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正午太阳高度的时空变化规律及其应用
作者：李红勋通信地址：河南省濮阳市综合高中邮编：457000
正午太阳高度的时空变化规律是地理学习的重点和难点，该部分原理知识抽象复杂，综合性强，对学生应用能力的要求较高。分析近几年高考试题可以看出，对于该部分原理知识的考查，命题角度更加巧妙，出题形式也更加灵活多样。但万变不离其宗，深刻把握该部分原理知识，科学利用正午太阳高度的时空变化规律模型，是迅速解决该类问题的有效方法。下面分析探讨如下：
=1\*CHINESENUM3一.正午太阳高度的计算及其时空变化规律
1.正午太阳高度的计算
太阳光线相对当地地平面的交角（即太阳在当地的仰角），简称太阳高度。某地一天中的最大太阳高度，即当地正午12时的太阳高度，为该地的正午太阳高度，其计算公式为：H=90°－纬度距（所求点和阳光直射点之间相隔的纬度数）。换言之，在任一时刻，某地正午太阳高度与其距离阳光直射点的纬度数互余。
纬度距的计算如图1所示。提示：
=1\*GB3①若所求点与阳光直射点同在南半球或者同在北半球，两点间的纬度距为两点中较大的纬度减去较小的纬度。如图1，此时阳光直射北纬23.5°，为北半球夏至日，A点与直射点间的纬度距为11.5°（35°－23.5°），正午太阳高度则为78.5°；B点与直射点间的纬度距为13.5°（23.5°－10°），正午太阳高度则为76.5°。注意：图1中回归线度数取为23.5°，下面图3、图4相同。
=2\*GB3②若所求点与阳光直射点分属于南、北两个不同半球，两点间的纬度距为两点纬度之和。如图1，C点与直射点间的纬度距为53.5°（30°＋23.5°），正午太阳高度则为36.5°。
③严格来讲，随着地球的公转，阳光直射点的纬度每时每刻在发生着南北移动。通常情况下，直射点移动的日变化忽略不计，因此，在任何一天，正午太阳高度因纬度不同而不同，同一条纬线上的地点正午太阳高度相等。
2.正午太阳高度的空间变化规律
某一时刻太阳高度的空间变化规律
由于太阳光为平行光，地球是个球体，所以，在某一时刻太阳仅直射地球上某一点，此点就是阳光直射点，位于昼半球正中心。随着地球的绕轴自转，在忽略直射点南北移动日变化的情况下，在一个太阳日内，阳光直射点在同一条纬线上自东向西移动。直射点所在的经线为正午经线，当地时间为12：00。直射点太阳高度为90°，在直射点上物体的影长为零。
某一时刻太阳高度的分布状况通常用等太阳高度线来反映。某一时刻太阳高度的分布规律为：直射点四周与直射点等距离地点的太阳高度相等，并且等太阳高度线由直射点分别向四周呈圆形递减，至晨昏圈时太阳高度为0°。如图2（夏至日某时刻全球太阳高度等值线图）所示。图中：N—北极点；弧线ACB—晨线；弧线ADB—昏线；O—阳光直射点；NB—正午经线；NA—0时经线。
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\*GB3①.3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\*GB3②.6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\*GB3③.12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）。
3.正午太阳高度随季节变化的规律
由于太阳直射点每天都在移动，所以地球上任何一点，正午太阳高度天天都在变化，南北回归线之间的地区一年中有两次达到最大值（90°），北回归线以北和南回归线以南地区的正午太阳高度，总是由极大值变到极小值，再由极小值变到极大值，周而复始。在解答某地正午太阳高度的周年变化问题时，可速绘图4模式图来分析思考。
提示：
=1\*GB3①.在直射点南北移动的过程中，对于全球任何一个地点而言，直射点移向该地点，则该点的正午太阳高度逐日变大；反之，则逐日变小。直射点与该地点间的纬度距越近，该地点的正午太阳高度越大。
=2\*GB3②.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，之后直射点南移，正午太阳高度渐小，12月22日达到年内最小值；随后直射点北移，正午太阳高度渐大，次年6月22日又达到年内最大值。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\*GB3③.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，之