極晝地點(diǎn)0(或24)時(shí)太陽(yáng)高度及計(jì)算

1、極晝地點(diǎn)0(或24)時(shí)太陽(yáng)高度的計(jì)算正午太陽(yáng)高度角計(jì)算公式H=90-|+|已為大家所熟知，但是許多學(xué)生卻對(duì)此公式應(yīng)用的靈活性掌握不好，導(dǎo)致錯(cuò)誤較多，究其原因，是沒有真正弄清其中的奧妙。以下步驟可以引導(dǎo)大家分三種情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的推理。設(shè)P點(diǎn)是北緯度緯線上的一點(diǎn)，(1)當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)在北半球北緯度（023.5）緯線上時(shí)（如圖1）解直角三角形很容易得出H=90-|-|。(2)當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)在南緯度（023.5）緯線上時(shí)（如圖2）解直角三角形很容易得出H=90-|。(3)當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)在赤道時(shí)（如圖3）解直角三角形很容易得出H=90-。因此，正午太陽(yáng)高度角計(jì)算公式為：H=90-|緯差| 已知點(diǎn)與太陽(yáng)直射點(diǎn)在赤

2、道同側(cè)時(shí)（即該點(diǎn)夏半年），緯差為已知點(diǎn)與直射點(diǎn)之差的絕對(duì)值：H=90-|-|已知點(diǎn)與太陽(yáng)直射點(diǎn)在赤道兩側(cè)時(shí)（即該點(diǎn)冬半年），緯差為已知點(diǎn)與直射點(diǎn)之和的絕對(duì)值：H=90-|+|當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)在赤道上時(shí)（即春秋分日時(shí)），緯差為已知點(diǎn)的緯度：H=90-下面是一道高考模擬題，引起了我對(duì)極晝地區(qū)0(或24)時(shí)太陽(yáng)高度計(jì)算的思考。如下圖所示是某地一天中0時(shí)和正午時(shí)刻太陽(yáng)光線與地面的夾角，據(jù)此判斷12題。1.該地的緯度位置是（）A.70N B.75N C.70S D.75S2.這一天，太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度位置是（）A.15N B.20N C.15S D.20S答案：1.B 2.B不是存在0(或24)時(shí)太陽(yáng)高度公式

3、呢？答案是肯定的。經(jīng)過一番思考之后，我認(rèn)為如果將正午太陽(yáng)高度看成是一地地方時(shí)12點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)高度，那么當(dāng)一個(gè)地點(diǎn)在出現(xiàn)極晝的時(shí)間內(nèi)，就應(yīng)存在該地地方時(shí)為0（或24）時(shí)的太陽(yáng)高度（如圖4）。計(jì)算公式推導(dǎo)如下：設(shè)北半球一點(diǎn)P在北緯度（66.590），太陽(yáng)直射點(diǎn)在北緯度（023.5），此時(shí)P點(diǎn)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象（如圖5）。在上圖中太陽(yáng)光線是平行照射地球的，MR為P點(diǎn)的地平圈，PK為P點(diǎn)所在緯線的延長(zhǎng)線，MO為赤道的延長(zhǎng)線，N、S為兩極點(diǎn)；H0為P點(diǎn)0(或24)時(shí)太陽(yáng)高度角，即LPR。在上圖中由于太陽(yáng)光線平行，PK與赤道面平行，所以LPK=，RPK=RMO，又因?yàn)樵赗TOPM中RMO=90-，所以，H0LPR

4、-（90-），即H0+-90。該公式用地理術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)為：極晝地點(diǎn)0(或24)時(shí)太陽(yáng)高度為該點(diǎn)地理緯度與直射點(diǎn)緯度之和與90度的差。驗(yàn)證：當(dāng)H0=0時(shí)（太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡與地平圈相切），+=90 即極晝地區(qū)最低緯線圈度數(shù)與太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度數(shù)互余。當(dāng)=90時(shí)，H0即在極點(diǎn)上看，太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)圈與地平圈總是平行的，一天中太陽(yáng)高度沒有變化，總是等于太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度，只是隨時(shí)間變化在天空中的位置不同。推論：對(duì)于出現(xiàn)極晝的地點(diǎn)來(lái)說，正午太陽(yáng)高度公式直接可以寫成H=90-+，那么與0(24)時(shí)太陽(yáng)高度公式H0+-90聯(lián)系，即可得出以下推論。HH02即極晝地區(qū)某地一天中正午太陽(yáng)高度與0(24)時(shí)太陽(yáng)高度之和總是等于當(dāng)日直射點(diǎn)緯度的2倍，還等于極點(diǎn)上太陽(yáng)高度的2倍。假如H0=0時(shí)，則有H2，即極晝地區(qū)最低的緯線圈的正午太陽(yáng)高度等于太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度的2倍。HH0180-2即太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)周日圈最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差別，或者說一天中太陽(yáng)高度的變化幅度主要與緯度、日期有關(guān)。就地區(qū)而言，總的規(guī)律是由極晝地區(qū)最低的緯度向極點(diǎn)方向遞減。經(jīng)過這樣的推導(dǎo)，諸如以下題目的解決就易如反掌了。下圖為北半球甲、乙兩地某日“太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡圖”，圖中O表示地平圖，箭頭為太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)方向，1=2=23