1.正午太阳高度的形成:
如右图所示。
太阳光线与地面之间的夹角,2.正午太阳高度计算公式推导。
H=90B=90AOB=90(COB-COA)=90纬度差(所求点和直射点之间的纬度差),AOB,COA,纬差的计算:
同半球相减,异半球相加,正午太阳高度的计算公式,H=90-式中H为正午太阳高度;为当地纬度,取正值;为太阳直射点的纬度,当地夏半年取正值,冬半年取负值。
正午太阳高度的计算公式,H某地=90纬度差纬度差:
即所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距,H某地=90纬度差纬度差:
即所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距,0,2326N,2326S,30N,若求30NP点正午太阳高度角:
春秋分:
H90(A0)90(300)60,夏至日:
H90(AB)90(302326)8326,5326N,冬至日:
H90(A+C)90(30+2326)3334,纬差的计算:
同半球相减,异半球相加,40,50,5N,55N,纬度差:
所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距,5S,45N,H,四、正午太阳高度应用,绿色P35,有关太阳高度计算题:
已知纬度,问:
不同季节热水器摆放的角度?
已知楼高,问:
不同纬度的楼间距的大小?
正午太阳高度应用,关于热水器角度计算:
计算原理:
a=90-HH=90-(H:
正午太阳高度:
纬度:
直射点纬度,夏至取2326,冬至取-2326),若:
在纬度为40N地区,热水器太阳能受热板与地面的角度随四季的变化?
夏至:
a=1634冬至:
a=6326春秋分:
a=40,B,A,夏至,冬至,冬至日正午太阳高度最小,此时B楼日影最长,若此时A楼不被挡,则可终年获得光照。
一般来说,纬度较低地区,楼距较近,纬度较高地区,楼距较远。
楼距计算,c,关于楼间距的计算:
计算原理:
h/s=tanHh=s*tanHS:
楼间距H:
正午太阳高度h:
楼房高度,如图所示,位于北纬3634的某疗养院,计算在一幢20米高的楼房北面新建一幢楼房。
因为疗养的需要,要求高楼的每一层一年四季都能晒到太阳。
(1)新楼至少要距原楼多少米?
(2)若黄赤交角变为2334,两楼之间的距离将应如何变化,才能保证各楼层均有较好的采光?
根据题意因疗养院位于北纬3634,当太阳直射南回归线时北半球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的话,则各楼层都能被阳光照射H=90-(代=3634,=2326)H=30根据三角函数关系,两楼间最小距离应为x=20cot30,x=34.7m。
若黄赤交角变为2334,比原来变大,则此时北纬3634的正午太阳高度角H=90-,H=2952变小,但x=20cot2952在(090)为减函数,故两楼间距应增大,近年来,我国房地产业发展迅速,越来越多的居民乔迁新居,居住条件和环境显著改善。
请读图,运用以下公式及相关知识回答。
(2002年江苏、河南文理大综合卷)某地正午太阳高度的大小:
H9090一式中H为正午太阳高度;甲为当地纬度,取正值;为太阳直射点的纬度,当地夏半年取正值,冬半年取负值。
tg350.70tg45=1tg601.732,1.房地产开发商在某城市(北纬30度)建造了两幢商品住宅楼(图3),某户居民买到了北楼一层的一套房子,于春节前住进后发现正午前后太阳光线被南楼挡住。
请问,该房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约是()A1个月B3个月C6个月D9个月2为避免这种纠纷,房地产开发商在建楼时,应该使北楼所有朝南房屋在正午时终年都能被正午太阳光线照射。
那么在两栋楼间距不变的情况下,南楼的高度最高域约为A20米B.30米C.40米D.50米,例:
在30N某地使用太阳能热水器。
集热板要和正午太阳光线保持垂直,则一年中倾角a的最大值是_,最小值是_。
解题思路:
倾角a的大小取决于正午太阳高度。
夏至日,太阳直射北回归线,该地正午太阳高度最大;冬至日太阳直射南回归线,该地正午太阳高度最小,分别计算即可得出答案(5326、634)。
其他如日影长短、室内光照面积大小的问题,均可以看作是计算某地最大或最小正午太阳高度角的问题。
夏至日:
H=90(302326)=90634=8326a=90H=908326=634,冬至日:
H=90(30+2326)=905326=3634a=90H=903634=5326,H某地=90纬度差,纬差的计算:
同半球相减,异半球相加,L1,L2,H1,H2,H越大,影越短,补充,太阳高度的日变化规律和日影的变化,绿色P35,北极点上太阳总在其正南方向,且物影总是指向正南方向;南极点相反。
如在北极出现极昼期间看太阳升落情况,太阳终日不落,而且高度基本不变。
1、极点,其太阳高度等于太阳直射点的纬度,2326,极点太阳高度的日变化,0,2、极圈及其以内地区,
(1)极昼期间,太阳高度24小时内都大于或等于零度。
(2)刚好出现极昼地区的纬度与直射点纬度和为90,且该日该地区太阳高度最小值为0,(3)其他极昼地区该日太阳高度最小值当地纬度刚好出现极昼地区纬度。
(4)某地某日刚好出现极昼,则该地当日正午太阳高度等于直射点纬度的2倍。
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