知識點

1、太陽直射點的移動

地球繞著地軸自轉，自轉的平面為“赤道面”；地球繞著太陽公轉，公轉的平面為“黃道面”。兩個平面存在著一個23°26′的夾角：黃赤交角，因此導致太陽直射點在地球上23°26′N~23°26′S之間往復移動，移動的週期為一個迴歸年（365日5時48分46秒），移動的規律如下：

① 夏半年（春分-夏至-秋分），太陽直射點由赤道開始，先向北移動到北迴歸線，再向南迴到赤道。北半球晝長夜短，北極點附近出現極晝，極晝的範圍先擴大後縮小；

② 冬半年（秋分-冬至-春分），太陽直射點由赤道開始，先向南移動到南迴歸線，再向北迴到赤道，北半球晝短夜長，北極點附近出現極夜，極夜的範圍先擴大後縮小。

圖1 太陽直射點的移動規律

2、正午太陽高度角

正午太陽高度角，指的是當地時間12:00時，太陽光線與地平面的夾角（下圖中的α）。正午太陽高度角的大小，與太陽直射點的位置、觀察者的緯度有關，計算公式如下：

α = 90° - | β - γ |

其中α為正午太陽高度角，β為觀察者所處的緯度，γ為太陽直射點的緯度。注意：β-γ表示的是觀察者與太陽直射點的緯度差，遵循“同減異加”的計算方法，即當觀察者與太陽直射點位於同一半球時，用減法；當位於不同半球時，用加法。

例如該地位於40°N，則在夏至時太陽直射北迴歸線，該地與太陽直射點都位於北半球，則緯度差用減法：β-γ=40°N-23°26′N=16°34′；在冬至時太陽直射南迴歸線，該地與太陽直射點位於不同半球，則緯度差用加法：β-γ=40°N+23°26′S=63°26′。

圖2 正午太陽高度角示意圖

例題

圖3 例題

答案：D

精講精析：（1）分析該地的緯度範圍。①從圖中可以看出，甲、乙為一年中的兩個日期。甲日期的太陽高度角最大、乙日期的太陽高度角最小；②假設該地位於南、北迴歸線之間，則一年中會有兩次太陽直射，即應該有兩個90°的最高點，即甲處應該有兩個點；③假設該地位於南、北迴歸線上，則一年中會有一次太陽直射，即甲處為90°。由於甲+乙=90°，因此乙處太陽高度角為0°，因此乙處出現了一次極夜，則該地應該位於南/北極圈上，與一開始的假設（南/北迴歸線）相悖；④假設位於南迴歸線以南、北迴歸線以北，則該地所在半球夏季時，該地太陽高度角最大（<90°）；冬季時太陽高度角最小（<43°08′），則最大（甲）+最小（乙）有可能為90°，滿足題乾的要求。因此該地位於南迴歸線以南、北迴歸線以北。

（2）計算該地的正午太陽高度角。①正午太陽高度角的計算公式為α=90°-|β-γ|，其中γ為太陽直射點的緯度，範圍為23°26′N~0°~23°26′S。由於該地位於南迴歸線以南、北迴歸線以北，即緯度大於23°26′，因此絕對值符號可以去掉，即α=90°-（β-γ）；②該地所在半球為夏季時，太陽直射該半球的迴歸線，該地的正午太陽高度角最大，即α（甲）=90°-（β-23°26′）=113°26′-β；③冬季時，太陽直射另一半球的迴歸線，該地的正午太陽高度角最小，此時該地與太陽直射點位於不同半球，因此改用加法，即α（乙）=90°-（β+23°26′）=66°34′-β；④由於α（甲）+α（乙）=90°，即113°26′-β+66°34′-β=90°，可得β=45°，即該地緯度為45°；⑤則該地乙日期的正午太陽高度角α（乙）=66°34′-β=21°34′，即約等於21.5°。