知识点
正午太阳高度角
正午太阳高度角,指的是正午的太阳光线与地平面的夹角,计算公式为:
α = 90° - | β - γ |
其中α为正午太阳高度角,β为观察者所处的纬度,γ为太阳直射点的纬度。
注意:|β-γ|表示的是观察者与太阳直射点的“纬度差”。当地距离太阳直射点越近,正午太阳高度角越大。
图1 正午太阳高度角(α)示意图
例题
11、如下图所示,M位于某条经线上,L1和L2为二至日(夏至、冬至)正午太阳光线,虚线垂直于地面。当角α、β之差小于6°时,M点的纬度范围是( )
A. 3°S~3°N
B. 6°N~17.5°N
C. 3°S~17.5°S或3°N~17.5°N
D. 17.5°S~23.5°S或17.5°N~23.5°N
答案:A
精讲精析:(1)分析M点的大致纬度范围。①由题干可知,M点位于某条经线,因此图中的圆弧形实线为经线,指示南北方向;②冬至和夏至,正午太阳分别直射南、北回归线,而M恰好位于这两条太阳直射光线之间,因此可以确定,M位于南、北回归线之间,即M
(2)计算角α和β。①图中的α和β是太阳光线、垂线的夹角,并不是太阳高度角;②太阳高度角,是太阳光线和地面之间的夹角,恰好与图中的α或β“互余”,即L1的太阳高度角(L1)=90°-α,L2太阳高度角(L2)=90°-β;③因此,α=90°-L1,β=90°-L2,则|α-β|=|L1-L2|,即夏至和冬至M点的太阳高度角之差。
(3)计算M的范围。①正午太阳高度角=90°-|当地纬度-太阳直射点纬度|,假设L1表示夏至时的太阳高度角,则L1=90°-|M-23.5°N|,L2表示冬至时的太阳高度角,则L2=90°-|M-23.5°S|,则L1-L2=|M-23.5°N|-|M-23.5°S|,M位于南北回归线之间,即M
总结
太阳直射点的移动
本节例题的难度较大,解题思路为:①根据夏至冬至正午太阳光线的位置,初步判断M点的纬度位置(南、北回归线之间);②根据太阳高度角与α(或β)的关系,推导出α和β的公式;③假设此时为夏至(或冬至),结合太阳高度角的计算公式,列出L1和L2的计算公式(含有M),并根据|α-β|
正午太阳高度角,与当地纬度、太阳直射点的纬度有关。太阳直射点在南、北回归线之间往复移动,移动规律为:
①春分-夏至-秋分(夏半年):太阳直射北半球,太阳直射点移动路径为:赤道——北回归线——赤道;
②秋分-冬至-春分(冬半年):太阳直射南半球,太阳直射点移动路径为:赤道——南回归线——赤道。
图2 太阳直射点的移动
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