太陽高度角知識體系初探

李永寅

地球運動及其意義歷年來都是高考的重點，同時也是學生在學習過程中的難點。許多學生甚至把課本和資料上的內容全部背了，但每次考試仍然難以越過這個坎。原因就在于課本上的東西都是一些最基礎、最簡單的規律現象，而考試的要求已不再是考查背了多少，而是理解了多少、能夠靈活運用的有多少。所以除了記住課本上的基本理論，更要注重的是對其基本理論的理解及相關知識的擴充。因此就需要對教材上的基本理論加以細讀、鉆研、尋找問題、發現規律，只有這樣才能夠駕馭于試題之上，才能在高考中立于不敗之地。

要解決高考試題中與太陽高度角有關的問題時，我們除了熟悉課本上所講的正午太陽高度角的變化規律外，還需進一步去探討太陽高度角在一天中的變化（日變化）;不同緯度同一季節季節正午太陽高度的變化;同一緯度不同季節正午太陽高度角的變化;以及正午太陽高度角的變化和緯度存在一種什么樣的關系？正午太陽高度角和太陽高度角又有什么內在的聯系呢？下面就太陽高度角的知識體系作探討。

太陽高度角的知識體系應該按高中地理最常見的時間（一天中和一年中）和空間（極晝地區和非極晝地區）條件，分兩條腿（太陽高度角的日變化和正午太陽高度角的年變化）走路的方式引導學生系統歸納。

一、???????? 太陽高度角的日變化

太陽高度角的日變化是指某地在一天中太陽高度隨時間的變化，而不是不同日期之間的變化）。

1.太陽高度角：太陽光線與當地水平面的夾角（簡稱太陽高度）;

2.非極晝地區：日出、日落時太陽高度為零度，上午（日出到正午）太陽高度角逐漸增大，正午時太陽高度達一天中最大（不一定是90°），下午（正午到日落）太陽高度角逐漸減小。

太陽高度分布規律：晨昏線上（日出日落）太陽高度為零度，晝半球太陽高度大于零度，夜半球太陽高度小于零度。晝半球中心為直射點（太陽高度為90°，全球最大），等太陽高度線呈同心圓分布最外一圈通常為晨昏圈。

3.極晝地區：（分三種情況）

北極點周圍的極晝地區正北日出，正北日落;南極點周圍的極晝地區正南日出，正南日落; 最小太陽高度角（日出、日落時的太陽高度角）+最大太陽高度角（正午太陽高度角）=太陽直射點的緯度數的2倍。

①極點上：（下圖中的甲地）

太陽視運動的線路和極點的地平面平行（太陽在頭頂作水平圓周運動）;

太陽高度角在一天中恒定不變;

極點的正午太陽高度等于太陽直射點的緯度數;

②剛好極晝的緯線上（極晝與非極晝的分界線或者說成極晝圈）：（下圖中的乙地）

分界線的緯度數與太陽直射點的緯度數互余且屬同一半球（南北緯相同）;

分界線的緯度數值范圍：〔66?34′、90 ?）

太陽視運動的線路和地平面相切（有且只有一個交點）;

分界線上的正午太陽高度等于太陽直射點的緯度數的 2倍;

③、介于分界線和極點之間的地區：

太陽視運動的線路和地平面傾斜而不相交。

二、正午太陽高度的年變化

正午太陽高度的年變化是指某地在一年中隨日期的正午太陽高度的變化，而不是不同年份之間的變化。

1.正午是指地方時12點。

2.正午太陽高度：一天中最大的太陽高度（不一定是90°）。經過直射點的經線（即晝半球的中央經線）地方時為12點，其上的太陽高度均為各緯度的正午太陽高度。

3.直射（垂直照射）點的正午太陽高度角一定是90?，由于太陽直射點在南北回歸線之間作回歸運動，所以正午太陽高度角是90?的地方一定在南北回歸線及其之間。（緯度一定小于或者等于23?26′）

4.正午太陽高度角的分布規律：由直射點往南北兩側遞減。

5.地球上，同一緯線上正午太陽高度相等。太陽直射點所在的緯線上正午太陽高度為90?。

6.夏至日：

北回歸線及其以北的地區的正午太陽高度達到一年中的最大值。

赤道及其以南的地區的正午太陽高度達到一年中的最小值。

冬至日：

南回歸線及其以南的地區的正午太陽高度達到一年中的最大值。

赤道及其以北的地區的正午太陽高度達到一年中的最小值。

南北回歸線及其之間的地區，太陽直射該地時正午太陽高度角達到一年中的最大值且為90?。

7.比較正午太陽高度角的大小：

所比較的點的緯度離直射點的緯度越近，正午太陽高度就越大。

所比較的點的緯度離直射點的緯度越遠，正午太陽高度就越小。

簡記為：近大遠小。

遠近是指所比較的點的緯度數與太陽直射點的緯度數的差，差小為近，差大為遠。

8.正午太陽高度角的計算：

所要計算的點的緯度與直射點的緯度相差幾度，該點的正午太陽高度角就比直射點的正午太陽高度角（90?）小幾度。