从两组例题来理解正午太阳高度

邓国玉

地理学是研究自然环境及其与人类活动之间关系的科学。地理学的基本特点主要是区域性和综合性，其核心是人地关系。除了区域性和综合性的特点，其实地理学还有一个特点，那就是应用性，即其与我们的生产、生活实际联系比较紧密。如随着农民生活条件的改善，许多农村家庭都安装了太阳能热水器。太阳能热水器怎么安装才能保证充分利用太阳能呢？近十几年我国房地产业发展比较快，开发商为了多开发房子以赚取较多的利润，尽可能地缩小楼间距，影响居民的采光。我们该怎么帮助这些居民算出楼与楼之间最小的距离呢？……以上这些其实都与一个地理知识有关，那就是正午太阳高度。可见学习和掌握这部分知识对生活是很有帮助的，同时正午太阳高度的计算与应用也是高考考查的重点内容。因此，同学们必须熟练掌握。下面以例题的形式进行深入剖析。

1.例题展示

例1.去年夏至日小明和小华到伦敦一所中学（51°N）进行交流，到达该中学时发现学校旗杆的影子如下图所示（此时影子在全天中最短）。据此完成下列各题。

（1）此时北京时间为（）

A.19时

B.13时

C.5时

D.20时

（2）该日正午太阳高度约是（）

A.90°

B.23.5°

C.52.5°

D.62.5°

【解析】该组题考查学生运用理论知识解决实际问题的能力，充分体现了“学习生活中的地理”这一新课程理念。

（1）根据题意和观察图可知，小明和小华到达题中所述中学时，学校旗杆的影子在全天中最短，故当时是该地的正午时刻，即地方时为12时。因伦敦所属的时区为中时区，北京时间是东八区的区时，二者（中时区与东八区）相差8小时，故此时北京时间为20时。故正确答案为选项D。

（2）由题意可知，该日为夏至日，太阳直射北回归线，即太阳直射23°26′N。题中也给出了该学校的纬度，为51°N。这样，根据公式H（正午太阳高度）=90°-直射点与所求地点纬度差（如直射点与所求地点在同一半球时，纬度差为大数减去小数；如二者分别属于不同半球时，纬度差为纬度之和）。H=90°-（51°-23°26′）=90°-27°34′=62°26′。故正确答案为选项D。

例2.我国古代的人们在造字的时候充分利用了当时的地理环境和发挥了聪明才智，某些汉字中蕴含了丰富的地理知识，如“间”——“门里有日午间到”，午间即正午。据此回答下列各题。

（1）图中门的朝向可能是（）

①正东

②正西

③正南

④正北

A.①②

B.②③

C.①③

D.③④

（2）下列有关正午房间内地面光照面积的描述，正确的是（）

A.全年一样

B.太阳直射北回归线时，北半球中纬度地区达一年中最小

C.正午时的光照面积比上午时的大

D.冬至日各地一样

【解析】（1）人类生活在自然环境中，自然环境地深深影响着人类。人类从环境中直接采摘或猎捕动植物、开采矿产资源，可以说人类因地制宜地充分利用着自然地理环境。为了获得更多的阳光，北回归线以北地区的人们建筑房屋时都把门的朝向设计为南方；南回归线以南地区的人们建筑房屋时都把门的朝向设计为北方。这是很有道理的，因为23°26′N以北的地区太阳高度最大时太阳位于正南方，23°26′S以南的地区太阳高度最大时太阳位于正北方。赤道与北回归线之间的地区，正午时的太阳有时位于正北方，有时位于正南方。我国是位于北半球的国家。故正确答案为D。

（2）正午太阳高度在太阳光直射的纬线上最大，向南、向北两侧逐渐降低。故A、D错。夏至日太阳直射北回归线，北半球中纬度地区正午太阳高度达到全年中最大，房间内地面光照面积达到全年中最小，故B正确。正午太阳高度在全天中最大，而此时房间内地面光照面积最小，故C错。

这两组试题都考查了正午太阳高度知识。例1中的第（1）题通过旗杆影子间接考查正午太阳高度知识。例1中的第（2）题直接考查正午太阳高度。解答的关键是得先知道或熟悉正午太阳高度的计算公式：H（正午太阳高度）=90°-直射点与所求地点纬度差。如果学生非常熟悉这个公式，那么解答起来将会得心应手。

例2中的第（1）题考查生活中的房子朝向问题，从实际生活中设计问题来考查学生对正文太阳高度的掌握情况。解答的关键是熟悉生活中的地理现象。如果学生的生活阅历非常丰富，解答起来也会十分容易。例2中第（2）题考查正午太阳高度理论的分布规律。解答的关键是熟悉这些规律。

2.正午太阳高度理论

各地太阳高度在地方时为12时的时候是最大的，这时的太阳高度称为正午太阳高度。正午太阳高度在太阳光直射的纬线上最大，向南、向北两侧逐渐降低。正午太阳高度理论主要涉及以下几个方面。

①从直射点往南、北两侧递减。

②夏至日，23°26′N以北地区的正午太阳高度达一年中最大值；冬至日，23°26′S以南地区的正午太阳高度达一年中最大值。

③正午太阳高度的公式：H=90°-直射点与所求地点纬度差。当直射点与所求地点位于不同的半球时，两地纬度差为两纬度之和；当直射点与所求地点位于相同的半球时，两地纬度差为大数减去小数。

④影子随着正午太阳高度的变大而变短，太阳的位置决定影子的方向。

⑤一天之中太阳高度最大的时候，地方时为12时。

⑥计算楼间距离时要弄清楚正午太阳高度的大小。

3.正午太阳高度的应用

确定地方时：当某地太阳高度达到一天中的最大值时，此时地方时为12时。

确定房屋朝向：在北回归线以北的地区，正午时太阳位于南方，人们为了在屋内获得更多的太阳光，一般在建房屋的时候使房屋面朝南方；在南回归线以南地区，正午时太阳位于北方，人们为了在屋内获得更多的太阳光，一般在建房屋的时候使房屋面朝北方。

判断日影长短及方向：影子随着正午太阳高度的变大而变短，日影方向与太阳所在的方向是相反的。

计算楼距：以北半球为例，楼距与冬至日的正午太阳高度相关，一般在纬度较低的地区，楼距较小；在纬度较高的地区，楼距较大。

太阳能热水器的安装：太阳光线垂直照射的地方，地面吸收的热量最多。正午时，太阳高度最大，太阳辐射最强，太阳能热水器的集热板要调整到与太阳光线垂直才能获得更多热量。

房间采光：一般情况下，正午太阳高度越大，照射到房间里的面积就越小，即夏季照射到房间里的面积小，冬季照射到房间里的面积大。在北回归线以北的地区，正午时太阳位于南方，光线从南边的窗户进入到屋内；在南回归线以南的地区，正午时太阳位于北方，太阳光线从北边的窗户进入到屋内。

正午太阳高度的变化对人类生产和生活产生了重大影响。高考注重考查生活中的地理现象，因此正午太阳高度成为高考考查的重点。近几年，高考地理试题中越来越多地出现以能力立意为主的试题，无论是客观题还是主观题，试题多围绕某一主题创设一些情境，并从不同层次设计问题，形成有联系的一组题。这些组题对考生而言一般都是陌生的，考生要在对设问理解透彻的基础上，联系所学知识，正确进行迁移，写出符合题意的答案。