太陽光線與地平線(面)的夾角,叫太陽高度角,通常用h來表示。
太陽高度的變化規(guī)律:
(1)同一地點,不同時刻:日出、日落后,太陽恰好位于地平線上,太陽高度為0;日出后太陽高度逐漸增大,正午時達到一天中最大值;正午過后,太陽高度逐漸減小。
(2)同一時刻,不同地點:太陽高度從太陽直射點向四周呈同心圓遞減。在太陽直射點上,太陽高度是90,距離太陽直射點90的球面大圓上的太陽高度為0,即為晨昏圈。晝半球上各地的太陽高度總是大于0,夜半球上各地的太陽高度總是小于0。
例1:下圖為北京時間2時的全球太陽高度等值線較長,圖中15N緯線與經(jīng)線圈BAD垂直相交于A點。讀圖回答下列問題。
(1)B地的地理坐標是__________,該日B地晝長為_______小時,全球屬于新的一天的范圍占__________%。
(2)從圖中可以看出此刻太陽高度的分布規(guī)律是_____________________________。
(3)A、E、C三地影子由長到短的順序為___________,此刻晨昏線與經(jīng)線的夾角為_______________。
解析:由圖可知,此時太陽直射15N,處于極晝現(xiàn)象的范圍為75N~90N,所以B點的緯度為75N;據(jù)此時北京時間2時,可得B點的經(jīng)度為90W;B點處于極晝狀態(tài),可得其晝長為24時;據(jù)此時北京時間2時,可得180經(jīng)線的地方時為6時,新的一天占6小時,為全球的25%。
參考答案:(1)75N,90W 24 25 (2)由太陽直射點向四周逐漸遞減 (3)EA 15 二、正午太陽高度
正午太陽高度就是一日內最大的太陽高度,通常用H來表示。
正午太陽高度的大小隨緯度和季節(jié)變化而有規(guī)律地變化:
就緯度分布而言,春、秋分日,正午太陽高度由赤道向南北兩側遞減;夏至日,由北回歸線向南北兩側遞減;冬至日,由南回歸線向南北兩側遞減。
就季節(jié)變化而言,在北回歸線以北的地區(qū),每年夏至日H達最大值,每年冬至日達最小值;南回歸線以南的地區(qū),情況正好相反。在南北回歸線之間的地區(qū),每年兩次受到太陽直射。
1. 正午太陽高度變化規(guī)律的應用
(1)判斷某日正午太陽高度隨緯度的變化規(guī)律
根據(jù)日期確定太陽直射點的緯度位置,因正午太陽高度從直射點所在緯線向南北兩側遞減,即得某日正午太陽高度的分布規(guī)律。
(2)比較兩地正午太陽高度的大小及日影的長短
同一時間,正午太陽高度以太陽直射點所在的緯線為軸,南北兩側呈對稱分布,離直射點越近,正午太陽高度越大,日影越短。太陽直射點的正午太陽高度為90,日影為零。比較兩地正午太陽高度的大小,即看兩地分別與直射點緯距的大小。
2. 正午太陽高度的計算
一地的正午太陽高度可用下面公式計算:H=90
,其中H為正午太陽高度,
為當?shù)氐乩砭暥?,永遠取正值;
為太陽直射點的緯度,當?shù)叵陌肽耆≌?,冬半年取負值?/p>
例2:冬至日時,北極圈上各地的正午太陽高度是多少?
解析:據(jù)公式H=90
,又據(jù)題意
為2326S,
為6634N,得:
H=90-|6634-(-2326)|=0
答案:0
3. 聯(lián)系生產、生活的案例
(1)北回歸線以北地區(qū)建房時,為保證一樓全年均有陽光照到,兩樓之間的最短距離與樓高的關系如下圖(H為冬至日當?shù)氐恼缣柛叨龋?img height="188" alt="正午太陽高度" src="http:///uploads/allimg/150901/19395G1L-7.jpg" width="243" />
解析:北回歸線以北地區(qū)一樓全年均有陽光照到,只要保證太陽高度最小時(冬至日),陽光能照到,則一年四季均不會被擋光。又因直角三角形中,
,即得:
應大于
。
(2)太陽能熱水器的集熱板要據(jù)正午太陽高度的季節(jié)變化而調整角度,太陽光線應垂直于集熱板,即集熱板與地面之間的夾角應等于當天H的余角,如下圖所示
時效果最佳。
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