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。

太阳直射点的移动规律

 

2、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。

其中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”的规律，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。例如位于同一半球：40°N-20°′N=20°；位于不同半球：40°N-20°S=40°+20°=60°。

 

太阳高度角

 

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例题

答案：D、A

精讲精析：（1）分析太阳高度角与光照面积。①题干中所说的为“正午”，因此一年中太阳高度角最小时，正午太阳最“低”，即照进室内的光线最远，光照面积最大；②福建位于北半球，因此当太阳直射南回归线时，太阳高度角最小（太阳高度角α=90°-|β-γ|，β与γ处于不同半球时用加法。β是北半球该地的纬度，因此当γ为南半球23°26′S时，|β-γ|最大，即α最小。即太阳直射南回归线时，α最小）。

（2）分析太阳直射点与昼夜长度、极昼极夜的关系。①太阳直射南回归线，即为北半球的冬季，此时北半球昼短夜长；②此时南半球昼长夜短，且越往南昼越长夜越短，南极圈以南地区为极昼。

（3）分析窗户的调整。①济南位于福建的北部，纬度高于福建，太阳高度角α=90°-|β-γ|，对于同一时刻的济南与福建，太阳直射点纬度γ固定，则纬度越高，|β-γ|的值越大，即α越小。因此不论冬至还是夏至，济南的太阳高度角α都小于福建，即正午太阳更“低”；②正午太阳更低，则会照射更多的阳光进入室内，因此需要加长遮阳板，遮挡更多的阳光；或者降低遮阳板的高度，也可以减少阳光的照射。

如下图所示，蓝色为改进后的遮阳板，红色和绿色为济南的太阳直射光线（相互平行），黄色为改进后的室内照射长度。①如左图所示，在原高度加长遮阳板，则可以阻挡更多的阳光；②如右图所示，降低遮阳板的高度，也可以阻挡更多的太阳光。

遮阳板的改进

 

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总结

• 极昼、极夜

本节例题的难度较大，综合考查了太阳高度角、昼夜长短、极昼极夜等知识。解题思路为：①分析太阳高度角与光照面积的关系；②分析太阳高度角最小时，太阳直射点的位置、季节、昼夜长短、极昼极夜；③分析纬度升高时，太阳高度角的变化及遮阳板的调整。

在考试中，太阳高度角往往与极昼、极夜一起考查。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、极夜示意图

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