冷空氣寒潮判讀

1、午夜和正午太陽高度的判讀近年來，在地理高考和各種?？贾薪?jīng)常出現(xiàn)午夜太陽高度和正午太陽高度的計算問題，如立竿見影測當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)、合理樓距的計算、太陽熱水器的安裝、室內(nèi)采光、影子長度的計算等等。正午太陽高度角計算公式H=90-|+|結(jié)合地方時換算已為大家所熟知，但是許多學(xué)生卻對此公式應(yīng)用的靈活性掌握不好，導(dǎo)致錯誤較多，究其原因，是缺少自己親自動手進(jìn)行推導(dǎo)所致。以下步驟可以引導(dǎo)大家進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)推理：假設(shè)P點是北半球北緯度緯線上的一點，則當(dāng)太陽直射點在北半球北緯度（02326）緯線上時（如圖1）解直角三角形很容易得出H=90-|-|； 而當(dāng)太陽直射點在南半球南緯度（02326）緯線上時（如圖2） 解

2、直角三角形很容易得出H=90-| 當(dāng)太陽直射點在赤道時（如圖3） 解直角三角形很容易得出H=90- 因此，正午太陽高度角計算常被老師總結(jié)為：H=90-|緯度差| 已知點與太陽直射點在赤道同側(cè)時 （即該點夏半年），緯差為已知點與直射點之差的絕對值： H=90-|-| 已知點與太陽直射點在赤道兩側(cè)時（即該點冬半年），緯差為已知點與直射點之和的絕對值： H=90-|+| 當(dāng)太陽直射點在赤道上時（即春秋分日時），緯差為已知點的緯度：H=90- 通過上面的分析，應(yīng)該有所理解。下來我們來回歸主題：午夜太陽高度，即0點太陽高度了；正午太陽高度，即12點太陽高度，只有在極晝?nèi)捌湟詢?nèi)才會有午夜太陽高度。那么午

3、夜太陽高度、正午太陽高度以及太陽直射點的緯度之間有什么樣的關(guān)系呢？ 首先，我們必須了解太陽高度這個概念，對于大多數(shù)學(xué)生而言，感覺很簡單，其實只是死記硬背了一些知識，而并不懂相關(guān)的原理。太陽高度角是太陽光線與地平面的夾角，在日期一定的情況下，太陽直射點是固定的，所以太陽光方向不變（如上圖所示），但是隨著緯度的變化，不同緯度地平面并不相同，所以引起高度角的變化，這也就是課本上總結(jié)出的正午太陽高度隨緯度的變化規(guī)律:從直射點向南北兩側(cè)遞減。 那么是不是存在午夜太陽高度公式呢？答案是肯定的。經(jīng)過一番思考之后，我認(rèn)為如果將正午太陽高度看成是一地地方時12點時（上中天）的太陽高度，那么當(dāng)一個地點在出現(xiàn)極晝的

4、時間內(nèi)，該地地方時零點時（下中天）太陽高度就為午夜太陽高度（如圖4）。 計算公式推導(dǎo)如下： 假設(shè)北半球一點P在北緯度（6634900）,太陽直射點在北緯度（02326），此時P點出現(xiàn)極晝現(xiàn)象（如圖5） 在上圖中太陽光線是平行照射地球的，MR為P點的地平圈，PK為P點所在緯線的延長線，MO為赤道的延長線，N、S為兩極點；H0 為P點午夜太陽高度角，即LPR。 在上圖中由于太陽光線平行，PK與赤道面平行，所以LPK=，RPK=RMO，又因為在RTOPM中RMO=900-，所以，H0LPR-（90-）,即 H0+-90。 對于該公式用地理術(shù)語來表達(dá)為：極晝地點午夜太陽高度為該點地理緯度與直射點緯度之

5、和與90的差驗證： 當(dāng)H0=0時（太陽視運動軌跡與地平圈相切），+=90 即極晝地區(qū)最低緯線圈度數(shù)與太陽直射點緯度數(shù)互余。 當(dāng)=90時，H0即在極點上看，太陽周日視運動圈與地平圈總是平行的，一天中太陽高度沒有變化，總是等于太陽直射點的緯度，只是隨時間變化在天空中的位置不同。 而以上兩點是我們早通過其他途徑證明了的正確結(jié)論。推論： 對于出現(xiàn)極晝的地點來說，正午太陽高度公式直接可以寫成H=90-+，那么與午夜太陽高度公式H0+-90聯(lián)立即可得出以下推論：HH02即極晝地區(qū)某地一天中正午太陽高度與子夜太陽高度之和總是等于當(dāng)日直射點緯度的2倍，還等于極點上太陽高度的2倍。假如H0=0時，則有H2,即極

6、晝地區(qū)最低的緯線圈的正午太陽高度等于太陽直射點緯度的2倍。H -H0180 -2即太陽視運動周日圈最高點與最低點之間的差別，或者說一天中太陽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：如下圖所示： 從圖中可以看出，70?N剛好出現(xiàn)極晝，則太陽直射點緯度應(yīng)為20?N，70?N與晨昏線的切點為A點，A所在經(jīng)線應(yīng)是夜半球中央經(jīng)線，地方時應(yīng)為0時，與之相對應(yīng)的D所在經(jīng)線應(yīng)是晝半球中央經(jīng)線，地方時應(yīng)為12時，此時A點的太陽高度角為0?（午夜太陽高度角），D點的太陽高度角為40?（正午太陽高度角）。80?

7、N上B、C兩點午夜太陽高度角為10?和正午太陽度角為30?，怎么利用70? N的太陽高度角求知極晝其他緯度的（午夜和正午）高度角呢？ 地球是個球面，每個緯度的地平面都不相同，同一半球不同緯度上任意兩點地平面的夾角兩點緯度差，同一天太陽光線方向始終不變（如圖此時直射20?N），但是緯度的變化引起地平面變化，導(dǎo)致各個緯度的太陽高度夾角變化，緯度差多少，太陽高度角差就是多少。從極晝?nèi)Γ?0?N）到極點之間某一緯度（以80?N為例），從圖上看出，0時經(jīng)線極晝部分隨著緯度的升高（注意從極晝?nèi)﹂_始），與太陽光線的夾角由0? 逐漸增大，緯差多少度（10?），則午夜太陽高度角就是多少度（0? 10?10?）；

8、反觀12時經(jīng)線極晝部分，隨著緯度的升高（注意從極晝?nèi)﹂_始），各緯度地平面與太陽光線的夾角逐漸變小，緯差多少度（10?），正午太陽高度角就為極晝?nèi)Φ恼缣柛叨冉菧p去多少度（40?10?30?）。 另外，由圖可知:（正午太陽高度角午夜太陽高度角）/2當(dāng)?shù)嘏c極點的緯度差?！镜湫屠}糾錯】讀以下兩幅經(jīng)緯網(wǎng)圖，完成（1）（3）題。（1）關(guān)于甲、乙、丙、丁四地方位的正確敘述是A甲在乙的東南方向 B丙在乙的東北方向 C丁在甲的西北方向 D乙在丁的西南方向.（2）若此時國際標(biāo)準(zhǔn)時間為3月21日 8 時整，則 A甲地處于晝半球范圍內(nèi) B乙地的區(qū)時為17時 C丙地與甲地分屬于兩個不同的日期. D丁地的地方時是

9、11時 20分（3）若 6月 22日在丙地觀測太陽并做記錄，則下列記錄正確的是 A太陽從東南方升起 B當(dāng)太陽在正南方時，太陽高度為 23.5 C正午時太陽在天頂位置 D當(dāng)?shù)?0點時，太陽高度為 3.5.【錯因分析】該題組出錯的原因一是不會在經(jīng)緯網(wǎng)上辨別方向；二是對太陽視運動、日期判斷等知識理解不透；三是對有關(guān)時間、正午太陽高度等的計算錯誤。讀圖可知甲、乙兩地位于南半球，甲位于乙的西北方向：丙、丁位于北半球，丙位于丁的東南方向；丁位于東經(jīng) 40度， 甲位于西經(jīng) 130度以西，因而丁在甲的東北方向；乙位于西經(jīng) 130度以東，因而乙在丁的西南方向。國際標(biāo)準(zhǔn)時間為 3月21日 8時整，甲地大約為 3月

10、 20日 23時，應(yīng)位于夜半球；乙地位于西 9區(qū)，區(qū)時為 3月 20日 23時；丁地的地方時為 l0時 40分；丙地為 21日 12時，從而可知丙地與甲地分屬于兩個不同的日期。6月 22日為北半球夏至日，太陽直射北回歸線，丙地太陽從正北方向升起，正午時太陽在南方的天空，正午太陽高度為 43.5；該日丙地出現(xiàn)極晝現(xiàn)象，當(dāng)?shù)?0點時，太陽高度為 3.5。【糾錯心得】解答有關(guān)經(jīng)緯網(wǎng)判讀的試題時應(yīng)注意以下幾方面：地球自轉(zhuǎn)的方向無論南北半球都是自西向東，兩點間判讀方向要取最短距離，即兩點間的劣弧段，看兩點的經(jīng)度和是否大于180；當(dāng)太陽直射北半球時出現(xiàn)極晝現(xiàn)象的地點都是正北日出、正北日落，其他地方為東北日出、西北日落（除極夜區(qū)）,出現(xiàn)極晝的地點在地方時0時時，太陽高度為一天中的最小值，該太陽高度的數(shù)值加上正午太陽高度的數(shù)值除以 2 為直射點的緯度數(shù)。