微专题38：正午太阳高度的变化

【考点命题规律分析】

[考点趋势剖析]

 [考点分层透析]

【典型例题1】（2015·天津文综，10、11，8分）2015年某日出现了日食现象。在四幅日照图中，深色阴影为夜半球，浅色阴影为当时可观测到日食的地区范围。读下图，回答⑴～⑵题。

 

⑴发生日食的这天，在图中所示四地中，正午太阳高度角最大的是

A．甲    B．乙    C.丙    D.丁

⑵在图中所示四地中，观测者正朝西南方向观测日食的是

A.甲    B．乙    C.丙    D.丁

【解析】第⑴题，从昼夜半球分析，此时全球昼夜平分，太阳直射赤道，而甲地距赤道的纬度差最小，所以正午太阳高度最大。第⑵题，图中甲、乙两地属于上午时间，太阳位于其东南方；丙地接近中午12时，太阳位于正南方；而丁地属于下午时间，太阳位于西南方。

【答案】⑴A   ⑵D

【考点透析】一、正午太阳高度的分布规律

1.正午太阳高度的空间分布规律

同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两侧递减。纬度分布规律（如下图所示）： 

2.太阳高度时间分布规律

⑴太阳高度的日变化规律

①极点上，极昼时期，太阳高度全天都不变（如下图），始终等于直射点纬度，其值的年变化幅度解于0°～23°26′。

②非极点地区，太阳高度在一天内是有变化的，一天之内有一个最大值，即正午太阳高度。

⑵正午太阳高度的季节变化规律

具体如下图所示：

 

⑶正午太阳高度的年变化规律

热带范围内，正午太阳高度的年变化值由赤道向南北逐渐增大，从23°26′增大到46°52′。温带范围内，正午太阳高度的年变化值均为46°52′。寒带范围内，正午太阳高度的年变化值由极圈到极点逐渐减少，从46°52′减小到23°26′。如下图所示：

 

【典型例题2】（2015·浙江文综，11）下图为某地地方时12时的太阳周年位置轨迹示意图。若甲、乙两个位置的太阳高度之和为90°，则乙位置太阳高度为

 

A.47°     B.43°     C.23.5°     D.21.5°

【图形解读】

 

【解析】结合正午太阳高度角的计算公式，H=90°-当地纬度与直射点纬度差，可以计算最大正午太阳高度与最小正午太阳高度之和，即H_大+H_小=180°-2*当地地理纬度，计算可知当地地理纬度为45°，计算可知最小正午太阳高度为21.5°。

【答案】D

【考点透析】二、正午太阳高度的计算

公式：正午太阳高度＝90°－纬度差。

当所求地点与太阳直射点在同一半球时，该纬度差即为所求点与直射点纬度差的绝对值；不在同一半球时，该纬度差为二者纬度数之和。

【典型例题3】(2013福建文综，11～12,8分)福建某中学研究性学习小组，设计了可调节窗户遮阳板，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⑴～⑵题。

 

⑴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．南极圈以南地区极昼

⑵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⑴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，冬季收起遮阳板，让尽可能多的光线进入教室，以改善教室热量和采光条件。因此室内正午太阳光照面积达一年最大值时，是正午太阳高度最小的北半球冬至日，此时南极圈以南地区为极昼。第⑵题，济南纬度比福建高，冬、夏至日时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。如下图：(以夏至日放下遮阳板为例)

 

【答案】⑴D　⑵A

【考点透析】三、正午太阳高度的应用

⑴确定地方时及一天内日影长短

当某地正午太阳高度达到一天中最大值时，此时日影最短，当地地方时为12点。

⑵确定房屋朝向

为了冬季获得更充足的太阳光照，房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。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。

⑶判断日影长短及方向

正午太阳高度越大，日影越短，反之越长，且日影方向总是背向太阳。

⑷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。

⑸计算楼间距

为了使楼房底层获得充足的太阳光照，一般来说，纬度较低的地区，楼距较小，纬度较高的地区，楼距较大。以我国为例，见右图，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＝hcot H。

 

(6)计算热水器安装角度

太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的季节变化而调整角度，应满足α＋H＝90°(α为集热板与地面之间的夹角，H为当天正午太阳高度)。如上图乙所示，α等于当地纬度和直射点纬度之差。

 [考点规律揭秘]

日影朝向及长短变化规律

1．日影朝向、长短与太阳位置的关系

①太阳在天空的方向与日影朝向相反。如太阳在西北天空，则日影朝向东南。

②太阳高度角越大，日影越短。一天中中午时日影最短。

2.正午日影朝向及长短变化

①正午日影朝向取决于太阳直射点的位置。太阳直射点以北地区，日影向北；太阳直射点以南地区，日影向南。

②正午日影长度由太阳直射点向南北两侧递增。

③太阳直射点处，日影与物体本身重合。

3.日出、日落时日影朝向

①北半球春秋二分日，全球各地日出正东，日落正西。此时日出时日影朝西，日落时日影朝东。

②北半球夏半年，全球各地(极昼区域除外)日出东北，日落西北。日出时日影朝向西南，日落时日影朝向东南。

③北半球冬半年，全球各地(极昼区域除外)日出东南，日落西南，日出时日影朝向西北，日落时日影朝向东北。

④从冬至日至夏至日，随着太阳直射点北移，太阳升起和落下方向逐渐北移，日影朝向越偏南；从夏至日至冬至日，太阳直射点南移，太阳的升落方向也逐渐南移，日影朝向越偏北。

【示例】（2015·重庆，12，4分）下图是马尔代夫部分区域示意图。中国一架满载饮水用的飞机紧急从广州飞往马累，若北京时间12:00出发，经4小时到达马累，机长身高为1.8m，到达时其在机场地面的身高影长接近于（tan55°≈1.43, tan65°≈2.14）

A.0.6m    B.1.2m    C.1.8m    D.2.4m

【解析】北京时间是12：00,马尔代夫的时间应该是9：00左右，4小时后飞机到达马尔代夫对应的时间应该是13：00左右。12月4日距12月22日还有18天，按太阳直射点每天移动15°计算，这时的太阳直射点应该是在南纬19度左右，由此可以估算出马累的正午太阳高度为65°左右，由此可以计算出机长的影长在正午时刻应该是在1.25米左右。

【答案】B

 

 

【考点经典试题训练】

 

[3年高考真题]

1.(2015·江苏地理，4,2分)北京时间2015年2月19日零点钟声敲响时,某工程师在南极长城站参与了中央电视台春节联欢晚会微信抢红包活动。下图为长城站位置示意图。春节假期期间

 

A.南京太阳从东北方升起     B.南京昼夜长短变化幅度增大

C.长城站日落时间推迟       D.长城站正午太阳高度角减小

（2014·海南地理，12、13,6分）某纬度φ的正午太阳高度H＝90°－|φ－⊿|，其中⊿为太阳直射点纬度，夏半年取正值，冬半年取负值。下图示意某地北京时间18时的太阳位置。据此完成2～3题。

 

2.该地的经度为

A.30°E    B.30°W    C.60°E    D.60°W

3.该地的纬度可能为

A.10°N    B.10°S     C.50°N    D.50°S

4.（2014·新课标卷Ⅰ，3,4分）若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则(　　)

A．春、秋分日P＝0      B．夏至日P＝1

C．全年P<1             D．冬至日P>1

（2014·上海地理卷，12、13,4分）下图为极地投影示意图，图中小虚线圈为极圈，大虚线圈为回归线；弧线ACB为晨昏线，且AC段为昏线；C点为晨昏线与极圈的切点，也是晨昏线与120 经线的交点。据此回答5～6题。

 

 

5.图示的日期可能是

A.3月21日    B.6月22日    C.9月23日    D. 12月22日

6.该日正午太阳直射点的位置是

A.120E 、23°26′S      B.120E 、23°26′N

C.60°W、23°26′S      D.60°W、23°26′N

 

[创新预测试题]

一、选择题

（2015·山西诊断二）读某地某时段正午物影变化示意图，完成1～3题。

 

1.图中N点日期可能为

A.5月6日左右    B.8月7日左右    C.11月7日左右    D.2月6日左右

2.该地纬度最可能位于

A.赤道    B.11°34′S    C.11°34′N    D.23°26′N

3.若测得某日该地正午太阳高度为55°，则该日可能为北半球

A.春分日    B.夏至日    C.秋分日    D.冬至日

（2015·湖北省重点高中高三上学期期中联考）某科研小组对我国部分海岛进行了考察，观测并绘制了某地正午太阳高度年变化示意图。读图完成4～6题。 

4.该地可能位于

A.台湾岛     B.南沙群岛    C.钓鱼岛    D.舟山群岛

5．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.6个月    B.9个月    C.3个月    D.12个月

6．太阳从a到b时段内，下列叙述正确的是

A.南沙群岛白昼逐渐变长         B.钓鱼岛正午太阳高度一直在变大

C.台湾岛可能会有台风袭击       D.舟山群岛日出时间不断提前

（2015·届湖北省重点高中高三上学期期中联考）下图示意某日极昼圈(出现极昼的最低纬度圈)内的太阳高度分布。读图完成7～8题。7．此日，太阳直射的纬度是

A．20°N        B．10°S     C．20°S     D．10°N

8．该日极昼圈以内的正午太阳高度分布规律是

A．自70°N向北极点递增     B．部分地区自70°N向北极点递增

C．自70°N向北极点递减     D．部分地区自70°N向北极点递减

（2015·上海压轴卷）位于三个不同地区学校的学生,在国际互联网上合作设计了一个测量“立杆影子长度”的探究学习活动。他们于2014年6月21日,各自在当地正午前后，测量1米高立杆的影子长度，所得数据制成下图。据此完成9～11题。

9．甲、乙、丙三地该日昼长,由长到短的顺序是

A．甲、乙、丙    B．乙、丙、甲   

C．丙、甲、乙    D．乙、甲、丙

10．当乙地测得该日杆影长最短时，丙地所在时区的区时是

A．5时     B．7时      C．17时     D．19时

11．甲图所示地,位于我国某省（区），下列对联或诗句中可反映该省（区）地理特征的是

A．洞庭西下八百里，淮海南来第一楼     B．西湖天下景，游者无贤愚

C．浩荡滇池波自远，苍茫洱海水何宽     D．一路椰荫鱼艇静，天涯海角好家乡

二、综合题

12.（2015·江西师大联考·36）阅读图文资料，回答下列问题。

2014年5月4日～11日，李克强总理前往非洲，开始对非盟总部和埃塞俄比亚、尼日利亚、安哥拉、肯尼亚四国进行访问。下图为李克强总理访问非洲的路线。⑴5月4日随行采访的记者在非盟总部郊外发现，当地许多居民正在调整或准备调整太阳能热水器集热管的朝向。分析太阳能热水器集热管调整前后朝向的变化。

⑵指出在李克强总理访问期间，中国制造的遮阳伞在甲、乙、丙、丁4个国家中哪个国家最畅销，并说明理由。

⑶从当地农业发展现状和发展潜力，分析中国企业把向四国输出农业机械设备和农业技术作为经贸互惠的重点方向之一的理论依据。

13．（2015·湖北省重点高中高三上学期期中联考）阅读下列材料，分析回答问题。

材料一：武汉市（约30°N，114°E）青山花园小区是一所集欧美建筑精华的住宅小区，小区设施齐全，环境优美，豪华典雅。完工后当地居民争相购买，然而一年后底层住户以采光条件差将开发商告上法庭。（已知tan35°≈0．70）

材料二：图甲为青山花园小区分布平面图，图乙为该小区学校研究性学习小组绘制的某日内旗杆杆影轨迹示意图（O为立杆处，虚线为杆影，曲线为杆影端点轨迹）。⑴图乙中F、G、H、I四个杆影中最接近日落时段的是     ，该日前后小区住户客厅内的正午阳光照射面积较        。

⑵该小区底层住户因采光条件差将开发商告上法庭。请你用所学知识为住户们拿出有力的证据。

⑶为保证武汉市住宅一年内均可获得充足的太阳光照，在楼高相同的情况下，该城市住宅楼群的楼房间距与广州市相比有何差异?对你的结论作出合理解释。

 

 

微专题38：正午太阳高度的变化    

【考点经典试题训练参考答案】

[3年高考真题]

1.D

【解析】春节假期期间,太阳直射南半球且直射点北移,为北半球的冬季,南京太阳从东南方向升起,故A项错误;随着太阳直射点北移,越接近春分,昼夜长短变化幅度减小,故B项错误;随着太阳直射点北移,长城站昼长缩短,日落时间提前,正午太阳高度角减小,故C项错误,D项正确。

2.A   3.C

【解析】第2题，根据题干：北京时间为18市，而该地为12时，利用时差算出该地经度为30°E,A项正确。第3题，因为题干并没有交代图示为具体哪一日正午太阳高度，因此根据正午太阳高度计算公式分别计算出夏至日和冬至日的正午太阳高度角即可。夏半年太阳直射点纬度取正值，冬半年取负值。经计算，该地纬度介于21.5°和66.5°之间；再依据图示正午太阳位于南方，确定该地为北半球，从而最终确定正确结论。

4.D

【解析】结合正午太阳高度角的公式(H＝90°－纬差)可以计算，北回归线夏至日正午太阳高度角最大，为90°，影长为0，故P＝0；冬至日正午太阳高度角最小，为43°，此时影长大于塔高，P＞1；春、秋分日，太阳直射赤道，正午太阳高度角为66°34′，影长小于塔高，P＜1。

5.D  

【解析】根据东经度递增为自转方向，判读顺时针，故中心为南极点；根据“AC段为昏线”和自转方向,判读夜半球在右侧，120ºE为子夜0时；“C点为晨昏线与极圈的切点”，推出南极圈极昼，故选D。

6. C

【解析】南极圈极昼，所以，直射23º26‵S，120ºE为子夜，故60ºW12时，故C正确。

 

[创新预测试题]

1.B  2.C   3.D

【解析】第1题，结合图示知，N、M两点以6月22日为中点呈对称分布，且N位于6月22日之后，据此推知N的日期可能为8月7日左右。第2题，由图示知，该地5月5日有直射现象，说明该地位于北半球北回归线以南，结合选择项即可确定结论。第3题，结合上题分析，根据本小题信息此时太阳直射点为南回归线，此时为北半球冬至日。

4.B  5.B  6.C

【解析】第4题，该岛屿一年内有直射机会，应位于北回归线以南，排除 C、D ，根据太阳高度变化可知d为冬至日太阳高度，a是夏至日太阳高度，c是春秋分日的太阳高度，b为直射时的太阳高度，因为该地春秋分日与夏至日的时间间隔相差不大，也就是该岛应位于北回归线与赤道之间大体中间位置，B正确。第5题，因该岛介于北回归线与赤道中间位置，所以太阳直射点位于该地以南的时段应在9个月左右，B正确。第6题，a时应为夏至日，太阳从a至b时段内太阳直射点向南移动，南沙群岛和舟山群岛白昼会逐渐变短，舟山群岛黑夜在变长，日出时间在推迟，排除A项和D项；太阳直射点南移，钓鱼岛距离太阳直射点所在纬度越来越远，正午太阳高度不断减小，排除B项；太阳从a至b时段，大致在7、8月份，台湾岛所处的西北太平洋海域可能会有台风，C正确。

7.A  8.C

【解析】第7，开始出现极昼的地区所在纬度度数与此时太阳直射点所在纬度数互余。根据这一规律，结合图中信息可知，此时太阳直射点为20°N，A正确。第8题距离太阳直射点越近，正午太阳高度角就越大，所以，该日极昼圈以内的正午太阳高度分布规律是：自70°N向北极点递减。C正确。

9.C

【解析】2014年6月21日——直射点在23°26′N，故当某地在此纬线以北，影子朝向在北，反之，影子朝南，且距太阳直射点越远，正午太阳高度角越小，影子越长；同时北半球昼长夜短，纬度越高，昼越长，南半球相反。根据上述和图分析得，甲在北半球，且在北回归线上（当地12时，影子为0 ，说明直射），乙在南半球；丙在北回归线以北。故选C。

10.D

【解析】解此题关键在于找到中间点——北京时间（120°E地方时）。根据乙地和丙地正午太阳高度角最大时的北京时间，计算乙地为西四区（相差12小时），丙地为东三区，两者相差7小时，故依题意得，乙地测得该日杆影长最短时（当地12时），丙地所在时区的区时为19时。 

11.C

【解析】甲图所在地位于北回归线上，根据北回归线穿过我国的云南、广西、广东、台湾等省份；选项A描述的湖南省的景观，选项B描述的是浙江西湖，C选项描述的云南洱海，D选项为海南景观，故符合题意的是C选项。

12.【答案】

（1）集热管的朝向：由朝南转向朝北。原因：5月份，正值太阳直射点逐渐由非盟总部所在地区以南方向转到以北方向的时期。（2分）太阳能热水器采集太阳热能的方向也应随之由向南转到向北。

（2）最畅销的国家是丙，即安哥拉。原因：5月4日～11日期间，随着太阳直射点的北移，安哥拉受副热带高压带移入的影响，盛行干燥的信风，天气炎热干燥；纬度较低，太阳高度较大；高原为主的地形，地势较高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱；沿岸本格拉寒流减湿作用明显，阴雨少。故安格拉是四图中太阳辐射和紫外线辐射最强的国家。

（3）自然因素：四国大部分位于热带草原气候区，水热配合较好，光照、热量充足，作物生长期长；土壤较肥沃，昼夜温差较大，光合作用较好；可耕地资源丰富，自然条件优越。

社会经济因素：各国农业生产技术设备落后；人口众多，农副产品消费市场广阔。

【解析】⑴太阳直射点在南北回归线之间运动，甲地位于北半球热带地区，太阳光线照射方向变化大。5月份之前，太阳直射点位于当地以南地区，正午太阳位于当地正南方，太阳能管朝向南方。5 月份后直射点将位于当地以北地区，正午太阳位于当地北方，故太阳管朝向北方。

⑵降水少、气候干旱的地区光照强，对遮阳伞的需求量大。图中四地，丙地气候为热带沙漠和热带草原气候，李总理访问期间，正值南半球热带草原气候的旱季，当地降水少，光照强，气温高。；高原为主的地形，地势较高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱；沿岸本格拉寒流减湿作用明显，阴雨少。故安格拉是四图中太阳辐射和紫外线辐射最强的国家。

⑶四国均有热带草原气候区，该气候是非洲主要的农业区。从自然条件分析四国发展农业生产的优势条件，再结合当地农业生产机械化水平低及农业生产技术落后的现状来回答本题。四国大部分位于热带草原气候区，水热配合较好，光照、热量充足，作物生长期长；土壤较肥沃，昼夜温差较大，光合作用较好；可耕地资源丰富，自然条件优越。各国农业生产技术设备落后；人口众多，农副产品消费市场广阔。因此我国与上述国家可以在农业机械及农业技术方面进行合作。

13.【答案】⑴G（2分）小

⑵小区位于30°N，12月22日正午太阳高度最小为36°34′；正午时，楼的影长达28．57米，远大于楼间距20米。

⑶楼房间距应比广州宽。；原因：武汉纬度比广州高，冬至日正午太阳高度比广州小，同样高度的楼房影子比广州长。

【解析】⑴根据题目信息“武汉市（约30°N，114°E）”可知，武汉位于北回归线以北地区，正午日影最短并朝北，确定图示方向，东、南、西、北、按顺时针分布，由图乙可知，F与G日影最长，应为日出或日落时刻。F位于西南，G位于东南，日影与太阳方位相反，即太阳方位对应为东北和西北，由图乙可知该图是北半球夏半年某天日影变化，东南方向的日影表示日落时段状况，杆影最接近日落时段的应为G；图示时间为夏半年，此时正午太阳高度较大，故进入室内光照面积较小。

⑵该地位于北半球中纬度地区，冬至日时正午太阳高度角最小，只要计算出冬至日楼间距即可，冬至日时，正午太阳高度α=90°-（30°+23°26′）=36°34′，tan35°≈0．70，tanα=20米/L，L=20/0．70≈28．57米，在楼间距为28．57米情况下，楼最低层正午可以得到阳光照射，但是目前设计的楼间距只有20米，故底层楼房得不到阳光照射。

⑶在楼高相同的情况下，住宅楼群的楼房间距取决于正午太阳高度，北回归线以北地区，取决于冬至日的正午太阳高度，正午太阳高度越小，楼间距应该越大。由于武汉市纬度比广州高，冬至日正午太阳高度比广州小，楼间距应该比广州大。