正午太阳高度角的计算及应用

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正午太阳高度角的计算及应用

蔡思琼2011年10月17日

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1.正午太阳高度分布的基本规律是什么？

2.当地正午太阳高度最大值和最小值分别出现 在什么时候？

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正午太阳高度的分布规律

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正午太阳高度的分布规律

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同一时刻：全球正午太阳高度自自太阳直射点向南北两侧递减。（随纬度变化）

同纬度地区：正午太阳高度相等且随季节变化

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正午太阳高度的季节变化规律

——年变化规律

①回归线之间的地区：

正午太阳高度最大值为90°，全年有两次太阳直射现象，即一年中有两个

正午太阳高度最大值。如右图A。

②回归线上：

正午太阳高度的最大值为90°，全年

有一次太阳直射现象，即一年中有一个正

午太阳高度最大值。如右图B。

③回归线至极点之间的地区：正午太阳

高度最大值小于90°，全年没有太阳直

射现象。一年中有一个正午太阳高度最

大值。如右图C。

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正午太阳高度角的应用

确定当地地理纬度

调整太阳能热水器的安装角度

确定楼距和楼高

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同侧-，异侧+)

夏至日：71º 26′

冬至日：24º 34 ′

二分日：48°46º52′

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冬至日： 春秋分： 夏至日：

H某地 = 90°—

纬度差

纬度差：即所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距 H=90 º — H=90 º-(A±0 º) = 90 º— (30 26′) H=90º -(A+C) = 90º-(30 º+ 23 º º±0 º) -(A -B) = 90º (30º- 23º26′) =33 =60 º º 34′ =83º26′ 若求30°N P点正午太阳高度角：

P P P 纬差的计算：同半球相减，异半球相加 30º N 6º34′ A 23º 26´

N 30º 30º B 23º 26´ 53º 26´N 0º C 23º 26´ 23º 26´S

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正午太阳高度的分布规律

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一位居住在北半球的中学生,在某一天观测太阳高度的变化,当他在P点测到太阳高度最大值出现时,刚好是北京时间12时40

0分,此时的太阳高度h=43,据此回答:

（1）在图中标出南北方向

（2）若当天为冬至日，这位中学生的经纬度位置是？110°E，23°34′N夏至日呢？

110°E，70°26′N

NS

二、正午太阳高度角的实际应用

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二、正午太阳高度角的实际应用1.太阳能热水器倾角的调整 α+β=90°水箱

太阳能热水器集热面 与地面夹角同正午太 阳高度互余

集热管

β

α

调 节 杆

太阳能热水器集热面与太阳光线垂直

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例2.当地(42ºN)冬至日应把太阳能热水器如何调整， 才能最大限度利用太阳能？

解：冬至日当地正午太阳高度α为 24º 34′ 热水器集热管的倾角 β=90º—α 即 β =90º—24º34′ =65º26′集热管

水箱

β

α

调 节 杆

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