七、太阳高度
1、太阳高度：即太阳高度角，是指太阳光线相对于地平面的交角（如图-1- ）。一般用H表示，其大小范围 0°≤H≤90°
2、正午太阳高度：则是指一日内最大的太阳高度，即当地地方时 12 时的太阳高度。注意最大的太阳高度并不一定等于90°除直射点上的太阳高度等于90°其他的任何地方都小于90°其计算公式为：H=90°－纬度差（直射点与所求点的纬度差，同侧相减，异侧相加） 地 方时12 点
南 H 西 北 东
图-1-
图-2-
H太阳高度角
3、正午太阳高度的变化规律
（1）、正午太阳高度随纬度变化的规律
同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减，且以直射点所在纬度为中心等距离对称。春、秋分日和冬至、夏至的正午太阳高度随纬度变化的规律如图3所示。 提示：
①.3月21日和9月23日前后——从赤道向南北两侧递减。南、北极点正午太阳高度均为0°。
②.6月22日前后——从北回归线向南北两侧递减。北极点正午太阳高度为23.5°，南极圈以南出现极夜（正午太阳高度小于0°，为负值）。
③.12月22日前后——从南回归线向南北两侧递减。南极点正午太阳高度为23.5°，北极圈以北出现极夜（正午太阳高度小于0°，为负值）。
④．距太阳直射点越近，正午太阳越大 （2）、 正午太阳高度随季节变化的规律
①.南北回归线之间的地区，一年直射两次，直射日正午太阳高度为年内最大。赤道上，春、秋二分日时正午太阳高度为年内最大，为90°；二至日时正午太阳高度为年内最小，为66.5°。6月22日，赤道至南回归线之间地区的正午太阳高度达年内最小值。12月22日，赤道至北回归线之间地区的正午太阳高度达年内最小值，如图中b点箭头所示。 ②．北回归线及其以北地区的正午太阳高度的变化（如图中c点箭头所示）：6月22日为年内最大值，12月22日达到年内最小值；北回归线上一年中有一次直射，即6月22日的正午太阳高度为90°
③.南回归线及其以南地区的正午太阳高度的变化（如图中a点箭头所示）：12月22日为年内最大值， 6月22日达到年内最
小值；南回归线上一年有一次直射，即12月22日的正午太阳高度为90°。 ④．距太阳直射点越来越近，正午太阳高度越来越大，反之越小
12月22日 二分 6月22日 23.5° 正午太阳高度 冬至 二分 夏至 正午太阳高度 90° 60° 30° 90° 60° 30° 23.5° 0° 0° S 90° 60° 30° 0° 30° 60° 90°N 66.5° 23.5° 23.5° 66.5° 图3 S a b c N 90° 66.5° 23.5° 0° 23.5° 66.5° 90° 图４ 4、正午太阳高度的应用
应用1：确定所求地点的经度和纬度。
根据正午太阳高度计算公式，结合题干、图示等信息，推求所在地的纬度，进而判断该地的其他地理特征。当某地太阳高度达一天中的最大值时，该地的地方时为正午12时，据此可推算所在地的经度或地方时。
【例1】（08广东文基42～43）下列三幅图中的角度是位于120°E经线上不同纬度三地夏至日的正午太阳高度角。据此回答下列两题。
45° N
①
60° S
N
②
S
75° N
③
S
⑴.三地的纬度从高到低的排序是（ ） A.①②③ B.①③② C.③②① D.③①② ⑵.此日昼长时间从短到长的排序是（ ） A.①②③ B.②①③ C.③②① D.③①②
【例2】（07江苏高考卷1～2）某地是我国重要的人工多层经济林区。下图为该地“某日太阳处在最高位置时的示意图”，此时北京时间为12：40，树影遮挡地被植物的面积在一年中达到正午时的最大。读图5回答下面2题。 ⑴.该地位于（ ）
A.45°N，110°E B.21°34′N，110°E C.45°N，130°E D.21°34′N，130°E ⑵.这一天（ ）
A.太阳距离地球最远 B.江苏省各地昼长夜短
C.晨昏线与极圈相切 D.正午太阳高度由赤道向南北两侧递减 应用2 ：确定所求地点正午日影长短、朝向或者房屋朝向。
⑴．判断正午日影长短和朝向。距离阳光直射纬线越近，正午太阳高度越高，日影越短，射进屋里面的阳光面积越小；反之，距离阳光直射纬线越远，太阳高度越低，日影越长，射进屋里面的阳光面积越大。日影
方向总是背向太阳。太阳直射时，垂直投影为点。极夜时，没有日影。各纬度地带的正午影长、朝向情况，具体如下：
①.北回归线以北地区，一年四季太阳都是从南面照射过来，正午日影永远朝向北方（北极点除外）。北半球夏至日（6月22日前后），北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中的最大值，正午日影最短。北半球冬至日（12月22日前后），太阳直射在南回归线上，北半球正午太阳高度最小，日影最长。
②.南回归线以南地区，一年四季太阳都是从北面照射过来，正午日影永远朝向南方（南极点除外）。北半球冬至日，南回归线及其以南地区正午太阳高度达一年中的最大值，正午日影最短。北半球夏至日，南半球正午太阳高度最小，日影最长。
③.在南北回归线之间的地区，一年中有的季节太阳从南面照射过来，日影朝向北；有的季节太阳从北面照射过来，日影朝向南。一年有两次太阳直射（回归线上只有一次），直射时日影最短（日影与物体本身重合）。
④.北极点，太阳虽然永远从南面照射过来，但日影也是永远朝向南方；南极点，太阳则永远从北面照射过来，日影也是永远朝向北方。
⑵．确定房屋朝向。在北回归线以北地区，正午太阳始终位于南方，房屋门窗朝南；在南回归线以南地区，正午太阳始终位于北方，房屋门窗朝北。
ｎ米 ｎ米 图５ 【例3】（07宁夏高考卷5～6）我国某校地理兴趣小组的同学，把世界上四地年内正午太阳高度变化及方向绘成简图（如图６）。回答下面2题。
⑴.可能反映该学校所在地正午太阳高度年变化及方向的是（ ） A.① B.② C.③ D.④
⑵.当地正午太阳高度达到最大值时（ ） A.地球公转的速度较慢
B.其它三地正午太阳所在方向不同 C.该学校所在地天气炎热 D.太阳在地球上的直射点将北返
应用3：计算楼距、楼高或热水器安装角度。
正午太阳高度 正午太阳方向 ② ① ③ ④ 北 南 图６ ⑴．计算楼间距、楼高。为了更好地保持各楼层都有良好的采光，楼与楼 冬至日正午太阳 之间应当保持适当距离。以我国为例，如图７，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，若要使北楼所有朝南的房屋在正午时全年都能被太阳照射，则最小楼间距为L＝h×cotH。同样，在楼间距一定的情况下，要保证北楼正午时全年能被阳光照到，则南楼的最大高度为h＝L×tanH。 一般来说，纬度越低的地区楼距越小，纬度越高的地区楼距越大，解题的关键是计算当地冬至日的太阳高度，并计算影长L＝h×cotH
【例4】11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好遮住乙楼三层中部（如图所示），在甲楼顶层GPS测得纬度为31.8366°、经度为117.2179°、高程为96mm。完成4～5题。
（1）.隔25小时再次观测时，甲楼阴影可遮挡乙楼 A.二层西部 B.四层东部 C.五层西部 D.七层东部 （2）.此后一个月内 A.法国进入冷饮畅销期 B.广东省进入雨季 C.澳大利亚播种小麦 D.云南省昼短夜长
⑵.计算热水器安装角度。要最大限度地利用太阳能资源，应该合理设计太阳能热水器的倾斜角度，应使太阳能热水器集热面与正午太阳光线垂直。根据正午太阳高度计算公式可知，太阳能热水器倾角就等于当地纬度与直射点纬度之差（即所求点和阳光直射点之间相隔的纬度数，也就是两点间的纬度距）。如图８所示 a=90°-H（正午太阳高度）
【例5】 太阳能热水器的集热面与太阳光线垂直效果最佳。在40°N安装太阳能
南楼h H L 图７ 北楼热水器，如要保持正午时太阳能热水器的集热面总与太阳光线垂直，那么，热水器的集热面与地面的夹角在一年中应调整的最大幅度是（ ）
A. 17°34′ B. 23°26′ C. 46°52′ D. 63°26′
5、太阳高度的日变化规律
正午光线 α H 图８