【太阳地理】日不落地区太阳高度计算，只记两个公式！关于太阳周日视运动的原理总结

极昼区太阳整日不落，12时太阳高度角最大，即正午太阳高度，0时太阳高度角最小，即子夜太阳高度。现以北半球出现极昼的某地为例来分析其计算方法（南半球的情况与此相同）。

一、 正午太阳高度(H)的计算

在北半球极昼区的正午太阳高度为当地地方时12时太阳光线与当地地平线的倾角，此时太阳位于正南天空。其计算方法与非极昼区一致：

公式：正午太阳高度H=90－两地间的纬度差

二、最小太阳高度(h)的计算

在北半球极昼区的最小太阳高度为当地地方时0时或24时太阳光线与当地地平线的倾角，即子夜时太阳高度，此时太阳位于正北天空（极点除外）。可分极点、出现极昼的最低纬度和两者之间的地区三种情况。

1、极点在地球自转运动中，北极点不动，故太阳始终在正南天空且太阳高度只有年变化而无日变化，即一日内最小太阳高度和最大太阳高度一样。假设当日太阳直射点的地理纬度为x，则用公式一可得出：

公式：h=H=90－(90－x)=x

推论一：如某地在一日内太阳高度保持不变，则该地一定位于极点，且太阳高度的大小与当日太阳直射点的地理纬度数值相等。

2、出现极昼的最低纬度

如图1：N为北极，O为地心，M（纬度为x）为太阳直射点，则A点为晨昏线与某纬线圈的切点，其所在的纬线就是当日出现极昼的最低纬度。根据几何知识可知∠MOC＋∠AOB=90，即A点的地理纬度为北纬（90°－x）。读图可知A点此时的地方时为0时或24时，太阳位于正北方的地平线上，故其最小太阳高度h=0；其正午太阳高度H=90－〔（90－x）－x〕=2x。

推论二：出现极昼的最低纬度的最小太阳高度h=0；其正午太阳高度H=直射点纬度的2倍。

3、极点和出现极昼的最低纬度之间的地区

如图2：N为北极，O为地心，M（纬度为x）为太阳直射点，A（纬度为90-x）为切点，P（纬度为y）点为北半球出现极昼现象的某地与0时经线的交点， 、、分别是过M、P、A三点的太阳水平光线，它们相互平行。∠1是过P点的地平线与当地太阳光线的夹角，即P地位于0时经线上的太阳高度——最小太阳高度h。平行于，即∠1等于∠2，A点在晨昏线上，与A点相切，∠2是过A点的切线与过P点的切线（P点的地平线）的夹角，根据几何知识可知，∠2=∠AOP，∠AOP=∠POB－∠AOB，∠POB、∠AOB是P点和A点的地理纬度，由以上可推知：

h=∠1=∠2=∠AOP=∠POB－∠AOB =y－（90º－x）=y＋x－90º

公式：① h=y－（90º－x） ② h=y＋x－90º

①极昼区最小太阳高度h=当地地理纬度-出现极昼的最低纬度；

②极昼区最小太阳高度h=当地地理纬度+太阳直射点纬度-90º。

此日P地的正午太阳高度H=90－（y－x），则有h＋H= y＋x－90º＋90－（y－x）=2x

推出公式：h＋H=2x

即极昼区的子夜太阳高度+正午太阳高度=直射点纬度的2倍，同样适用于极点以及出现极昼的最低纬度。

看完之后，你知道只需要记忆哪两个公式了吗，欢迎在评论区说出！

1、日出日落方位

（1）太阳直射点位于北半球时，除有极昼极夜现象的地区外，全球各地 东北 日出、 西北 日落。

（2）太阳直射点位于南半球时，除有极昼极夜现象的地区外，全球各地 东南 日出、 西南 日落。

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（3）太阳直射 赤道 时，全球各地 正东 日出、 正西 日落。

2、正午太阳方位

（1）太阳直射点位于观测者以南时，该地正午太阳位于 正南 方向。

（2）太阳直射点位于观测者以北时，该地正午太阳位于 正北 方向。

3、举例

（1）今日（4月16日）温州地区的日出日落方位及正午太阳方位分别是？

日出：东北方向

正午：正南方向

日落：西北方向

（2）今日（4月16日）赤道上各地日出日落方位及正午太阳方位分别是？

日出：东北

正午：正北

日落：西北

（3）元旦期间温州日出日落方位及正午太阳方位分别是？

日出：东南

正午：正南

日落：西南

（4）元旦期间50°S纬线上各地日出日落方位及正午太阳方位分别是？

日出：东南

正午：正北

日落：西南

（5）温州地区（位于北回归线以北）二分二至日日出日落方位及正午太阳方位如何？

4、有极昼现象的地区

（1）北极附近出现极昼现象时：该地区 正北 日出、 正北 日落。

①刚好出现极昼的地区，如上图A地：

②上图中B地：

③北极点：

（2）南极附近出现极昼现象时：该地区 正南 日出、 正南 日落。

①刚出现极昼的地区，如上图C地：

②上图中D地：

③南极点：

看图，眼睛是个好东西。

一、天球

1、地球与天球:内地球外天球

2、将1中地球扩大到与天球相交

3、天球坐标

4、太阳在天球上的周年视运动

5、太阳在天球上的周日视运动

6、太阳视运动图原理

(1)北半球地面一点A

(2)扩大到天球

(3)太阳视运动图:CD地平圈放正并画出太阳视运动轨迹

弄清了原理，你会画太阳的视运动图了吗？

二、太阳视运动图的作图原理和步骤

1、原理

太阳视运动与地球的公转和自转有关，因公转而有周年视运动，因自转而有周日视运动。谭老师地理工作室综合整理，转载请注明

每年太阳是在天球上的天南北回归线之间作周年运动，每天(近似)太阳是在天球上绕天轴运动，也就是绕天纬线圈运动。

有了天轴，天赤道，天纬线圈，我们就可以作出太阳的视运动图了。

2、作图步骤

(1)画地平圈和天球(随手画)

(2)作天轴和天赤道(北极星的地平高度等位当地纬度，观测者与北极星连线是天轴。天赤道平面与天轴垂直)谭老师地理工作室综合整理

(3)作天赤道的平行圈(当然要知道太阳直射点的位置)

作图就这么简单。

动手画去。例:太阳直射北纬20度，作出赤道，北纬20，40，60度，南纬20，40，60度的太阳视运动图。

所以只要知道太阳直射点的位置，任意纬度的太阳视运动图就可以随手画了，三步走，三步走，三步走。重要的事说三遍。三生万物。当然为了精准，用规尺画也没人反对。

太阳视运动图与日出日落方位，昼夜长短，正午太阳高度，日影方位与长短，太阳直射点，时间计算。。。等密切相关，正确画图很关键！！

【例题1】科考队员在北极点附近某处一天中不同时刻拍摄了太阳照片。太阳位于a所指位置时，拍摄者看到的太阳方位和他所在地的地方时分别是(　　)

A．正北 0:00 B．正北 12:00

C．正南 0:00 D．正南 12:00

【例题2】北京时间7月14日3点20分世界杯决赛在里约热内卢(22°57'S,43°12'W)的球场正式开始,直播期间电视台播放雕像(位于山顶,高30米)拥抱太阳画面成功抢镜(图1为地理位置示意图,图2为直播画面)。据此完成下面两题。

（1）图中直升机航拍的可能拍摄地点是(　　)

A.① B.② C.③ D.④

（2）若在同一地点同一时刻再次拍摄同样场景,应选择的日期是(　　)

A.3月1日前后 B.6月1日前后

C.9月1日前后 D.12月1日前后

【例题3】美国曼哈顿在每年特定时间,阳光会洒满所有西北—东南走向街道,呈现壮观的“曼哈顿悬日”美景。图1为5月28日其中一条街道——第42街日落时出现的景象,图2为曼哈顿呈棋盘式布局的街道。读图完成下面三题。谭老师地理工作室综合整理

（1）在图示景观中,太阳位于当地的方位是(　　)

A.东北 B.西北 C.东南 D.西南

（2）再次出现图示景观的日期最可能是(　　)

A.1月8日 B.3月21日

C.7月17日 D.12月5日

（3）5月28日,曼哈顿第42街与日出时太阳光线的交角约为(　　)

A．0° B.28.9° C.57.8° D.66.5°

【例题4】在图2中绘出图1乙地夏至日地平线以上太阳运动轨迹，并注明日出、日落位置，用小黑点标明正午太阳位置。

【例题5】如果光伏太阳能电池板可以自动调节方向，则北京时间12点时，新疆的光伏太阳能电池板的朝向是 。（东南）

【考题剖析】 （2021浙江高考，19-20）我国某中学组织学生对直立物日影变化进行观测，具体做法是:先在一块平坦的地面上直立一根标杆，再以此杆直立点（甲）为圆心，以杆长为半径绘一半圈。下图为某日杆影变化图，图中阴影部分为标杆影子范围。完成下面小题。

（1）甲地位于（ ）

A. 东北平原 B. 华北平原

C. 四川盆地 D. 珠江三角洲

（2）若从甲地垂直上方朝下看，一年中某时刻地面上昼夜状况与经纬线位置关系最有可能是（ ）

A. ① B. ② C. ③ D. ④

【解析】本题主要考查日影的日变化和正午太阳高度的年变化规律、晨昏线与经纬经线的关系。

【答案】（1）A （2）B

【必备知识】

1．太阳周日视运动

①若正东日出、正西日落，说明太阳直射赤道。此时，北半球正午时的太阳总是在南方的天空，南半球正午时的太阳总是在北方的天空。北极点上空的太阳总在南方的天空，南极点上空的太阳总在北方的天空。

②若太阳在地平圈以上运行的时间短于在地平圈以下的时间，说明该地处于冬半年；反之，说明处于夏半年。

2．日出、日落的方位与昼夜长短变化的关系（北半球）

3．日出、日落时物体影子方位的判断

物体影子方位的判断，主要是要判断物体与太阳直射点之间的相互位置。日出日落时物体影子方位的判断，与一年中日出日落方位有关。（1）二分时，日出时物体影子朝向正西，日落时物体影子朝向正东；（2）春分到秋分，日出时物体影子朝向西偏南方向，日落时，物体影子朝向东偏南方向；（3）秋分到次年春分，日出时物体影子朝向西偏北方向，日落时，物体影子朝向东偏北方向。

4．极圈及其以内地区的太阳高度

（1）极昼期间，太阳高度24小时内都大于或等于零度。

（2）刚好出现极昼地区的纬度与直射点纬度和为90°，且该日该地区太阳高度最小值为0，

（3）其他极昼地区

该日太阳高度最小值＝当地纬度-刚好出现极昼地区纬度。

（4）某地某日刚好出现极昼，则该地当日正午太阳高度等于直射点纬度的2倍。

【对标训练】

（2021·深圳二模）下表是北京故宫博物院开放时间。下图是游客在北京当地日落半小时前拍摄的“夕阳下的故宫古建筑”照片。据此完成1~2题。

1.照片拍摄日期最可能是（ ）

A. 3月21日前后 B. 6月22日前后

C. 9月23日前后 D. 12月22日前后

2.照片中古建筑柱子的影子朝向柱子的（ ）

A. 西南方向 B. 东南方向

C. 西北方向 D. 东北方向

（2021·济宁一模）登录香港天文台网站，在太阳路径平台上输入日期和地点（经纬度）即可获得太阳视运动路径图。小明在平台上输入日期（2021年1月1日）、时间（19∶30）和某地经纬度后，得到图 10 所示的太阳视运动路径图，图中所示时间为北京时间，太阳指示位置表示此时太阳接近正南方。据此完成 3～4题。

3.小明输入的经纬度最可能是

A. (29°N,8°E) B.(29°N,128°W)

C. (40°N,8°E) D.(40°S,128°W)

4.小明若想得到图 11 所示的太阳视运动路径，他输入的日期和纬度最可能是

A.6月10日，29°N B.6月10日,29°S

C.12月14日，40°N D. 12月14日，40°S

（2021·菏泽二模）山西陶寺古观象台由13根夯土柱组成，呈圆弧形排列。古人从观测点通过土柱狭缝观测日出方位，可确定节气，安排农耕。考古队在原址复制模型进行观测，从第2个狭缝看到日出为冬至日，第12个狭缝看到日出为夏至日。下图为某日考古员丛观测点拍摄的日出景观。据此完成５~６题。

5.图示日期最接近（ ）

A. 1月27日 B. 4月27日 C. 7月27日 D. 10月27日

6.此时，考古队员的身影朝向（ ）

A. 东南 B. 西南 C. 东北 D. 西北

【参考答案】1.D 2.D【解析】第1题，照片是游客在北京当地日落半小时前拍摄故宫建筑群照片，拍摄时应该在故宫闭馆前拍摄且闭馆时接近日落。故宫4月1日～10月31日17:00闭馆，此时间段北京18点后日落；11月1日～3月31日16:30闭馆，此时间段北京18点前日落；春秋分18点日落，因此只有12月22日前后是18点前日落。故选D。第2题，据上题分析可知，该日可能是照片中12月22日前后日落半小时前拍摄故宫建筑群照片，12月22日前后北京市日落西南，此时太阳应该在西南方位，柱子的影子朝向东北。故选D。

3.A 4.B【解析】第3题，结合材料可知测量时间为北京时间19:30，当地太阳接近正南，即正午12:00，说明该地比120°E晚7.5个时差，“东加西减”，求得“某地”为8°E。由图可知，1月1日当地昼长约11h，说明此地为北半球；正午太阳高度=40°，1月1日为冬至过后10天，太阳直射点在地球表面的移动速度约8°/月，推算自南回归线向北移动约2.5°，即此时太阳直射21°S。根据正午太阳高度角公式H=90°-纬度差，求出太阳高度为29°N。第4题，由图可知，图11昼长约11小时，且太阳始终在北方，说明此地为南半球，此时为南半球冬半年。图11与图10（29°N，8°E）两地的昼长相同，日出和日落的偏移方位相同，说明图11与图10两地纬度数值相同，即29°N。图11正午太阳高度=40°，求得此时太阳直射点为21°N，可能是6月22日前后10天左右。故选B。

5.A 6.D【解析】第5题，据材料“古人从观测点通过土柱狭缝观测日出方位”可知，图片正中部前方，即观测点中部土柱狭缝大致朝向正东，通过方位判读可知，图中左侧为东北，右侧为东南方位，北半球冬至日日出东南，已知“从第2个狭缝看到日出为冬至日”，第2个狭缝为图中右边第二条缝，同理，北半球夏至日日出东北，第12个狭缝看到日出为夏至日，则第12个狭缝为从图中右向左数的第12个狭缝，即左边第一条狭缝为夏至日日出方位。读图可知，第2个狭缝到第12个狭缝相差了10个狭缝，时间从冬至到夏至相差约180多天，一个狭缝相差18天，由于与冬至日对称的时间有两个，从第二条缝的12月22日向前推2个狭缝的时间也就是36天，大约为11月17日左右，向后推36天，时间约为1月27日。第6题，此时为1月27日，太阳直射北半球，全球除极昼极夜地区之外，日出东南，根据物影朝向与太阳方位相反可知，所以考古队员的身影朝向西北。故选D。

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注：本文由谭老师地理工作室综合自我们都爱地理、中学地理研究、中学地理课、匠心地理、轻轻松松学地理、高考地理、讲地又讲理、老丁侃地理、星球地理、如此这般学地理等各地理公众号或文中水印等，在此一并致谢！若引用不当可以随时文末留言联系注明来源或删除，点击阅读原文，获取更多内容。

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