借“题”发挥,解密正午太阳高度
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图释原理，意义构建
太阳高度是指太阳光线与地平面之间的夹角 （如图甲所示）。一天中太阳高度的最大值出现在正午，称为正午太阳高度（如图乙所示）。
图甲 太阳高度示意图 图乙 正午太阳高度示意图
2.正午太阳高度的纬度分布
同一天正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。下图中a、b、c线分别表示冬至日、春秋分、夏至日正午太阳高度的分布规律。
3.正午太阳高度的季节变化
北半球节气 正午太阳高度达最大值的地区 达最小值的地区
夏至日 北回归线及其以北地区 南半球地区
冬至日 南回归线及其以南地区 北半球地区
二分日 赤道
下图中的A、B、C分别表示热带地区、回归线上和温带地区正午太阳高度的年内变化情况：
借“题”发挥，归类懂法
【命题视角1】正午太阳高度的分布规律
读某日广州、武汉、北京和海口四个城市正午时分同等高度的树木成影示意图，据此回答 1～2题。
1.图中②代表的城市是（ ）
A.广州 B.武汉 C.北京 D.海口
2.该日最有可能处于二十四节气中的（ ）
A.春分 B.夏至 C.秋分 D.冬至
解析：该题根据太阳方位和日影长短考查正午太阳高度的纬度分布规律。据图可知，①树木影子朝南，太阳从北面照过来，应为海口;④太阳接近直射，靠近北回归线的广州比较符合。由此推断，该日最可能为夏至日。北京比武汉纬度高，离北回归线远，正午太阳高度更小，影子更长，故②是武汉，③是北京。
答案：1.B 2.B
方法归纳
1.日影朝向与长短的判读：日影方向与太阳光线方向相反。正午太阳高度越大，日影越短;正午太阳高度越小，日影越长。
2.“近大远小”规律：距直射点越近（纬度差小），正午太阳高度越大;距直射点越远（纬度差大），正午太阳高度越小。
【命题视角2】正午太阳高度的计算
（2015年上海卷）下图为甲、乙两地某日从日出到日落太阳高度角日变化示意图，其中甲地位于北半球。读图回答3～4题。
3.据图推测，乙地位于（ ）
A.东半球赤道上 B.东半球北回归线上
C.西半球赤道上 D.西半球北回归线上
4.据图推测，该日应该是北半球的（ ）
A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日
解析：第3题，甲地位于北半球，此日甲地昼长为12小时16分，北半球处于夏半年，太阳直射点位于北半球。乙地昼长恰好为12个小时，所以乙地位于赤道上。乙地正午太阳高度出现在北京时间24点，可计算出乙地经度为60°W，位于西半球。第4题，此日赤道上正午太阳高度为66°34′，且直射点位于北半球，可计算出太阳直射点位于北回归线。
答案：3.C 4.B
方法归纳
1.正午太阳高度的计算
（1）公式：正午太阳高度=90°-纬度差（纬度差是指当地纬度与直射点纬度的差值）。
（2）方法：若所计算的地点与直射点在同一半球，纬度差为大的数值减去小的数值;若所计算的地点与直射点不在同一半球，纬度差为两个地点的纬度之和。
2.利用太阳高度判断昼长
太阳高度为0°即为日出、日落时刻，一天中太阳高度大于0°的时段即为昼长，也可以用此时段所跨经度范围（昼弧）占360°的比例来推算昼长。
【命题视角3】正午太阳高度的应用
福建某中学研究性学习小组设计了可调节窗户遮阳板，以实现教室良好的遮阳与采光。下图示意遮阳板设计原理，据此回答5～6题。
5.遮阳板收起，室内正午太阳光照面积达一年最大值时（ ）
A.全球昼夜平分
B.北半球为夏季
C.太阳直射20°S
D.南极圈以南地区出现极昼现象
6.济南某中学生借鉴这一设计，若两地窗户大小形状相同，则应做的调整是（ ）。
①安装高度不变，加长遮阳板 ②安装高度不变，缩短遮阳板 ③遮阳板长度不变，降低安装高度 ④遮阳板长度不变，升高安装高度
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
解析：第5题，位于北半球的福建夏季应将遮阳板放下，避免因强光照射导致室内温度太高;冬季则收起遮阳板，让尽可能多的光线进入教室，以改善教室的热量和采光条件。因此，室内正午太阳光照面积达一年中的最大值时，是正午太阳高度最小的北半球的冬至日，此时南极圈以南地区为极昼。第6题，济南纬度比福建高，冬至日和夏至日正午太阳高度均比福建小，因此为了达到和福建一样的效果，济南可以通过降低遮阳板安装高度或加长遮阳板来实现。如右图（以夏至日放下遮阳板为例）
答案：5.D 6.A
深化拓展：正午太阳高度在生活中的应用
1.确定地方时。当某地太阳高度达一天中的最大值时，日影最短，当地地方时为12时。
2.确定当地纬度。两地纬度差与两地的正午太阳高度差相同，根据某地某日（二分二至日）正午太阳高度，可判断该地区的纬度。
3.计算楼间距。以北半球中纬度地区为例（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/tanH。
【命题视角4】太阳视运动中的太阳高度
（2014年福建卷）我国第四个南极科学考察站――泰山站（73°51′S，76°58′E）于2014年2月8日正式建成开站。下图示意某科考队员当日拍摄的一天太阳运动轨迹合成图。读图回答7～8题。
7.该日太阳位于图示F位置时（ ）
A.泰山（36°N，117°E）旭日东升
B.东京（36°N，141°E）夕阳西斜
C.纽约（41°N，74°W）烈日当空
D.开普敦（34°S，18°E）夜色深沉
8.次日泰山站（ ）
A.日出正南 B.太阳高度变大
C.白昼变短 D.极昼即将开始
解析：第7题，从图上可以看出，当太阳位于图示F点时，太阳高度最高，说明是正午，地方时为12时。此时东京大约是16时16分，刚好夕阳西斜;泰山约14时40分，已是午后时间;纽约大约是凌晨2时;开普敦大约是早上8时。第8题，南极建站时间是2月8日，此时太阳直射点在南半球，且向北移动，此后南极泰山站白昼变短;此时全球非极昼地区都是日出东南，此后该地正午太阳高度变小。从图上可以看出，太阳有一段时间沉没于地平线之下，没有出现极昼现象，次日全球极昼范围变小，因此泰山站不会出现极昼现象。
答案：7.B 8.C
深化拓展：太阳视运动与太阳高度
太阳视运动轨迹是以观测点为中心，目视太阳在天球上运行的轨迹。下图为40°N地区太阳运行轨迹示意图，图中ABC分别为北、南、东方向，该地北极星的仰角为40°，与当地纬度相等。图中①②③分别为夏至日、二分日、冬至日的太阳视运动路径。
以③冬至日为例，日出、日落时太阳位于地平圈上，太阳高度为0°，H为冬至日正午太阳高度，其大小为90°-（40°+23°26′）=26°34′。该日的太阳视运动轨迹所跨弧度小于180°，即昼短夜长。
好题精练，触类旁通
读某地一年内某时段正午太阳高度变化图（其中A对应的日期为6月22日），回答1～2题。
1.该地的纬度可能是（ ）
A.0° B.10°N C.10°S D.23°26′ N
2.在AB时段内（ ）
A.该地一直昼长夜短
B.地球的公转速度一直在变快
C.太阳直射点在南半球
D.太阳直射点正在向北移动
下图中①②③是甲、乙、丙、丁四地二分二至日的正午太阳光线。据此回答3～4题。
3.图示甲、乙、丙、丁四地线速度由大到小的排序是（ ）
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、丁、甲、丙
C.丙、甲、丁、乙 D.丁、丙、乙、甲
4.下列有关甲、乙、丙、丁四地方位的说法中不正确的是（ ）
A.甲地位于乙地的西南方
B.乙地位于丙地的东南方
C.丙地位于丁地的东北方
D.丁地位于甲地的东北方
某科研小组对我国部分海岛进行了考察，并观测、绘制了某地正午太阳高度年变化示意图。读图，回答5～7题。
5.该地可能位于（ ）
A.南沙群岛 B.台湾岛
C. D.舟山群岛
6.在一年的观测中，该小组看到正午太阳在南方的时间大约是（ ）
A.3个月 B.6个月 C.9个月 D.12个月
7.太阳从b到a的时段内，下列叙述正确的是（ ）
A.南沙群岛白昼逐渐变短
B.台湾岛各地正午太阳高度逐渐变大
C.盛行偏北风
D.舟山群岛可能受准静止锋控制
【参考答案】1.B 2.A 3.B 4.A 5.A 6.C 7.D
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地理小贴士
趣味武侠地理
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7.南拳北腿：由于南方人个头小，动作灵活，善用“拳”;北方人由于体型高大，善用“腿”。