知识点

（1）日出日落

以北半球为例：①春分、秋至，6点日出，18点日落；②夏至，6点前日出，18点后日落；冬至，6点后日出，18点后日落。

（2）太阳直射点的移动

太阳直射点在南、北回归线之间往复运动，运动的周期为一个回归年（365日5时48分46秒）。春分（3月21日）太阳直射赤道；此后太阳直射点逐渐向北移动，夏至（6月22日）太阳直射北回归线；此后太阳直射点逐渐往南移动，秋分（9月23日）重新直射赤道；此后太阳直射点继续向南移动，冬至（12月22日）太阳直射南回归线；此后太阳直射点返回，向北移动，春分（3月21日）太阳直射赤道。

图1 太阳直射点的移动

（3）正午太阳高度角的计算

正午太阳高度角，即太阳直射的光线与水平地面的夹角（下图中的红色夹角H）。正午太阳高度角（H），是一天中太阳高度角最大的角，在中午的12:00出现。

计算公式：

H=90°-|当地纬度-太阳直射点纬度|

规律：

①太阳直射时，正午太阳高度角（H）=90°；

②太阳不直射时，12:00时的正午太阳高度角最大；

③太阳高度角，等于90°减去该地距离太阳直射点的纬度差；

④从直射点开始，向南北两侧，正午太阳高度角逐渐减小，减小的角度，恰好等于当地纬度与太阳直射点纬度的差。

图2 正午太阳高度角

例题

图3 例题

答案：B、C

精讲精析：（1）判断影子的方向。如下图，第一张图中，影子位于白色平台的上面，天塔的右侧为一个暗色的凸出港口；对应到第二幅图上面，应该是下图第二幅图中红色线的位置。第二幅图中有指北针，因此该红线所指的西北方，即为天塔的影子方向。

图4 太阳高度角示意图

（2）判断太阳的位置，进而确定时间。影子在西北方，因此太阳应该位于东南方，应该是日出后的一段时间。天津低处北半球40°N左右，因此春季秋季6点日出，夏季6点前日出，冬季6点后日出。因此只有8:00-10:00符合条件，每个季节都是刚刚日出后。

（3）判断太阳高度角，进而确定日期。如上图第一幅图，红线为影子的位置，黄线为天塔，橙色的为角度α（太阳高度角）。当太阳直射的时候，α=90°；当日落时，α=0°。此时tan（α）=2。因为tan（60°）=√3=1.732，因此我们可以知道，该角度大于60°，且接近60°（arctan2=63.5°）。因为天津为40°N，因此春分、秋分时，太阳直射赤道，正午太阳高度角为：90°-|40°N-0°|=50°；夏至时为90°-|40°N-23°26′N|=73°26′；冬至时为90°-|40°N-23°26′S|=26°34′。而正午太阳高度角为一天之内太阳高度角最大的时刻，即任何时刻的太阳高度角<正午太阳高度角。图中所示的α=63.5°，因此表明该日的正午太阳高度角一定大于这个角度，因此一定为夏至左右（73°26′），即为6月22日左右，此时太阳直射北半球因此选C。

总结

该题难度很大，应该按照清晰的思路来解答：

①确定影子方向，进而确定时间；②确定影子长度，进而计算出太阳高度角α；③α为清晨的太阳高度角，因此一定小于正午太阳高度角。因此将α与每个季节的正午太阳高度角相比较，得出答案。