知识点

• 1、太阳直射点的移动

地球绕着地轴自转，自转的平面为“赤道面”；地球绕着太阳公转，公转的平面为“黄道面”。两个平面存在着一个23°26′的夹角：黄赤交角，因此导致太阳直射点在地球上23°26′N~23°26′S之间往复移动，移动的周期为一个回归年（365日5时48分46秒），移动的规律如下：

① 夏半年（春分-夏至-秋分），太阳直射点由赤道开始，先向北移动到北回归线，再向南回到赤道。北半球昼长夜短，北极点附近出现极昼，极昼的范围先扩大后缩小；

② 冬半年（秋分-冬至-春分），太阳直射点由赤道开始，先向南移动到南回归线，再向北回到赤道，北半球昼短夜长，北极点附近出现极夜，极夜的范围先扩大后缩小。

图1 太阳直射点的移动规律

• 2、正午太阳高度角

正午太阳高度角，指的是当地时间12:00时，太阳光线与地平面的夹角（下图中的α）。正午太阳高度角的大小，与太阳直射点的位置、观察者的纬度有关，计算公式如下：

α = 90° - | β - γ |

其中α为正午太阳高度角，β为观察者所处的纬度，γ为太阳直射点的纬度。注意：β-γ表示的是观察者与太阳直射点的纬度差，遵循“同减异加”的计算方法，即当观察者与太阳直射点位于同一半球时，用减法；当位于不同半球时，用加法。

例如该地位于40°N，则在夏至时太阳直射北回归线，该地与太阳直射点都位于北半球，则纬度差用减法：β-γ=40°N-23°26′N=16°34′；在冬至时太阳直射南回归线，该地与太阳直射点位于不同半球，则纬度差用加法：β-γ=40°N+23°26′S=63°26′。

 

正午太阳高度角示意图

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例题

答案：D

精讲精析：（1）分析该地的纬度范围。①从图中可以看出，甲、乙为一年中的两个日期。甲日期的太阳高度角最大、乙日期的太阳高度角最小；②假设该地位于南、北回归线之间，则一年中会有两次太阳直射，即应该有两个90°的最高点，即甲处应该有两个点；③假设该地位于南、北回归线上，则一年中会有一次太阳直射，即甲处为90°。由于甲+乙=90°，因此乙处太阳高度角为0°，因此乙处出现了一次极夜，则该地应该位于南/北极圈上，与一开始的假设（南/北回归线）相悖；④假设位于南回归线以南、北回归线以北，则该地所在半球夏季时，该地太阳高度角最大（<90°）；冬季时太阳高度角最小（<43°08′），则最大（甲）+最小（乙）有可能为90°，满足题干的要求。因此该地位于南回归线以南、北回归线以北。

（2）计算该地的正午太阳高度角。①正午太阳高度角的计算公式为α=90°-|β-γ|，其中γ为太阳直射点的纬度，范围为23°26′N~0°~23°26′S。由于该地位于南回归线以南、北回归线以北，即纬度大于23°26′，因此绝对值符号可以去掉，即α=90°-（β-γ）；②该地所在半球为夏季时，太阳直射该半球的回归线，该地的正午太阳高度角最大，即α（甲）=90°-（β-23°26′）=113°26′-β；③冬季时，太阳直射另一半球的回归线，该地的正午太阳高度角最小，此时该地与太阳直射点位于不同半球，因此改用加法，即α（乙）=90°-（β+23°26′）=66°34′-β；④由于α（甲）+α（乙）=90°，即113°26′-β+66°34′-β=90°，可得β=45°，即该地纬度为45°；⑤则该地乙日期的正午太阳高度角α（乙）=66°34′-β=21°34′，即约等于21.5°。

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总结

• 极昼、极夜

本节例题主要考查了正午太阳高度角的计算，需要较强的逻辑思维，主要的解题思路为：①假设一个该地的纬度范围，检验是否满足α（甲）+α（乙）=90°，最终确定该地的纬度范围；②分别计算夏至、冬至时的的太阳高度角，最终确定该地的纬度；③根据该地纬度，计算冬至（乙）的正午太阳高度角。

在计算太阳高度角时，经常会涉及极昼、极夜的知识。当正午太阳高度角为0°时，即为出现了极夜现象。极昼极夜的规律为：

（1）二分二至

①春分/秋分，太阳直射赤道，全球没有极昼极夜；②夏至，太阳直射北回归线，北极圈以北都是极昼，南极圈以南都是极夜；③冬至，太阳直射南回归线，北极圈以北都是极夜，南极圈以南都是极昼；

（2）夏半年、冬半年

①夏半年（春分-夏至-秋分），北极点及其附近出现极昼，范围逐渐向北极圈扩大，夏至时极昼范围达到北极圈，之后逐渐向北极点缩小；南极点及其附近出现极夜；范围逐渐扩大至南极圈，夏至后逐渐向南极点点缩小；②冬半年（秋分-冬至-春分），北极点及其周围出现极夜，南极点及其周围出现极昼，极昼/极夜范围逐渐向南/北极圈扩大，冬至后逐渐向南/北极点缩小。

极昼极夜的纬度范围，可以由一个公式来计算：纬度范围=[90°-太阳直射点纬度，90°]。例如太阳直射20°N，则此时为北半球夏半年，北极点及其附近出现极昼，范围为：[90°-20°，90°]，即为[70°N，90°N]，则南半球对应的极夜范围为[70°S，90°S]。

 

极昼极夜的范围（冬至）

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