正午太陽(yáng)高度角的一種簡(jiǎn)易算法

樊天才

〔關(guān)鍵詞〕 太陽(yáng)；正午；高度角；計(jì)算

〔中圖分類號(hào)〕 G633.6 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2014）10—0086—01

正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算是教學(xué)的難點(diǎn)，人教版最近兩個(gè)版本的教材都僅通過(guò)圖片來(lái)顯示不同緯度的太陽(yáng)高度角，省去了太陽(yáng)高度角的計(jì)算過(guò)程。但這兩年全國(guó)各地高考題中卻屢有涉及正午太陽(yáng)高度角計(jì)算的內(nèi)容。為了讓學(xué)生更好地理解和掌握地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及相關(guān)內(nèi)容，在高考備考中輕松地應(yīng)戰(zhàn)，筆者摸索出一個(gè)比較簡(jiǎn)便易行的正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算方法。下面，筆者對(duì)這種計(jì)算方法簡(jiǎn)要闡述。

一、緯度變化量與正午太陽(yáng)高度角變化量之間的關(guān)系

太陽(yáng)光的入射方向和地平面之間的夾角就是太陽(yáng)高度或太陽(yáng)高度角（H）（如圖一），或簡(jiǎn)單理解為太陽(yáng)光線與地平面的夾角。由于太陽(yáng)光線是平行光，而地平面是一個(gè)球面，因此，不同緯度太陽(yáng)高度角的大小是不同的。只有穿過(guò)地心的那束陽(yáng)光和地平面是垂直的（圓的切線垂直于經(jīng)過(guò)切點(diǎn)的半徑，圓的切線相當(dāng)于地平面，半徑相當(dāng)于穿過(guò)地心的陽(yáng)光）。因?yàn)榈匦氖且粋€(gè)點(diǎn)，所以太陽(yáng)光線與地面垂直的光線只有一條，與地面的交點(diǎn)也就是太陽(yáng)直射點(diǎn)僅是一個(gè)點(diǎn)，它的太陽(yáng)高度角是90°，即直射點(diǎn)，其余地面太陽(yáng)高度都小于90°。離直射點(diǎn)越近，太陽(yáng)高度角越大，太陽(yáng)高度角由直射點(diǎn)向兩側(cè)遞減（如圖二，可以大致看出太陽(yáng)高度角的變化規(guī)律）。直射點(diǎn)所在的經(jīng)線上的太陽(yáng)高度是正午太陽(yáng)高度角，正午太陽(yáng)高度角是一天太陽(yáng)高度角的最大值（太陽(yáng)直射點(diǎn)所在的經(jīng)線是12點(diǎn)），太陽(yáng)高度角的大小與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度差有關(guān)。

當(dāng)太陽(yáng)直射赤道時(shí)（如圖三），赤道的緯度是0°，正午太陽(yáng)高度角是90°；兩極點(diǎn)的緯度是90°，正午太陽(yáng)高度角是0°。從中可以看出從赤道到兩極，緯度變化了90°，正午太陽(yáng)高度角也變化了90°，即可以得出了緯度變化量和正午太陽(yáng)高度角變化量相等的結(jié)論，因此，可以利用Δ緯度=Δ正午太陽(yáng)高度角（Δ表示變化量，如Δt=t2-t1）的方法來(lái)計(jì)算正午太陽(yáng)高度角。

二、正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算endprint

〔關(guān)鍵詞〕 太陽(yáng)；正午；高度角；計(jì)算

〔中圖分類號(hào)〕 G633.6 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2014）10—0086—01

正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算是教學(xué)的難點(diǎn)，人教版最近兩個(gè)版本的教材都僅通過(guò)圖片來(lái)顯示不同緯度的太陽(yáng)高度角，省去了太陽(yáng)高度角的計(jì)算過(guò)程。但這兩年全國(guó)各地高考題中卻屢有涉及正午太陽(yáng)高度角計(jì)算的內(nèi)容。為了讓學(xué)生更好地理解和掌握地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及相關(guān)內(nèi)容，在高考備考中輕松地應(yīng)戰(zhàn)，筆者摸索出一個(gè)比較簡(jiǎn)便易行的正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算方法。下面，筆者對(duì)這種計(jì)算方法簡(jiǎn)要闡述。

一、緯度變化量與正午太陽(yáng)高度角變化量之間的關(guān)系

太陽(yáng)光的入射方向和地平面之間的夾角就是太陽(yáng)高度或太陽(yáng)高度角（H）（如圖一），或簡(jiǎn)單理解為太陽(yáng)光線與地平面的夾角。由于太陽(yáng)光線是平行光，而地平面是一個(gè)球面，因此，不同緯度太陽(yáng)高度角的大小是不同的。只有穿過(guò)地心的那束陽(yáng)光和地平面是垂直的（圓的切線垂直于經(jīng)過(guò)切點(diǎn)的半徑，圓的切線相當(dāng)于地平面，半徑相當(dāng)于穿過(guò)地心的陽(yáng)光）。因?yàn)榈匦氖且粋€(gè)點(diǎn)，所以太陽(yáng)光線與地面垂直的光線只有一條，與地面的交點(diǎn)也就是太陽(yáng)直射點(diǎn)僅是一個(gè)點(diǎn)，它的太陽(yáng)高度角是90°，即直射點(diǎn)，其余地面太陽(yáng)高度都小于90°。離直射點(diǎn)越近，太陽(yáng)高度角越大，太陽(yáng)高度角由直射點(diǎn)向兩側(cè)遞減（如圖二，可以大致看出太陽(yáng)高度角的變化規(guī)律）。直射點(diǎn)所在的經(jīng)線上的太陽(yáng)高度是正午太陽(yáng)高度角，正午太陽(yáng)高度角是一天太陽(yáng)高度角的最大值（太陽(yáng)直射點(diǎn)所在的經(jīng)線是12點(diǎn)），太陽(yáng)高度角的大小與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度差有關(guān)。

當(dāng)太陽(yáng)直射赤道時(shí)（如圖三），赤道的緯度是0°，正午太陽(yáng)高度角是90°；兩極點(diǎn)的緯度是90°，正午太陽(yáng)高度角是0°。從中可以看出從赤道到兩極，緯度變化了90°，正午太陽(yáng)高度角也變化了90°，即可以得出了緯度變化量和正午太陽(yáng)高度角變化量相等的結(jié)論，因此，可以利用Δ緯度=Δ正午太陽(yáng)高度角（Δ表示變化量，如Δt=t2-t1）的方法來(lái)計(jì)算正午太陽(yáng)高度角。

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〔關(guān)鍵詞〕 太陽(yáng)；正午；高度角；計(jì)算

〔中圖分類號(hào)〕 G633.6 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2014）10—0086—01

正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算是教學(xué)的難點(diǎn)，人教版最近兩個(gè)版本的教材都僅通過(guò)圖片來(lái)顯示不同緯度的太陽(yáng)高度角，省去了太陽(yáng)高度角的計(jì)算過(guò)程。但這兩年全國(guó)各地高考題中卻屢有涉及正午太陽(yáng)高度角計(jì)算的內(nèi)容。為了讓學(xué)生更好地理解和掌握地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及相關(guān)內(nèi)容，在高考備考中輕松地應(yīng)戰(zhàn)，筆者摸索出一個(gè)比較簡(jiǎn)便易行的正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算方法。下面，筆者對(duì)這種計(jì)算方法簡(jiǎn)要闡述。

一、緯度變化量與正午太陽(yáng)高度角變化量之間的關(guān)系

太陽(yáng)光的入射方向和地平面之間的夾角就是太陽(yáng)高度或太陽(yáng)高度角（H）（如圖一），或簡(jiǎn)單理解為太陽(yáng)光線與地平面的夾角。由于太陽(yáng)光線是平行光，而地平面是一個(gè)球面，因此，不同緯度太陽(yáng)高度角的大小是不同的。只有穿過(guò)地心的那束陽(yáng)光和地平面是垂直的（圓的切線垂直于經(jīng)過(guò)切點(diǎn)的半徑，圓的切線相當(dāng)于地平面，半徑相當(dāng)于穿過(guò)地心的陽(yáng)光）。因?yàn)榈匦氖且粋€(gè)點(diǎn)，所以太陽(yáng)光線與地面垂直的光線只有一條，與地面的交點(diǎn)也就是太陽(yáng)直射點(diǎn)僅是一個(gè)點(diǎn)，它的太陽(yáng)高度角是90°，即直射點(diǎn)，其余地面太陽(yáng)高度都小于90°。離直射點(diǎn)越近，太陽(yáng)高度角越大，太陽(yáng)高度角由直射點(diǎn)向兩側(cè)遞減（如圖二，可以大致看出太陽(yáng)高度角的變化規(guī)律）。直射點(diǎn)所在的經(jīng)線上的太陽(yáng)高度是正午太陽(yáng)高度角，正午太陽(yáng)高度角是一天太陽(yáng)高度角的最大值（太陽(yáng)直射點(diǎn)所在的經(jīng)線是12點(diǎn)），太陽(yáng)高度角的大小與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度差有關(guān)。

當(dāng)太陽(yáng)直射赤道時(shí)（如圖三），赤道的緯度是0°，正午太陽(yáng)高度角是90°；兩極點(diǎn)的緯度是90°，正午太陽(yáng)高度角是0°。從中可以看出從赤道到兩極，緯度變化了90°，正午太陽(yáng)高度角也變化了90°，即可以得出了緯度變化量和正午太陽(yáng)高度角變化量相等的結(jié)論，因此，可以利用Δ緯度=Δ正午太陽(yáng)高度角（Δ表示變化量，如Δt=t2-t1）的方法來(lái)計(jì)算正午太陽(yáng)高度角。

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