正午太阳高度角的定义与计算正午太阳高度角，是指太阳光线在正午时刻与地平面形成的夹角。这个角度的测量对于理解太阳的运行轨迹以及日照时间具有重要意义。其计算方法如下：
α = 90° – | β – γ |
在此公式中，α代表正午太阳高度角，β表示观察者的地理纬度，而γ则是太阳直射点的纬度。这三个数值的相互关系直接影响了正午时太阳光线的入射角度。
特别说明：|β-γ|所代表的含义是观察者与太阳直射点之间的“纬度差异”。通常情况下，当地与太阳直射点的纬度差越小，正午太阳的高度角就越大，相应的，物体的影子也会变得更加短小。
题1 正午太阳高度角示意图
下图展示了位于我国某地区的观察者在6月22日所观察到的太阳视运动轨迹。此外，下方的表格列出了我国部分城市的地理坐标信息。根据这些信息，请完成接下来的3—4题。
3、观察者所在城市可能是（ ）
A．杭州
B．石家庄
C．沈阳
D．哈尔滨
4、观察者在12月22日观察到的太阳视运动轨迹是（ ）
答案：C、B
精讲精析：（1）计算观察者的纬度。①根据题干信息，6月22日接近夏至，此时太阳直射北回归线（23.5°N），因此正午太阳高度角为71°；②利用正午太阳高度角的计算公式，即71°=90°-|当地纬度-23.5°N|，可以解出当地纬度为42.5°N或4.5°N。在表中所列城市中，沈阳（41.8°N）最为接近，因此选项C是正确的。
（2）分析太阳视运动轨迹。①在12月22日，即接近冬至时，太阳直射南回归线（23.5°S），此时正午太阳高度角为90°-|41.8°N-23.5°S|=24.7°，因此选项B、C符合条件；②由于此时太阳直射南半球，太阳将东南升起、正午时位于正南方向、并在西南方向落下，选项B是正确的。
太阳的视运动轨迹及其规律本节例题的难度适中，解题思路可以概括为以下步骤：①根据日期确定太阳直射点的纬度，结合正午太阳高度角的计算公式来推算观察者的纬度；②再次根据日期（此时为冬至左右），分析太阳直射点的纬度，并结合观察者的纬度来计算正午太阳高度角；③根据日期（接近冬至），分析太阳在这一天的视运动轨迹（即东南方向日出、西南方向日落）。
（1）太阳的视运动轨迹（日出、日落方位），其方向与太阳直射点的位置有直接关系，具体规律如下：
①太阳直射北半球：全球范围内，太阳将东北方向升起、西北方向落下；
②太阳直射赤道：全球范围内，太阳将正东方向升起、正西方向落下；
③太阳直射南半球：全球范围内，太阳将东南方向升起、西南方向落下。
（2）太阳的视运动轨迹（倾斜方向），则与观察者所处的位置有关，具体规律如下：
①A位于北半球，运动轨迹向南倾斜；
图2 北半球的太阳视运动轨迹
②A位于赤道，运动轨迹不倾斜；
图3 赤道的太阳视运动轨迹
③A位于南半球，运动轨迹向北倾斜。
图4 南半球的太阳视运动轨迹
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