太陽高度角的計算

1、圖10一、太陽高度的概念一、太陽高度的概念地面太陽光線太陽高度角太陽光線與地面所成的夾角。太陽光線與地面所成的夾角。什么是地平面？什么是地平面？ 過地面某一點與地球表面的切面過地面某一點與地球表面的切面思考：思考：點點A A、B B與地心與地心 的連線與其切的連線與其切 面是一種什么面是一種什么 樣的幾何關(guān)系？樣的幾何關(guān)系？( (垂直垂直) )二、正午太陽高度的變化二、正午太陽高度的變化 1、正午太陽高度的概念：、正午太陽高度的概念： 一天中的最大值（各地地方時一天中的最大值（各地地方時12 時的太陽高度角）。時的太陽高度角）。 同一緯度太陽高同一緯度太陽高度日變化規(guī)律：度日變化規(guī)律： 晝半球

2、：大于晝半球：大于0；夜半球：小于夜半球：小于0；晨昏線：等于晨昏線：等于0。 思考思考:正午太陽高度是否一定等于正午太陽高度是否一定等于90?（二）正午太陽高度的計算（二）正午太陽高度的計算探究提示探究提示一：緯度劃定示意圖一：緯度劃定示意圖B B北極北極 B B點的緯度點的緯度探究提示探究提示B B北極北極 B B點的緯度點的緯度二二：在球面上畫正午太陽高度：在球面上畫正午太陽高度太太 陽陽 光光 線線B B點的 正 午點的 正 午太陽高度角太陽高度角 HHHH探究：探究：正午太陽高度的計算正午太陽高度的計算已知：已知：當(dāng)?shù)鼐暥葹?，太陽直射點緯度 為 ，求當(dāng)?shù)卣缣柛叨菻鞏固練習(xí)鞏固練

3、習(xí)請計算下列地點在下列日期的正請計算下列地點在下列日期的正午太陽高度各是多少。午太陽高度各是多少。 緯度緯度6月月22日日12月月22日日節(jié)氣節(jié)氣夏至日夏至日冬至日冬至日北京市北京市約約40N73262634 悉尼悉尼約約34S32347926新加坡新加坡約約1N673465342.正午太陽高度分布規(guī)律：正午太陽高度分布規(guī)律：二、正午太陽高度的變化二、正午太陽高度的變化 夏至日：夏至日：由北回歸線由北回歸線 向南北兩側(cè)向南北兩側(cè) 遞減。遞減。北回歸線以北地區(qū)達北回歸線以北地區(qū)達到一年中的最大值，到一年中的最大值，南半球各地達到一年南半球各地達到一年中的最小值。中的最小值。北半球夏至日冬至日：由

4、南回歸線向冬至日：由南回歸線向 南北兩側(cè)遞減。南北兩側(cè)遞減。2.正午太陽高度分布規(guī)律：正午太陽高度分布規(guī)律：二、正午太陽高度的變化二、正午太陽高度的變化 南回歸線以南地區(qū)南回歸線以南地區(qū)達到一年中的最大達到一年中的最大值，北半球各地達值，北半球各地達到一年中的最小值。到一年中的最小值。 二分日：由赤道向南北二分日：由赤道向南北 兩側(cè)遞減。兩側(cè)遞減。2.正午太陽高度分布規(guī)律：正午太陽高度分布規(guī)律：二、正午太陽高度的變化二、正午太陽高度的變化 (二二)、正午太陽高度的變化、正午太陽高度的變化 正午太陽高度總是從正午太陽高度總是從_ 向向 遞減。遞減。歸納：歸納：距離太陽直射點越近，正午太陽距離太陽

5、直射點越近，正午太陽高度越大，反之，正午太陽高度越小高度越大，反之，正午太陽高度越小300NS6060303030 60609090 00思考思考:圖中圖中分別代表什么時候的分別代表什么時候的 正午太陽正午太陽高度高度在同一時刻：正在同一時刻：正午太陽高度從直午太陽高度從直射點向南北兩側(cè)射點向南北兩側(cè)遞減遞減1.1.正午太陽高度的緯度變化規(guī)律正午太陽高度的緯度變化規(guī)律夏至夏至春分或秋分春分或秋分冬至冬至問：下圖折線分別表示三個不同地方的正問：下圖折線分別表示三個不同地方的正午太陽高度年午太陽高度年 變化情況變化情況,其中代表回歸線上的是其中代表回歸線上的是 ( )3090 600 正午太陽高正

6、午太陽高度度時間時間春分夏至秋分冬至三、正午太陽高度的應(yīng)用三、正午太陽高度的應(yīng)用 1、樓間距問題、樓間距問題 樓間距問題實際是一個影長的問題。其基本原則是前一幢樓產(chǎn)生的影子不能擋住后一幢樓的采光（一般以太陽光線能照射至后一幢樓的底層為標(biāo)準(zhǔn)），如下圖圖中H為正午太陽高度，一般取當(dāng)?shù)氐淖钚≈?。因為正午太陽高度最小值，意味著前一幢樓的影子是一年中最長的，而此時的樓間距能保證，則一年四季都能確保。故一般地北半球取冬至日的正午太陽高度，南半球的取夏至日的正午太陽高度。 計算過程如下： tanH=h/LtanH=h/L L=h L=hcotHcotH 結(jié)論：樓間距與正午太陽高度大小呈反比；與前一幢樓的樓高

7、呈正比。某療養(yǎng)院（北緯某療養(yǎng)院（北緯3634） ，計劃在一幢，計劃在一幢20米高的樓房米高的樓房北面新建一幢樓房。因為療養(yǎng)的需要，要求高樓的每一北面新建一幢樓房。因為療養(yǎng)的需要，要求高樓的每一層一年四季都能曬到太陽層一年四季都能曬到太陽,問：新樓至少要距原樓多少米？問：新樓至少要距原樓多少米？ 解析：當(dāng)太陽直射南回歸線時，解析：當(dāng)太陽直射南回歸線時，正午太陽高度角達一年中最小值，正午太陽高度角達一年中最小值，若此時該樓的一層能被太陽照射若此時該樓的一層能被太陽照射的話，則各樓層都能被陽光照射。的話，則各樓層都能被陽光照射。求出此時的正午太陽高度角是求出此時的正午太陽高度角是3030，兩樓間最小

8、距離應(yīng)為，兩樓間最小距離應(yīng)為x=20 x=20cot 30cot 30=34.7 m=34.7 m。答案答案: 34.7 m 正午太陽正午太陽高度角高度角樓房影子樓房影子2、太陽能熱水器問題、太陽能熱水器問題【審題】太陽能熱水器利用的實質(zhì)是熱【審題】太陽能熱水器利用的實質(zhì)是熱 水器傾角與正午太陽高度角之和為水器傾角與正午太陽高度角之和為9090 某中學(xué)某中學(xué)(36360 0N N，1131130 0E E)一學(xué)生對太陽能熱水器進行改造如圖所示，將一學(xué)生對太陽能熱水器進行改造如圖所示，將熱水器裝在一個大玻璃箱中，并將支架改造成活動方式。據(jù)此回答：熱水器裝在一個大玻璃箱中，并將支架改造成活動方式。

9、據(jù)此回答：當(dāng)?shù)貥欠坑白幼铋L時，為使熱水器有最當(dāng)?shù)貥欠坑白幼铋L時，為使熱水器有最好的效果，調(diào)節(jié)活動支架，使熱水器吸好的效果，調(diào)節(jié)活動支架，使熱水器吸熱面與地面的夾角為熱面與地面的夾角為 A A23.523.50 0 B B59.559.50 0 C C66.566.50 0 D D36360 0 解析：當(dāng)?shù)貥欠坑白幼铋L時，太陽直射點位于南回歸線上，可解析：當(dāng)?shù)貥欠坑白幼铋L時，太陽直射點位于南回歸線上，可以求出該日正午太陽高度以求出該日正午太陽高度(H=90-(H=90-36+23.536+23.50 0= 30.5= 30.50 0) )，進一步，進一步計算出熱水器吸熱面與地面夾角是計算出熱水器

10、吸熱面與地面夾角是59.559.50 0。北溫帶熱帶南溫帶北寒帶南寒帶探究：探究：如果黃赤交角增大，五帶的范圍會發(fā)生怎樣的變化如果黃赤交角減小，五帶的范圍會發(fā)生怎樣的變化太陽直射點的確定：太陽直射點的確定：經(jīng)度：經(jīng)度： 地方時為地方時為1212點所在的經(jīng)度點所在的經(jīng)度當(dāng)北極圈出現(xiàn)極晝時，當(dāng)北極圈出現(xiàn)極晝時， 太陽直射北回歸線太陽直射北回歸線 當(dāng)南極圈出現(xiàn)極晝時，當(dāng)南極圈出現(xiàn)極晝時， 太陽直射南回歸線太陽直射南回歸線當(dāng)晨昏線與經(jīng)線圈重合時，當(dāng)晨昏線與經(jīng)線圈重合時， 太陽直射赤道太陽直射赤道緯度緯度下面表中所列的是下面表中所列的是12月月22日甲、乙、丙、的白晝時日甲、乙、丙、的白晝時間，根據(jù)表中

11、數(shù)據(jù)回答間，根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答:甲地乙地丙地丁地白晝時間白晝時間5h309h0911h2513h561. 四地中屬于南半球的是四地中屬于南半球的是: A.甲地甲地 B.乙地乙地 C.丙地丙地 D.丁地丁地2. 四地所處緯度按從高到低順序排列的是四地所處緯度按從高到低順序排列的是: A.甲乙丙丁甲乙丙丁 B.甲乙丁丙甲乙丁丙 C.丙丁乙甲丙丁乙甲 D.丁丙乙甲丁丙乙甲DB讀圖讀圖13,回答下列問題：（回答下列問題：（6分）分）（1）此時太陽直射點所在的地理位置是）此時太陽直射點所在的地理位置是 （2）此時北半球為）此時北半球為 節(jié)氣。節(jié)氣。（3）C點晝長為點晝長為 小時小時,此時此時C點地方時為點

12、地方時為 。 1 1若此刻西半球為夜半若此刻西半球為夜半球，太陽直射點的經(jīng)度球，太陽直射點的經(jīng)度是：是：A A東經(jīng)東經(jīng)7070 B B東經(jīng)東經(jīng)9090C C西經(jīng)西經(jīng)7070 D D西經(jīng)西經(jīng)1101102 2此日在：此日在：A A3 3月月2121日前后日前后B B6 6月月2222日前后日前后 C C9 9月月2323日前后日前后 D D1212月月2222日前后日前后 公轉(zhuǎn)方向公轉(zhuǎn)方向思維切入：地球在公轉(zhuǎn)軌道上的位置。由地球公轉(zhuǎn)方向及地軸傾斜方向可判斷。AC（2 2）當(dāng)）當(dāng)DEDE為晨線，此日太陽直射點的位置為晨線，此日太陽直射點的位置是是 。（3 3）當(dāng)）當(dāng)ABAB為晨線，此日是為晨線，此

13、日是 節(jié)氣；當(dāng)節(jié)氣；當(dāng)DFDF為晨線，此日是為晨線，此日是 節(jié)氣；當(dāng)節(jié)氣；當(dāng)ADAD為晨線，此為晨線，此日是日是 節(jié)氣。節(jié)氣。（4 4）若）若DEDE為晨線，此刻北京時間是為晨線，此刻北京時間是 _ _ 點。當(dāng)北京時間是點。當(dāng)北京時間是8 8點正，點正，DFDF是是 線。線。（1 1）當(dāng)）當(dāng)ACAC為晨線時，為晨線時，此時是此時是 前后，前后，判斷理由判斷理由是是 。6月22日北極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝（23.523.5N , 0N , 0) )冬至冬至冬至冬至春分或秋分春分或秋分2020晨線晨線 M南南由于地球自轉(zhuǎn)，沿地表水平運動的物體發(fā)生偏移由于地球自轉(zhuǎn)，沿地表水平運動的物體發(fā)生偏移晨晨11D EC

14、 G（二）晨昏線的特點（二）晨昏線的特點當(dāng)北京時間當(dāng)北京時間2005年年9月月8日日11時時18分時，位于白晝分時，位于白晝的地區(qū)占全球的地區(qū)占全球A一半一半 B 一大半一大半 C 一小半一小半 D 無法計算無法計算(1)晨昏線平分地球晨昏線平分地球,是過地心的大圓是過地心的大圓.(2).(2).晨昏圈平面與太陽光線垂直晨昏圈平面與太陽光線垂直圖二是圖二是6月月22日地球晝?nèi)盏厍驎円狗植紶顩r圖，夜分布狀況圖，其中其中NS為地軸，為地軸，AB為為晨昏線。在圖上畫出太晨昏線。在圖上畫出太陽光線、南北回歸線、陽光線、南北回歸線、和南北極圈。和南北極圈。(3)晨昏圈始終平分赤道，赤道全年晝夜等長晨昏圈

15、始終平分赤道，赤道全年晝夜等長晨線與赤道的交晨線與赤道的交點所在經(jīng)線的地點所在經(jīng)線的地方時為方時為6點，昏線點，昏線與赤道的交點所與赤道的交點所在經(jīng)線的地方時在經(jīng)線的地方時為為18點。點。 如圖如圖1所示，北京時間為所示，北京時間為 A12月月22 日日 12時時 B12月月22 日日 24時時 C3月月21日日6時時 D6月月12日日0時時3圖圖 兩點兩點A地方時相同地方時相同 B晝夜長短相同晝夜長短相同 C 太陽高度相同太陽高度相同 D氣候類型相同氣候類型相同BC(4).(4).晨昏圈與經(jīng)線的關(guān)系晨昏圈與經(jīng)線的關(guān)系 晨昏圈與經(jīng)線圈可以吻晨昏圈與經(jīng)線圈可以吻合，這時是春秋分日，合，這時是春秋

16、分日，此時陽光直射赤道，晨此時陽光直射赤道，晨昏圈經(jīng)過南北極點，與昏圈經(jīng)過南北極點，與經(jīng)線圈重合。其它時間經(jīng)線圈重合。其它時間兩者都存在著夾角，受兩者都存在著夾角，受黃赤交角的制約，夾角黃赤交角的制約，夾角介于介于0023026之間，之間，冬至日、夏至日最大。冬至日、夏至日最大。 由晨昏圈與經(jīng)線圈的關(guān)系，由晨昏圈與經(jīng)線圈的關(guān)系，判斷出太陽直射點的位置：判斷出太陽直射點的位置： 晨昏圈與經(jīng)線圈的夾角與晨昏圈與經(jīng)線圈的夾角與太陽直射點的緯度值相等。太陽直射點的緯度值相等。90 90（1）此圖是）此圖是 （填日期）（填日期） 前后的太陽光照圖。前后的太陽光照圖。 （2）太陽直射點的地理坐標(biāo)）太陽直射點的地理坐標(biāo) 。（3）此時北半球晝夜長短的分布規(guī)律）此時北半球晝夜長短的分布規(guī)律 是是 。（4）此時地球正位于公轉(zhuǎn)軌道上的）此時地球正位于公轉(zhuǎn)軌道上的 （選填：近日點或遠日點）（選填：近日點或遠日點）（5）此時南半球的季節(jié)是）此時南半球的