（1）日出日落

以北半球為例：①春分、秋至，6點日出，18點日落；②夏至，6點前日出，18點後日落；冬至，6點後日出，18點後日落。

（2）太陽直射點的移動

太陽直射點在南、北回歸線之間往複運動，運動的周期為一個回歸年（365日5時48分46秒）。春分（3月21日）太陽直射赤道；此後太陽直射點逐漸向北移動，夏至（6月22日）太陽直射北回歸線；此後太陽直射點逐漸往南移動，秋分（9月23日）重新直射赤道；此後太陽直射點繼續向南移動，冬至（12月22日）太陽直射南回歸線；此後太陽直射點返回，向北移動，春分（3月21日）太陽直射赤道。

圖1 太陽直射點的移動

（3）正午太陽高度角的計算

正午太陽高度角，即太陽直射的光線與水平地面的夾角（下圖中的紅色夾角H）。正午太陽高度角（H），是一天中太陽高度角最大的角，在中午的12:00出現。

計算公式：

H=90°-|當地緯度-太陽直射點緯度|

規律：

①太陽直射時，正午太陽高度角（H）=90°；

②太陽不直射時，12:00時的正午太陽高度角最大；

③太陽高度角，等于90°減去該地距離太陽直射點的緯度差；

④從直射點開始，向南北兩側，正午太陽高度角逐漸減小，減小的角度，恰好等于當地緯度與太陽直射點緯度的差。

圖2 正午太陽高度角

圖3 例題

答案：B、C

精講精析：（1）判斷影子的方向。如下圖，第一張圖中，影子位于白色平台的上面，天塔的右側為一個暗色的凸出港口；對應到第二幅圖上面，應該是下圖第二幅圖中紅色線的位置。第二幅圖中有指北針，因此該紅線所指的西北方，即為天塔的影子方向。

圖4 太陽高度角示意圖

（2）判斷太陽的位置，進而确定時間。影子在西北方，因此太陽應該位于東南方，應該是日出後的一段時間。天津低處北半球40°N左右，因此春季秋季6點日出，夏季6點前日出，冬季6點後日出。因此隻有8:00-10:00符合條件，每個季節都是剛剛日出後。

（3）判斷太陽高度角，進而确定日期。如上圖第一幅圖，紅線為影子的位置，黃線為天塔，橙色的為角度α（太陽高度角）。當太陽直射的時候，α=90°；當日落時，α=0°。此時tan（α）=2。因為tan（60°）=√3=1.732，因此我們可以知道，該角度大于60°，且接近60°（arctan2=63.5°）。因為天津為40°N，因此春分、秋分時，太陽直射赤道，正午太陽高度角為：90°-|40°N-0°|=50°；夏至時為90°-|40°N-23°26′N|=73°26′；冬至時為90°-|40°N-23°26′S|=26°34′。而正午太陽高度角為一天之内太陽高度角最大的時刻，即任何時刻的太陽高度角<正午太陽高度角。圖中所示的α=63.5°，因此表明該日的正午太陽高度角一定大于這個角度，因此一定為夏至左右（73°26′），即為6月22日左右，此時太陽直射北半球因此選C。

該題難度很大，應該按照清晰的思路來解答：

①确定影子方向，進而确定時間；②确定影子長度，進而計算出太陽高度角α；③α為清晨的太陽高度角，因此一定小于正午太陽高度角。因此将α與每個季節的正午太陽高度角相比較，得出答案。

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