一、正确理解太阳高度的日变化
左图为地球光照示意图,AB表示晨昏圈所在平面,O点表示地心,L表示三条平行的太阳光线,C点表示北纬а°的子夜时,D点表示北纬а°的正午时,M表示太阳直射点。
(1)太阳高度的日变化规律:随着地球的自西向东自转,所求地离晨昏圈平面越来越远,而后又慢慢接近,则说明太阳高度也由最小(子夜)到最大(正午),再由最大(正午)到最小(子夜)的变 化。
(2)某地正午太阳高度角和子夜太阳高度角求算: 若求C点(假设纬度是北纬a°)的正午太阳高度角和子夜太阳高度角,以夏至日为例,则:
∠AOC(子夜高度角)=90°-∠COM
=90°-[2(90°-a°)+(a°-23°26')]
=-90°+2a°-a°+23°26'=a°-(90º-23º26’)
假设直射点的纬度是北纬x°,则,
子夜太阳高度角=所求地纬度-(90°-x°)或
0点太阳高度+正午太阳高度=极点太阳高度×2
利用此公式可以求出答案。因直射点和晨昏圈切点的纬度互余关系,故子夜太阳高度角就是所求地纬度与晨昏圈切点所在纬度的差(注:子夜太阳高度只是有在当地夏半年的高纬地区才有)
同理可以得出,∠AOD(正午太阳高度角)=90°-直射点与所求点的地理纬度差。
二、正确理解正午太阳高度的年变化据左图可知,不同纬度的正午太阳高度只与距直射点位置有关,近则大,远则小。
同一纬度的正午太阳高度,随直射点的移动而变,对于北回归线以北地区的,夏至日(6月22日)最大,北半球冬至日(12 月 22日)最小。
运用这种方法分析太阳高度的变化,能增强了读图、析图的能力,尤其是对于出现一些比较复杂的综合题时,能收到事半功倍的效果。
[实例]读a、b 两地夏至日太阳高度变化图,及a 地夏至日、春分日周日运行图。回答以下问题:
(1)a 、b 两地的纬度分别是ab。
(2)在子夜(24小时)时,a 地此时的太阳高度是多少?
根据上左图可知,夏至日在一天24小时内太阳高度保持不变肯定是北极点,则b 地的纬度是90°N;a 地根据图可知此日的正午太阳高度是30°,则用计算正午太阳高度角的公式可求出:a地的地理纬度是83.5°N ;至于a 地这一天的子夜太阳高度,用以上计算公式:
子夜太阳高度角=所求地纬度-(90°-x°)。
根据题意可知:直射点的纬度是23.5°,a 地子夜太阳高度是:83.5°-(90-23.5°)=17°