1樓：譚老師地理工作室
正午太陽高度計算和運用
1.正午太陽高度的概念與測量
正午太陽高度是各地一日內最大的太陽高度，即地方時為12時的太陽高度。
可利用「立竿見影」的方法進行正午太陽高度的測量與計算。如圖所示，已知圖中杆高為h，當太陽從3位置照射時的影長為l，則該日正午太陽高度H可通過公式計算：tanH=h/l。
規律總結：「立竿見影」，近大遠小，來增去減
2.正午太陽高度的緯度分布規律(近大遠小)
某日太陽直射某緯線，則該緯線的正午太陽高度為90°，離該緯線越遠，則正午太陽高度越小(簡記為「近大遠小」)。由此可以推知：一日內，同一緯線各地正午太陽高度相同；正午太陽高度從直射點所在緯線向南北兩側遞減。
例如，夏至日，太陽直射北回歸線，正午太陽高度從北回歸線向南北兩側遞減；冬至日，太陽直射南回歸線，正午太陽高度從南回歸線向南北兩側遞減；二分日，太陽直射赤道，正午太陽高度向赤道兩側遞減。
3.正午太陽高度的季節變化規律(來增去減)
由近大遠小的規律可以推知：直射點向本地所在緯線移來，正午太陽高度增大，反之減小(簡記為「來增去減」)。例如，北回歸線及其以北地區，夏至日正午太陽高度達一年中最大值，冬至日達一年中最小值；南回歸線及其以南地區，冬至日正午太陽高度達一年中最大值，夏至日達一年中最小值；南北回歸線之間的地區，太陽直射時正午太陽高度達一年中最大值，離太陽直射點所在緯線最遠時達一年中最小值。
4．正午太陽高度的計算公式
H＝90°－緯度差
其中，H為所求點的正午太陽高度；90°為太陽直射點的太陽高度；
緯度差是指某地的地理緯度與當日太陽直射點所在的緯度之間的差值(當所求點與太陽直射點在同乙個半球時，緯度差為兩地緯度數之差；當所求點與太陽直射點不在同乙個半球時，則緯度差為兩地的緯度數之和，簡記為「同減異加」)。
5．正午太陽高度的年變化規律
在南北回歸線之間的地方，其正午太陽高度的年變化幅度ΔH＝23°26′＋Φ(Φ為當地緯度)；在回歸線與極圈之間的地方，其正午太陽高度的年變化幅度恒為46°52′；從極圈到極點之間的地方，其正午太陽高度年變化幅度從46°52′逐漸降低至23°26′，任一緯度Φ的正午太陽高度年變化幅度ΔH＝90°－Φ＋23°26′。
正午太陽高度的應用
(1)利用正午太陽高度確定地方時：當某地太陽高度達到一天中的最大值時，就是一天的正午時刻，此時該地的地方時為12時。
(2)利用正午太陽高度確定當地的地理緯度：當太陽直射點位置一定時，如果我們能夠知道當地的正午太陽高度，就可以根據「某地與太陽直射點相差多少緯度，正午太陽高度就相差多少度」的規律，求出當地的地理緯度。
(3)利用正午太陽高度確定房屋的朝向：為了獲得最充足的太Sunny照，各地房屋的朝向與正午太陽所在的位置有關。北回歸線以北的地區，正午時太陽位於南方，房屋朝向南方；南回歸線以南的地區，正午時太陽位於北方，房屋朝向北方。
(4)判斷日影長短及方向
正午太陽高度越大，日影越短，正午太陽高度越小，日影越長，且日影方向背向太陽。如下圖中各點旗桿日影長短及日影所在方向(圖中是夏至日，經線和緯線的交點是直射點)。
(5)利用正午太陽高度確定樓距、樓高：為了更好地保持各層樓都有良好的採光，樓與樓之間應當保持適當距離。以我國為例，見圖甲，南樓高度為h，該地冬至日正午太陽高度為H，則最小樓間距L為：
L＝hcotH。
(6)太陽能熱水器的傾角調整：為了更好地利用太陽能，應不斷調整太陽能熱水器與樓頂平面之間的傾角，使太Sunny與受熱板之間成直角。其傾角和正午太陽高度角的關係為α＋h＝90°(如圖乙)。
(7)判斷山地自然帶在南坡和北坡的分布高度：一般情況下，由於向陽坡正午太陽高度大，得到的光熱多，背陽坡得到的太Sunny熱少，因此在相同高度，陽坡溫度較高，陰坡溫度較低，從而影響到自然帶在陽坡和陰坡的分布高度。
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