李進(jìn)

正午太陽高度角是指正午時(shí)太陽光的入射方向與地平面之間的夾角。在高中地理學(xué)習(xí)中，正午太陽高度角的計(jì)算和應(yīng)用是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。很多教師在教授這一內(nèi)容時(shí)都直接告知學(xué)生正午太陽高度角的計(jì)算公式是H=90°-|φ-δ|。其中，φ為當(dāng)?shù)鼐暥龋≌?δ為太陽直射點(diǎn)所在緯度，與當(dāng)?shù)靥幱谕话肭驎r(shí)取正值，不同半球取負(fù)值。學(xué)生在計(jì)算正午太陽高度角時(shí)都是直接代入公式。但關(guān)于這個(gè)公式是怎么來的、為什么用這個(gè)公式就能夠算出正午太陽高度角，很多學(xué)生往往是知其然而不知其所以然。

筆者將通過簡單的數(shù)學(xué)方法推算出正午太陽高度角的計(jì)算公式。

情況一 太陽直射點(diǎn)所在緯度與所求地緯度處于同一半球。

如圖：求夏至日50°N正午太陽高度角。

由于太陽離我們較遠(yuǎn)，所以，我們把太陽光線看作是一組平行光線，地球看作是一個(gè)圓，50°N的正午太陽高度角就是太陽光線與50°N切線的夾角h，所以：

h=α

α=90°-β

β=φ-δ

h=90°-（φ-δ）

其中，φ是圓心與當(dāng)?shù)鼐暥?0°N的連線，所以，φ就是當(dāng)?shù)鼐暥鹊亩葦?shù)50°。

δ是圓心與夏至日太陽直射點(diǎn)23°26′N的連線，因此，δ就是太陽直射點(diǎn)所在緯度的度數(shù)23°26′。

h=90°-（φ-δ）

=90°-（50°-23°26′）

=63°26′

通過公式H=90°-|φ-δ|計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證，分析當(dāng)?shù)鼐暥?0°N，夏至日太陽直射在北回歸線23°26′N在同一半球，所以，23°26′取正值，代入公式我們可以計(jì)算出50°N的正午太陽高度角H=90°-|φ-δ|=90°-|50°-23°26′|=63°26′。

情況二 太陽直射點(diǎn)所在緯度與所求地緯度處于不同半球。

如圖：求夏至日50°S正午太陽高度。

同樣，我們把太陽光線看作是平行光線，地球看作是一個(gè)圓，50°S的正午太陽高度角就是太陽光線與50°S切線的夾角h，由于太陽光線是一組平行光線，

所以：

h=α

α=90°-β

β=φ+δ

h=90°-（φ+δ）

其中，φ是圓心與當(dāng)?shù)鼐暥?0°S的連線，所以，φ就是當(dāng)?shù)鼐暥鹊亩葦?shù)50°。

δ是圓心與夏至日太陽直射點(diǎn)23°26′N的連線，所以，δ就是太陽直射點(diǎn)所在緯度的度數(shù)23°26′。

h=90°-（φ+δ）

=90°-（50°+23°26′）

=16°34′

通過公式H=90°-|φ-δ|計(jì)算驗(yàn)證，分析當(dāng)?shù)鼐暥?0°S，夏至日太陽直射在北回歸線23°26′N，在不同的半球，所以23°26′取負(fù)值，代入公式我們可以計(jì)算出50°S的正午太陽高度角H=90°-|φ-δ|=90°-|50°+23°26′|=16°34′。通過正午太陽高度角公式的推導(dǎo)過程，學(xué)生對(duì)公式的應(yīng)用就會(huì)得心應(yīng)手，更利于學(xué)生對(duì)地理知識(shí)的掌握。

地理學(xué)科是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，這就需要地理教師去了解、掌握其他學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，并且把這些知識(shí)巧妙、靈活地運(yùn)用到地理教學(xué)中去，通過多種方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊學(xué)生的視野，從而培養(yǎng)學(xué)生的地理素養(yǎng)。