正午太陽高度變化規(guī)律圖解與訓(xùn)練
太陽高度是太陽光線相對地面的夾角(即太陽在當(dāng)?shù)氐难鼋?,在太陽直射點(diǎn)處太陽高度最大,為90°,在晨昏線上則為0°。而正午太陽高度就是各地一日內(nèi)最大的太陽高度,也即地方時(shí)為12點(diǎn)的太陽高度。正午太陽高度的變化包括同一時(shí)間隨緯度的變化和同一地點(diǎn)(緯度)在一年中隨季節(jié)的變化。由于這兩種變化的直接原因都是太陽直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(如圖1左),因此,要理解和掌握正午太陽高度的變化規(guī)律需要從太陽直射
圖1
點(diǎn)和正午太陽高度變化的關(guān)系來入手。圖2是平行的太陽光線照射在球面上的狀況,從中可以得出正午太陽高度的一些基本規(guī)律(H表示正午太陽高度,下同)。HD<HB<HA>HC>HE表明:從緯度分布看,太陽直射點(diǎn)所在緯度正午太陽高度最大,并由此向南北兩側(cè)遞減,在太陽直射點(diǎn)南北兩側(cè)的對稱點(diǎn)上,正午太陽高度相等。HA>HC>HE,HA>HB>HD表明:距離太陽直射點(diǎn)所在緯度近時(shí),正午太陽高度大,反之正午太陽高度小。
下面通過圖解來分析正午太陽高度的變化規(guī)律,幫助學(xué)生直觀掌握、理解其基本規(guī)律。首先對圖1左圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換,將圖中經(jīng)線圈的右半部“拉直”,可得到圖1右圖。兩圖均表示夏至日太陽直射北回歸線,冬至日太陽直射南回歸線,春分日和秋分日(以下簡稱二分日)太陽直射赤道。這里以圖1右圖為基礎(chǔ)來深入分析正午太陽高度的季節(jié)變化規(guī)律和緯度分布規(guī)律。
(一)正午太陽高度的季節(jié)變化規(guī)律
這里我們分六個(gè)方面進(jìn)行分析。假設(shè)P為滿足條件的任意一地點(diǎn),H1,H2,H3分別表示夏至日、二分日、冬至日時(shí)P地的正午太陽高度,H4為太陽直射南北回歸線之間某地P時(shí)的正午太陽高度。
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