• 1. 正午太陽高度角

正午太陽高度角，指的是當地時間12:00時，太陽光線與地平面的夾角（下圖中的α）。太陽高度角的大小，與太陽直射點的位置、觀察者的緯度有關，計算公式如下：

α = 90° - | β - γ |

其中α為正午太陽高度角，β為觀察者所處的緯度，γ為太陽直射點的緯度。觀察者距離太陽直射點越近，正午太陽高度角越大。在計算時，β-γ表示的是兩地的緯度差。當β與γ不處于同一個半球時，計算時應當轉換為加法，例如：40°N-23°26′S=63°26′。

圖1 正午太陽高度角

• 2. 太陽能闆的最佳角度

當太陽光線垂直于太陽能闆時，光能的利用率最高。此時太陽高度角α與太陽能闆的角度β“互餘”，即：α β=90°。

圖2 太陽能闆的最佳角度

圖3 例題

答案：C、D

精講精析：（1）判斷圖中的南北方向。①該地區的緯度為40°N，而太陽直射點的緯度為23°26′N~23°26′S，即太陽直射點一直位于該地區的南邊；②屋頂的太陽能應該迎着太陽的方向，因此太陽能的朝向，即為南方，即圖中的右側為南方，左側為北方。

（2）分析樹種的選擇。①落葉闊葉林夏季枝葉豐富，冬季隻剩枝幹；常綠闊葉林一年四季枝葉豐富；②夏季時天氣炎熱，太陽位于南面，因此夏季時房屋南面的樹木應該枝葉豐富，遮擋陽光，因此這兩種樹木都滿足條件；③冬季時天氣寒冷，因此房屋南面的樹木應該稀疏一些，透過更多的陽光，因此南側應該為落葉闊葉林；冬季時我國盛行西北風，此時北方應該種植枝葉茂盛、能夠擋風的樹木，因此為常綠闊葉林。綜合來看，南側應種植落葉闊葉林，夏季乘涼、冬季透光；北側應種植常綠闊葉林，冬季擋風。

（3）判斷冬季太陽能的角度。①太陽光線垂直于太陽能闆時，太陽能的加熱效果最好，此時太陽高度角 太陽能闆角度=90°；②冬至時，太陽直射南回歸線，此時太陽高度角=90°-|40°N-23°26′S|=26°34′，則此時太陽能闆的角度=90°-太陽高度角（26°34′）=63°26′；③同理，在秋分時太陽直射赤道，此時太陽高度角為50°，太陽能闆的最佳角度為40°。秋分-立冬-冬至，則可以推斷立冬時的太陽能闆最佳角度介于40°~63°26′之間，估算為52°；④在整個冬季，冬至的太陽高度角最小，太陽能能闆的角度最大；立冬時太陽高度角最大，太陽能闆的最佳角度最小。因此在整個冬季，太陽能闆最合适的角度應該為52°~63°26′，因此選項D正确。

• 太陽直射點的移動

由于地球的自轉平面（赤道面）與公轉平面（黃道面）存在着夾角：黃赤交角（23°26′），因此在一個回歸年中（365日5時48分46秒），太陽直射點在23°26′N~0°~23°26′S之間往複移動，如下圖所示：

①夏半年（春分-夏至-秋分），太陽直射點由赤道開始，先向北移動到北回歸線，後向南回到赤道。北半球所有地區晝長夜短，北極點附近出現極晝。

②冬半年（秋分-冬至-春分），太陽直射點由赤道開始，先向南移動到南回歸線，後向北回到赤道，北半球所有地區晝短夜長，北極點附近出現極夜。

圖4 太陽直射點的移動

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