正午太阳高度

正午太阳高度规律总结

及应用

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正午太阳高度规律性知识总结及解题应用

河北省邢台市邢台学院地理科学系

陈霁冰风水规划研究室原创。专业从事高考地理命题研究、风水规划设计、四柱命理预测

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与正午太阳高度有关的知识是重要的考点内容之一，现将有关规律性的知识总结如下。

一、正午太阳高度角的空间变化规律及应用

【知识链接】①全球正午太阳高度的分布规律：从太阳直射点所在纬度分别向南北两侧递

减；离直射点越近，正午太阳高度越大，反之愈小；直射点所在半球昼长夜短，另一半球则昼

短夜长。②二分二至日的正午太阳高度分布规律应特别注意区分。

例1．在图1中，横坐标表示某日正午太阳高度，纵坐标表示纬度。读图回答1~2题。

1．该日，图中a、b、c、d四地点中，正午太阳高度

达一年中最大值的有。

2．该日，图中a、b、c、d四地点的昼长时间由长到

短的排列顺序是（）

A．a—b—c—d—d—c—b—c—d—a—c—a—b

【解析】夏至日太阳直射23°26′N，北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中最大

值，故应选a、d。太阳直射北回归线，北半球昼最长夜最短，且纬度越高昼越长，故应选B.

【答案】（1）a、d（2）B

二、正午太阳高度角的年变化规律及应用

【知识链接】①回归线之间的地区：正午太阳高度的最大值为90°，每年有两次太阳直射

现象，即一年中有两次正午太阳高度最大值。②回归线上，正午太阳高度的最大值为90°，每

年有一次太阳直射现象，即一年中有一次正午太阳高度最大值。③回归线至极点之间的地区，

正午太阳高度的最大值小于90°，每年没有太阳直射现象，一年中有一次正午太阳高度最大

值。④北回归线以北的纬度带，每年夏至日达最大值，冬至日达最小值。⑤南回归线以南的纬

度带，每年夏至日达最小值，冬至日达最大值。

例2．假设M地（0°，30°E）、N(23°26′S，30°E)两地正午太阳高度分别是HM

和H

N

，下列说

法正确的是（）

A．H

M

和H

N

不可能在同一天达最小值B．每年总有某一时刻H

M

=H

N

C．每年约有9个月H

M

＞H

N

D．任何时刻都有H

M

≥H

N

【解析】正午太阳高度的大小取决于该地与太阳直射点之间的纬度差，离直射点越近，正

午太阳高度越大，反之愈小。由题意知：当太阳直射北回归线时，HM

和H

N

达一年中最小值，故

A错。当太阳直射南回归线时，H

N

=90°，H

M

＜H

N

，故D错。当太阳直射点在赤道与23°26′S的中

点时，HM

=H

N

，故B正确。当太阳直射点在0°与23°26′S的中点

．．

与北回归线之间移动时，HM

＞

H

N

，其时间约占全年的3/4，约为9个月，故C正确。

【答案】BC

三、正午太阳高度的日变化规律及应用

【知识链接】（1）在极点：在极昼期间，极点上见到太阳高度在一天内无变化，其太阳

高度（包括正午太阳高度）始终等于太阳直射点的纬度；（2）在极圈及其以内地区：①极昼

期间，太阳高度24小时内都大于或等于0°。②刚好出现

．．．．

极昼地区的纬度与直射点纬度的和为

90°，且该日该地区太阳高度最小值为0°；其它极昼地区该日该地区太阳高度最小值＝当地纬

度—刚好出现极昼地区纬度。该日当地正午太阳高度＝90°－当地纬度与太阳直射点的纬度

差。③某地某日刚好出现极昼，则该地当日正午太阳高度＝直射点纬度的2倍。（3）在赤道

上：赤道上正午太阳高度与直射点的纬度和为90°。

例3、图2是80°N太阳在6月22日的视运动路线图，读图回答（1）当地的正午太阳高度

是；（2）该地0时的太阳高度是。

【解析】6月22日太阳直射23°26′N，根据上述知识链接中的有

关规律可知，刚好出现极昼地区的纬度是66°34′N，显然80°N

为极昼，该地正午太阳高度=90°-(80°-23°26′)=33°26′；

该地0时的太阳高度为该日太阳高度最小值=当地纬度—刚好出现极昼地区纬度=80-66°34′

=13°26′

【答案】（1）33°26′（2）13°26′

四、正午太阳高度其它应用举例

（一）.利用正午太阳高度计算地方时

【知识链接】某一天中太阳高度最大时，当地地方时为12时，由此可推算地球上任何一

条经线上的地方时。

例4、北京市某学校（116°E，40°N）地理兴趣小组在平地上用立杆测影法逐日测算正午太

阳高度，该小组每天测量影长时，北京时间为（）

A．12:00B．12:16C．11:44D．11:00

【解析】小组测量正午太阳高度时，该学校的地方时为12时，即116°E经线上的地方时

为12：00，北京时间的经度为120°E，二者经度差为4°时间相差16分，即北京时间是12:16

【答案】B

（二）利用正午太阳高度确定经纬度，进而判断相关地理特征

【知识链接】（1）某地经度的确定，主要利用正午太阳高度所对应的地方时为12时，再

结合题中的其他隐含条件（如北京时间，国际标准时间等）通过地方时计算求得。（2）某地

纬度的确定，主要是利用正午太阳高度角计算公式求得。（3）相关地理特征的判断，主要是

通过区域定位的方法，并辅以推理、比较、排除、联想等思维方法，得出该区域典型的地理特

征。

例5、我国某中学地理兴趣小组开展“当地经纬度测算研究”活动，其操作方法是：在一年

中白昼最短的这一天，选择操场上Q处

垂直竖立一根竹竿（杆长3米），画一

个半径3米的圆圈，将观测到的杆顶端

在地面对应的投影变化记录在操场平地

上。读图3，回答1~3题

1．观测地的地理坐标为（）

A．21°34′N,°EB．26°34′S,120°E

C．21°34′N,110°ED．20°34′N,110°E

2．当杆影顶端的投影在P点时，竹竿影子的朝向为（）

A．东南B．西南

C．西北D．东北

3．此时，下列地理现象最可信的是（）

A.墨累—达令盆地正值剪羊毛的季节B.坦桑尼亚的天然动物园草木茂盛

C.北京的正午太阳高度达一年中的最大值D.威尼斯迎来一年中的旅游旺季

【解析】该地杆影最短时，地方时为12：00，此时北京时间为12：40，据此可算出该地

经度为110°E；此时杆长等于影长，正午太阳高度角是45°，该日是该校一年中白昼时间最短的

日子，说明太阳直射23°26′S，根据正午太阳高度角计算公式可求得该学校纬度是21°34′N，

故应选C；杆影顶端的投影在P点时，北京时间为10：30，此时110°E的地方时为9：50，太

阳位于观测点东南上空，杆影应朝西北，故选C；此时为南半球夏季，坦桑尼亚为热带草原气

候，草木茂盛。

【答案】1．C2．C3．B

（三）利用正午太阳高度推算两地间的距离

【知识链接】在同一时刻，地球上两点间的正午太阳高度差等于两点间的纬度间隔，利用

这一推论可求的两地间的实际距离，并进行相关为问题的解答。

例6．在一幅6月22日光照图上有甲已两地，都位于北半球，当太阳在同一时刻位于其

上中天时，测的甲地的太阳高度为59°，乙地为35°，且两地间的图上距离为厘米，该图的比

例尺为。

【解析】太阳于同一时刻位于甲、乙两地的上中天，说明甲、乙两地在同一条经线上，两

地的正午太阳高度差为59°-35°=24°，也就是两地的纬度差是24°，两地的实际距离约为24

×111=2664（千米）。

【答案】1：6000000

(四)正午太阳高度与楼房间距的问题：

【知识链接】一般来说，纬度越低，楼距越短；纬度越高，楼距越大；解题的关键是计算

当地最小的正午太阳高度角。为保证一楼全年均有阳光照到，应考虑两楼之间的最短距离与楼

高、地形（平地、阴坡和阳坡）的关系。如图3~4所示（为方便计算，不考虑后幢房屋窗台至

地面高度，且房屋朝向均为正南正北向）。

①平地最短楼距计算（图4）：D=L/tanH

②阳坡最短楼距计算（图5）：D=L/(tanH+tanα)

③阴坡最短楼距计算（图6）：D=L/(tanH－tanα)

(L—前幢房屋高度;H—为冬至日当地的正午太阳高度;α—坡度角；D—最短楼距)

前

H

D

α

L

后

阳坡

图5

H

D

后

前

α

阴坡

图6

图4

L后前

D

H

例7．地形因素对建筑物布局的影响是多方面的，如自然通风、日照效果等。建筑物的间

距越小越能节约建筑用地，为了保证山坡上的建筑物地层有日光照射，山坡上的建筑物应有合

理的日照间距。下列叙述正确的是（）

①在向阳坡，坡度越大，建筑物间距越小

②在向阳坡，坡度越小，建筑物间距越小

③在背阳坡，坡度越大，建筑物间距越大

④在背阳坡，坡度越大，建筑物间距越小

A.①③B.②③C.②④D.①④

【解析】直接利用上述公式，通过数学关系可直接分析得出结论。在阳坡，D和tanα呈反

相关；在背阳坡，D和tanα呈正相关。故A正确。

【答案】A

（五）利用正午太阳高度解决太阳能热水器最佳支架倾角问题

【知识链接】为最有效利用太阳能，太阳能热水器集热板要根据正午太阳高度的季节变化而调

整角度，集热板与地面之间的夹角α应等于当天正午太阳高度角H的余角（图7）。实际上该

倾角就是热水器所在地纬度与太阳直射点纬度的纬度差。

例8、我国某地一学校楼顶上太阳能热水器装置（参见图7），太阳能吸热管

与楼面的夹角为α，秋分日为充分利用太阳能，需将α调至36°，要使该地的太阳能在一年内尽

可能使正午太阳光线与集热板保持垂直，集热板与地面夹角的调整幅度约为（）

α

H

集热板

阳光

图7

°°°°

【解析】首先根据秋分日α=36°，知此时正午太阳高度是90°－36°=54°；再由正午太阳高度

角计算公式求出该学校纬度是36°N。因α随当地正午太阳高度的变化而变化，求出36°N地区冬

至日和夏至日时α的值，差值约47°，即为调整幅度。

【答案】C

（六）正午太阳高度与日影关系问题

【知识链接】正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长；日影方向背

向太阳。

例9、图8为某地等高线示意图。某天文爱好者在某市旅游时，在A山顶测得北极星高度

是36°34′，在B山顶测得北极星高度是36°36′。据此，完成下题。

城市规划在D地建设一新的居民小区，又担心小区处在A山顶的阴影区，日照不足，有碍

身体健康，山顶A阴影最长的范围可能是（）

～1039m～424m～346m～220m

【解析】北极星的高度等于当地的地理纬度，可知A在36°34′N，B在36°36′N；冬至日，山

顶A的阴影在一年中的正午是最长的，此时的正午太阳高度角H=90°－（23°26′+36°34′）=30°；

山顶A的可能高度介于500～600m间，根据三角函数可求出山顶A的阴影是866～1039m。

【答案】A

（七）正午太阳高度角与地理纬度相等点的计算

【知识链接】在太阳直射点所在半球，正午太阳高度角正好与地理纬度相等的点为直射点

的纬度与90°之和的一半；在另一半球，相等点的纬度为直射点的纬度与90°之差的绝对值的

一半。

例10、6月22日，某地的地理纬度和正午太阳高度角恰好相等，则该地最有可能位于

（）

A.墨累－达令盆地B.恒河平原C.东欧平原D.黄土高原

【解析】依据上述知识链接中的结论，推知位于北半球某地的纬度是56°43′N；位于南半

球某地的纬度是33°17′S。综合分析应选A、C。

【答案】AC

（八）太阳两次直射某地的时间推算

【知识链接】一年中，南北回归线之间某地的正午太阳高度有两次最大值（等于90°）。

太阳两次直射某地的时间基本上是对称的。南半球以12月22日对称，北半球以6月22日对

称。

例11.我国海口市某学校（20°N，110°E）学生，发现一年中该校操场未悬挂旗的旗杆有两

次“有杆无影”现象。那么，观察到这两次现象的日期和北京时间最有可能是（）

A．5月1日12：00和8月10日12：00

B．5月1日12：40和8月10日12：40

C．6月5日12：00和7月10日12：00

D．6月5日12：40和7月10日12：40

【解析】由110°E的地方时为12时，可求出北京时间为12：40。太阳直射点在南北回归

线之间每天移动的度数是23°26′×4／365。据此可推算由春分移到20°N的时间大致是6月5日

左右，北半球同一纬度太阳两次直社的时间关于6月22日对称。故下次直射时间应在7月10

日左右。

【答案】D

（九）正午太阳高度在等太阳高度图上的运用

【知识链接】在等太阳高度图上，正午太阳高度有以下规律：①图中的中心为太阳直射

点，太阳高度为90°，直射点所在经线上的地方时为12时；②在太阳直射的经线上，正午太阳

高度相差多少度，纬度就相差多少度；③如果太阳直射赤道，则直射点经线上正午太阳高度相

差度数与纬度、经度相差度数相等。如果直射点不在赤道，则直射经线上正午太阳高度的差值

一定小于经度的差值。

例12、图9为地球上某一时刻太阳高度分布图，图中同心圆为等太阳高度线，回答：

（1）此时北京时间为月日

时。

（2）图中A、B两点间的距离约。

（3）A点此时的太阳高度与A点的正午太阳高度的

差值是。

【解析】由图分析，①此日为6月22日；太阳直射经线为120°W，地方时为12时，北京

时间为4时。②B点与B点所在经线上正午太阳高度为30°的点的纬度差=90°－30°=60°，距离为

60°×111Km／1°＝6660km；因A在以B为圆心，太阳高度角为30°的圆上，所以A、B的距离

6660km。③A的正午太阳高度＝90°－（°+°）=43°，A点此时的太阳高度为30°，故其差值为13°

【答案】（1）6月22日4时；（2）6660km；（3）13°