太阳高度和正午太阳高度的关系

太阳高度和正午太阳高度的关系

程靖

程靖

（四川省万源中学万源636350）

一、太阳高度

1.太阳高度的概念

太阳光线与地平线之间的夹角叫做太阳高度，一天中太阳高度的最大值出现在正午。由于地球不停地自西向东自转，一天中太阳光线与地平线之间的夹角产生变化，也就是太阳高度出现变化。

2.太阳高度的分布规律

由于地球是一个既不透明又不发光的球体，所以在同一时间里，太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球是白天，背着太阳的半球是黑夜。凡是白天的地方均有一个太阳高度角，其分布规律是：太阳直射点的太阳高度最大（900），从直射点向四周逐渐递减，到晨昏线上为零。

这样我们就得出：在直射点上，太阳高度等于90°；在晨昏线上太阳高度等于0°；在直射点和晨昏圈之间的地区，即昼半球上的太阳高度大于0°，且离直射点愈近，太阳高度愈大。

二、正午太阳高度

1.正午太阳高度的概念

正午太阳高度就是一天中太阳升得最高时太阳光线与地平面之间的夹角。

2.正午太阳高度的分布

（1）正午太阳高度的纬度变化规律：从直射点往南北两侧递减；离直射点距离越近（纬度差越小），正午太阳高度越大。（因此：已知某一正午太阳高度角，一般有两条纬线等于此度数）。

（2）正午太阳高度的季节变化规律：对于北回归线及其以北地区，夏至时正午太阳高度最大，冬至时最小；南回归线及其以南地区，冬至时正午太阳高度最大，夏至时最小；南北回归线之间，直射时正午太阳高度最大，并且该地若在北半球则冬至日正午太阳高度最小，若该地位于南半球则夏至日正午太阳高度最小。

（3）正午太阳高度的极值分布：直射北回归线，北回归线及其以北地区达一年中最大值，整个南半球达一年中最小值；相反，直射南回归线时，南回归线及其以南地区达一年中最大值，整个北半球达一年中最小值。

3.正午太阳高度的计算

当太阳直射点位于N时，求M地正午太阳高度。

①过M点作太阳直射点光线的平行光线。

②连接M和地心并延长，作其垂线，即地平面，则H即为正午太阳高度角。

计算公式：H=90°-｜φ-δ｜，其中φ与δ符号很关键，此外，两点间的正午太阳高度差等于纬度差。φ表示当地纬度，δ表示直射点纬度。

三、太阳高度与正午太阳高度的关系

太阳高度与正午太阳高度都表示某时太阳光线与地平面之间的夹角。正午太阳高度是太阳高度的特殊情况，即当地正午时刻的太阳高度。二者之间的关系可以用等太阳高度来表示。

第一、等太阳高度

在地图上，把太阳高度相等的点用曲线连接起来，就形成太阳高度等值线图。太阳高度等值线图具有以下特征：

①昼半球上，太阳高度等值线以直射点为圆心，呈同心圆分布；太阳高度从圆心向四周递减；0°太阳高度等值线为晨昏圈。

②过圆心的横线为直射点的纬线。过圆心的竖线的大部分为直射点所在经线。

第二、等太阳高度线图可以看作是以太阳直射点为中心的俯视图，判读时需掌握以下方法：

①等太阳高度线图可以看作是以太阳直射点为中心的俯视图，图的中心为太阳直射点，太阳高度以该点为中心向四周逐渐减小；

②通过该点的经线即为太阳直射的经线，地方时是12点；通过该点的纬线即为太阳直射的纬线，直射点正午太阳高度为90度。

③在太阳直射的经线上，太阳高度相差多少度，纬度就相差多少度；如果太阳直射赤道，则赤道上太阳高度相差多少度，经度就相差多少度；如果太阳直射点不在赤道上，则经度的差值一定大于太阳高度的差值。以此推算该纬线上某一点的经度和地方时。

④如果图中标注了太阳高度的数值，则视具体数值而判断：一是最外侧的大圆圈为0?等太阳高度线，即为晨昏线，一般是太阳直射经线以东最大的半圆为昏线，以西最大的半圆为晨线；二是图中最大的圆圈不是0?等太阳高度线，因此也不是晨昏线，此图是昼半球的一部分。如果没有标注太阳高度的数值，在图中最外侧的大圆圈上太阳高度为0?，即为晨昏线。

⑤由于太阳直射经线上太阳高度南北跨度180?，当太阳直射赤道时，此经线最北点为北极，最南点为南极；太阳直射北半球时，北极点在切点以北，图上没有南极点；太阳直射南半球时，南极点在切点以南，图上没有北极点。