正午太陽高度的變化與緯度的關系

文靜

摘 要：正午太陽高度會隨太陽直射的移動而變化，正午太陽高度的變化與緯度有怎樣的關系？不同緯度地區(qū)的正午太陽高度的變化幅度有什么特點？通過分析得出結(jié)論。

關鍵詞：正午太陽高度;變化幅度;緯度

正午太陽高度是指某地一天中最大的太陽高度，它出現(xiàn)在地方時的正午12：00，因此叫做正午太陽高度。正午太陽高度有年變化，引起正午太陽高度年變化的根本原因是地球公轉(zhuǎn)。由于地球不停地繞太陽公轉(zhuǎn)，使得地球表面的太陽直射點在南北回歸線之間有規(guī)律地移動，從而引起正午太陽高度的變化。那么某地一年中正午太陽高度是如何變化的呢？不同緯度地區(qū)一年中正午太陽高度的變化范圍是怎樣的？變化幅度的大小怎樣呢？首先來看正午太陽高度的計算公式H=90°-|φ±δ|，H代表正午太陽高度，φ代表某地的地理緯度，δ代表太陽直射點的緯度，當兩個緯度同是北緯或南緯時用“-”號，當兩個緯度分別是北緯、南緯時用“+”號。那么正午太陽高度的變化與當?shù)氐牡乩砭暥扔性鯓拥年P系呢？下面分幾種情況來分析。

一、南北回歸線之間的地區(qū)

南北回歸線之間的地區(qū)有太陽直射現(xiàn)象，當太陽直射某地時該地的H達一年中的最大值，此時H=90°;當太陽直射在與該地不同半球的回歸線時，該地的H達一年中最小值。具體來說，若該地在北半球，當太陽直射點在南回歸線時該地的H達一年中最小值;若該地在南半球，當太陽直射點在北回歸線時該地的H達一年中最小值。H最小值時是多大呢？計算如下：H最小=90°-（φ+23°26′）=66°34′-φ，即地理緯度越小的地區(qū)一年中H的最小值越大。H的變化范圍是66°34′-φ到90°之間，H的變化幅度是23°26′+φ，由此可以看出在此緯度范圍內(nèi)，地理緯度越小的地區(qū)，一年中H的變化幅度越小;地理緯度越大的地區(qū)，一年中H的變化幅度越大。H最小時是23°26′（該地緯度等于0），H最大時是46°52′（該地在回歸線時），H的變化幅度在23°26′到46°52′之間。

二、回歸線到極圈之間的地區(qū)

回歸線到極圈之間沒有太陽直射現(xiàn)象，當太陽直射點在該地所在半球的回歸線時該地H達一年中的最大值，當太陽直射點在與該地不同半球的回歸線時該地的H達一年中的最小值。例如，北回歸線到北極圈之間的地區(qū)，當太陽直射北回歸線時H達一年中的最大值，太陽直射南回歸線時H達一年中的最小值;南回歸線到南極圈之間的地區(qū)相反。H的具體計算如下：H最大=90°-（當?shù)氐乩砭暥?23°26′），H最小=90°-（當?shù)氐乩砭暥?23°26′），H的變化幅度是46°52′，是個定值，與某地的地理緯度沒有關系。

三、極圈到極點之間的地區(qū)

極圈到極點之間的地區(qū)無太陽直射現(xiàn)象，但有極晝、極夜現(xiàn)象。某地一年中H最大時是太陽直射點在該地所在半球的回歸線時，H最小時是該地出現(xiàn)極夜時H=0。例如，北極圈到北極點之間的地區(qū)，當太陽直射北回歸線時H達一年中的最大值，當該地出現(xiàn)極夜時H最小等于0，南極圈到南極點之間的地區(qū)相反。H的具體計算如下：H最大=90°-（當?shù)氐乩砭暥?23°26′），H最小=0，設當?shù)氐牡乩砭暥?66°34′+x，

H最大=46°52′-x，H的變化幅度是46°52′-x，由此可以看出距離極圈越近的地區(qū)H在一年中的變化幅度越大，距離極圈越遠的地區(qū)H一年中的變化幅度越小。最大時是46°52′（極圈地區(qū)，x為0），最小時是23°26′（極點地區(qū)，x為23°26′）。例如極點，x為23°26′，則H在一年中的變化幅度是23°26′;極圈地區(qū)H在一年中的變化幅度是46°52′。

綜上所述，正午太陽高度一年中的變化幅度特點是：

（1）赤道地區(qū)和極點地區(qū)一年中正午太陽高度的變化幅度是定值23°26′;

（2）回歸線到極圈之間的地區(qū)正午太陽高度的變化幅度為定值46°52′;

（3）南北回歸線之間的地區(qū)（不包括赤道）正午太陽高度的變化幅度與緯度的關系是：正午太陽高度的變化幅度=23°26′+當?shù)氐牡乩砭暥?，即緯度越小的地區(qū)變幅越小，緯度越大的地區(qū)變幅越大;

（4）極圈到極點之間的地區(qū)正午太陽高度的變化幅度為46°52′-當?shù)氐牡乩砭暥扰c極圈的緯度差，即緯度越大的地區(qū)變幅越小，緯度越小的地區(qū)變幅越大。

？誗編輯 王夢玉