地理考試中所說的太陽高度角,一般指的是“正午太陽高度角”,即當地時間12:00時太陽光線與水平地面的夾角,如下圖所示,圖中的 α 即為正午太陽高度角。
太陽高度角α的計算,可以根據以下公式:
α = 90° - | β - γ |
式中,β為當地緯度,γ為太陽直射點緯度。①距離太陽直射點越近,太陽高度角越大;②如果太陽恰好直射,則太陽高度角為90°;③如果出現極夜現象,則當地的太陽高度較為0°。
圖1 太陽高度角示意圖
太陽直射點的移動,會引起晝夜長短的變化。晝夜長短的變化主要有以下規律:
①太陽直射北半球時(3月21~9月23),北半球晝長夜短,且越往北,晝越長夜越短;
②太陽直射南半球時(9月23~次年3月21),北半球晝短夜長,且越往北,晝越短夜越長;
③太陽直射赤道(3月21和9月23),全球晝夜等長,晝長=夜長=12小時;
④直射點從北回歸線向南移動(6月22~12月22),北半球晝漸短,夜漸長;
⑤射點從南回歸線向北移動(12月22~次年6月22),北半球晝漸長、夜漸短。
圖2 一年中晝夜長短的變化
圖3 例題
答案:D、C
精講精析:(1)分析太陽直射點的緯度位置。①太陽高度角=90°-|北京緯度-太陽直射點緯度|,北京緯度為40°N,則|40°N-直射點緯度|=90°-太陽高度角。②太陽高度角分别等于60°、50°、40°時,則|40°N-直射點緯度|=30°、40°、50°,則直射點緯度分别為10°N、0°、10°S。
(2)分析晝夜長短。①太陽直射點從10°N移動到10°S,即從北半球移動到了南半球;②太陽直射北半球時,北半球晝長夜短;太陽直射南半球時,北半球晝短夜長;③因此從第一個月到第三個月,先晝長越短,後晝短夜長,這三個月白晝逐漸縮短、黑夜逐漸變長。
(3)分析節氣。①第一個月,太陽直射北半球;第二個月,太陽直射赤道;第三個月,太陽直射南半球;②太陽直射點從北半球逐漸像南半球移動,即從夏天向冬天過渡。因此當太陽直射赤道時,為秋分,而不是春分。
太陽高度角 α 的計算公式為:
α = 90° - | β - γ |
其中β為當地緯度,γ為太陽直射點緯度,則 |β-γ| 代表的是當地緯度與太陽直射點緯度的【緯度差】。
如下圖所示,太陽直射南半球20°S,則此時會分為兩種情況,即觀察者與太陽直射點在同一個半球、不在同一個半球:
①觀察者位于南半球,例如60°S,則太陽高度角α=90°-|60°S-20°S|=50°;
②觀察者位于北半球,例如40°N,則此時要特别注意,不能直接進行加減運算,而要計算二者的緯度差,即α=90°-|40°N-20°S|=90°-60°,即太陽高度角為30°。
圖4 不同緯度的太陽高度角的分布
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