太阳高度角知识体系初探

李永寅

地球运动及其意义历年来都是高考的重点，同时也是学生在学习过程中的难点。许多学生甚至把课本和资料上的内容全部背了，但每次考试仍然难以越过这个坎。原因就在于课本上的东西都是一些最基础、最简单的规律现象，而考试的要求已不再是考查背了多少，而是理解了多少、能够灵活运用的有多少。所以除了记住课本上的基本理论，更要注重的是对其基本理论的理解及相關知识的扩充。因此就需要对教材上的基本理论加以细读、钻研、寻找问题、发现规律，只有这样才能够驾驭于试题之上，才能在高考中立于不败之地。

要解决高考试题中与太阳高度角有关的问题时，我们除了熟悉课本上所讲的正午太阳高度角的变化规律外，还需进一步去探讨太阳高度角在一天中的变化（日变化）;不同纬度同一季节季节正午太阳高度的变化;同一纬度不同季节正午太阳高度角的变化;以及正午太阳高度角的变化和纬度存在一种什么样的关系？正午太阳高度角和太阳高度角又有什么内在的联系呢？下面就太阳高度角的知识体系作探讨。

太阳高度角的知识体系应该按高中地理最常见的时间（一天中和一年中）和空间（极昼地区和非极昼地区）条件，分两条腿（太阳高度角的日变化和正午太阳高度角的年变化）走路的方式引导学生系统归纳。

一、         太阳高度角的日变化

太阳高度角的日变化是指某地在一天中太阳高度随时间的变化，而不是不同日期之间的变化）。

1.太阳高度角：太阳光线与当地水平面的夹角（简称太阳高度）;

2.非极昼地区：日出、日落时太阳高度为零度，上午（日出到正午）太阳高度角逐渐增大，正午时太阳高度达一天中最大（不一定是90°），下午（正午到日落）太阳高度角逐渐减小。

太阳高度分布规律：晨昏线上（日出日落）太阳高度为零度，昼半球太阳高度大于零度，夜半球太阳高度小于零度。昼半球中心为直射点（太阳高度为90°，全球最大），等太阳高度线呈同心圆分布最外一圈通常为晨昏圈。

3.极昼地区：（分三种情况）

北极点周围的极昼地区正北日出，正北日落;南极点周围的极昼地区正南日出，正南日落; 最小太阳高度角（日出、日落时的太阳高度角）+最大太阳高度角（正午太阳高度角）=太阳直射点的纬度数的2倍。

①极点上：（下图中的甲地）

太阳视运动的线路和极点的地平面平行（太阳在头顶作水平圆周运动）;

太阳高度角在一天中恒定不变;

极点的正午太阳高度等于太阳直射点的纬度数;

②刚好极昼的纬线上（极昼与非极昼的分界线或者说成极昼圈）：（下图中的乙地）

分界线的纬度数与太阳直射点的纬度数互余且属同一半球（南北纬相同）;

分界线的纬度数值范围：〔66?34′、90 ?）

太阳视运动的线路和地平面相切（有且只有一个交点）;

分界线上的正午太阳高度等于太阳直射点的纬度数的 2倍;

③、介于分界线和极点之间的地区：

太阳视运动的线路和地平面倾斜而不相交。

二、正午太阳高度的年变化

正午太阳高度的年变化是指某地在一年中随日期的正午太阳高度的变化，而不是不同年份之间的变化。

1.正午是指地方时12点。

2.正午太阳高度：一天中最大的太阳高度（不一定是90°）。经过直射点的经线（即昼半球的中央经线）地方时为12点，其上的太阳高度均为各纬度的正午太阳高度。

3.直射（垂直照射）点的正午太阳高度角一定是90?，由于太阳直射点在南北回归线之间作回归运动，所以正午太阳高度角是90?的地方一定在南北回归线及其之间。（纬度一定小于或者等于23?26′）

4.正午太阳高度角的分布规律：由直射点往南北两侧递减。

5.地球上，同一纬线上正午太阳高度相等。太阳直射点所在的纬线上正午太阳高度为90?。

6.夏至日：

北回归线及其以北的地区的正午太阳高度达到一年中的最大值。

赤道及其以南的地区的正午太阳高度达到一年中的最小值。

冬至日：

南回归线及其以南的地区的正午太阳高度达到一年中的最大值。

赤道及其以北的地区的正午太阳高度达到一年中的最小值。

南北回归线及其之间的地区，太阳直射该地时正午太阳高度角达到一年中的最大值且为90?。

7.比较正午太阳高度角的大小：

所比较的点的纬度离直射点的纬度越近，正午太阳高度就越大。

所比较的点的纬度离直射点的纬度越远，正午太阳高度就越小。

简记为：近大远小。

远近是指所比较的点的纬度数与太阳直射点的纬度数的差，差小为近，差大为远。

8.正午太阳高度角的计算：

所要计算的点的纬度与直射点的纬度相差几度，该点的正午太阳高度角就比直射点的正午太阳高度角（90?）小几度。