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第三节 地球的运动正午太阳高度的变化
学习目标
1.能准确说出太阳高度的概念和正午太阳高度的含义。
2.归纳总结正午太阳高度的纬度分布规律及季节变化规律。
3.能自主归纳出正午太阳高度的计算方法。
4.能熟练运用正午太阳高度的分布规律与计算方法解决实际生活中的相关问题。
一、太阳高度和正午太阳高度
①太阳高度
90XXXXX
0XXXXX
0XXXXX
90XXXXX
正午太阳高度: ---正午时候的太阳高度
1、正午太阳高度角相同的地点
①同一纬度的地点
②纬度差相同,方向相反的地点
0XXXXX
23.5XXXXXN
23.5XXXXXS
2、某日太阳高度的全球变化规律
由太阳直射点向南北两侧递减
春秋分日,正午太阳高度由赤道向两极递减
同一时期的不同纬度,正午太阳高度不同。
规律总结:正午太阳高度从直射点所在纬线分别向南北两侧递减:到直射点的距离越近(纬度差越小),正午太阳高度越大。
3、计算正午太阳高度
公式:H=90XXXXX-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。
A点(40XXXXXN)正午太阳高度:
H=90XXXXX-AB纬度差=90XXXXX-(40XXXXX-10XXXXX)=60XXXXX
C点(23XXXXX26XXXXXS)正午太阳高度:
H=90XXXXX-BC纬度差=90XXXXX-(10XXXXX+23XXXXX26XXXXX)=56XXXXX34XXXXX
当太阳直射B点(10XXXXXN)时
4、极点正午太阳高度=该半球直射点纬度
5、北极星的仰角(高度)=北半球地理纬度
90oN
0o
30oN
60oN
H =90o-纬度差
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四、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,日影最短,当地的地方时时12点
2.确定房屋朝向:为了获取更充足的太阳光照,确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。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:正午太阳高度越大,日影越短,正午太阳高度越小,日影越长,且日影方向背向太阳。
4.确定当地的地理纬度: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.确定楼间距、楼高:为了更好的保证各楼层都有良好的采光,楼与楼之间应该保持适当距离。以我国为例,见下图1,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= hcotH
6.太阳能热水器的倾角调整:为了更好的利用太阳能,应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角,使太阳光与受热板成直角,如图2。其倾角和正午太阳高度的关系为∠XXXXX+∠H=90XXXXX
反思归纳
1、太阳高度大小:0~90XXXXX
2、正午太阳高度:只有太阳直射的经线才有正午太阳高度,只有位于太阳直射的纬线上的点的正午太阳高度为90XXXXX
3、正午太阳高度的纬度变化规律:从直射点所在纬线分别向南北两侧递减:到直射点的距离越近(纬度差越小),正午太阳高度越大。
4、正午太阳高度的季节变化规律:
?北回归线以北地区:夏至日达最大值,冬至日最小
?南回归线以南地区:冬至日达最大值,夏至日最小
?回归线之间的地区:每年太阳直射两次,但回归线上直射一次
5、太阳高度计算公式:H=90XXXXX-两点纬度差
6、正午太阳高度应用
思考:图中①②③分别代表什么时候的 正午太阳高度
在同一时刻:正午太阳高度从直射点向南北两侧递减
1.正午太阳高度的纬度变化规律
夏至
春分或秋分
冬至
问:下图折线分别表示三个不同地方的正午太阳高度年 变化情况,其中代表回归线上的是 ( )
②
30XXXXX
90XXXXX
60XXXXX
0 XXXXX
春分
夏至
秋分
冬至
三、正午太阳高度的应用
1、楼间距问题
楼间距问题实际是一个影长的问题。其基本原则是前一幢楼产生的影子不能挡住后一幢楼的采光(一般以太阳光线能照射至后一幢楼的底层为标准),如下图
图中H为正午太阳高度,一般取当地的最小值。因为正午太阳高度最小值,意味着前一幢楼的影子是一年中最长的,而此时的楼间距能保证,则一年四季都能确保。故一般地北半球取冬至日的正午太阳高度,南半球的取夏至日的正午太阳高度。
??? 计算过程如下:??? tanH=h/L??? →L=hXXXXXcotH
??? 结论:楼间距与正午太阳高度大小呈反比;与前一幢楼的楼高呈正比。
某疗养院(北纬36XXXXX34XXXXX) ,计划在一幢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,问:新楼至少要距原楼多少米?
解析:当太阳直射南回归线时,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。求出此时的正午太阳高度角是30XXXXX,两楼间最小距离应为x=20XXXXXcot 30XXXXX=34.7 m。
答案: 34.7 m
正午太阳高度角
2、太阳能热水器问题
【审题】太阳能热水器利用的实质是热
水器倾角与正午太阳高度角之和为90XXXXX
某中学(360N,1130E)一学生对太阳能热水器进行改造如图所示,将热水器装在一个大玻璃箱中,并将支架改造成活动方式。据此回答:
当地楼房影子最长时,为使热水器有最好的效果,调节活动支架,使热水器吸热面与地面的夹角为
A.23.50 B.59.50
C.66.50 D.360
解析:当地楼房影子最长时,太阳直射点位于南回归线上,可以求出该日正午太阳高度(H=90-?36+23.50?= 30.50),进一步计算出热水器吸热面与地面夹角是59.50。
请计算下列地点在下列日期的正午太阳高度各是多少。
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