【太阳光照】太阳辐射与光伏发电，正午太阳高度的变化，昼夜长短的变化

1.影响太阳辐射的因素

2.光伏电站修建的区位因素

3.光伏电站对环境的影响

4.“弃光限电”

“弃光限电”是指在光伏电机组设备状态正常、光照良好的情况下，由于种种原因光伏电场被迫暂停一些机组发电的现象。

【真题链接】

(2023·广东卷，9～10)2019年5月28日，某科研团队利用往返式探空气球，在长沙观测站(28°07′N，112°17′E)收集了四个不同时刻释放的气球所记录到的太阳短波辐射量变化信息(图a)。图b为其中某一时刻对应的太阳光照示意图(阴影部分代表黑夜)。据此完成1～2题。

1.在图a中，符合图b示意时刻所释放气球接收到的太阳短波辐射量变化的曲线是(　　)

A.① B.② C.③ D.④

答案　A

解析　由图b可知，此时长沙位于晨线西侧，处于夜半球，而太阳以电磁波的形式向外传递能量，夜半球处于背对太阳状态，近地面无法接收到太阳辐射，因此近地面太阳辐射为零，C、D错误；此时长沙位于晨线附近，随着海拔的升高，接收到太阳辐射的区域逐渐增加，太阳辐射应呈现增加的趋势，B错误，A正确。故选A。

2.这次探测结果显示，白昼期间气球接收到的太阳短波辐射量随高度增加而增多，是因为随高度增加(　　)

A.CO2量减少 B.空气温度降低

C.大气越稀薄 D.人类干扰越小

答案　C

解析　大气对太阳辐射的削弱作用主要表现为：吸收、散射、反射。白昼期间气球逐渐上升的过程中，海拔逐渐升高，大气变稀薄，空气中的尘埃分子减少，对太阳短波辐射的削弱作用变弱，故白昼期间气球接收到的太阳短波辐射量随着海拔的升高而增多，C正确；白昼期间气球接收到的太阳短波辐射量随高度增加而增多，与CO2量减少、空气温度降低、人类干扰减小关系不大，A、B、D错误。故选C。

1.解答正午太阳高度类题目的思维流程

2.突破正午太阳高度的三大判断技巧

(1)分布看“远近”——远小近大

距离直射点所在的纬线越近，正午太阳高度越大；距离越远，正午太阳高度越小。

(2)变化看“移动”——来增去减

太阳直射点向某地所在的方向移来时，该地的正午太阳高度逐渐增大；太阳直射点远离某地时，该地的正午太阳高度逐渐减小。

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(3)位置看“数值”——90°的出现

3.掌握正午太阳高度的三大规律

(1)对称规律：以太阳直射的纬线为对称轴，在南北对称分布的纬线上，正午太阳高度相等。

(2)相等规律：极点的太阳高度(包括正午太阳高度)等于太阳直射点的纬度。

(3)互余规律：出现极昼、极夜的最低纬度与太阳直射点纬度互余。

4.理解正午太阳高度的三大应用

(1)计算楼间距、楼高：为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例，如下图，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L＝h/tanH。

(2)计算太阳能热水器的角度：为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的夹角，使太阳光与受热板成直角。正午太阳高度与太阳能集热板的倾角互余，其夹角α和正午太阳高度H的关系：α＋H＝90°。

(3)遮阳板的设置：正午太阳高度越大，遮阳板越短；正午太阳高度越小，遮阳板越长。

【真题链接】

(2022·福建卷，7～8)非对称结构保温大棚的保温被通常白天收卷至顶部，以便棚内作物进行光合作用，收卷的保温被在棚内地面形成遮阴带(下图)。陕西省某地理研学小组观测当地大棚正午地面遮阴带的年内变化(忽略收卷的保温被厚度影响)，发现棚内地面遮阴带在2月26日出现，3月29日面积最大，一段时间后变小。据此完成1～2题。

1.棚内正午地面遮阴带面积开始变小的日期出现在(　　)

A.6月29日前后 B.9月15日前后

C.10月16日前后 D.12月14日前后

答案　B

解析　根据所学知识，同一地区，太阳直射点纬度相同的日期，正午太阳高度角相同，根据材料2月26日棚内出现遮阴带，此后遮阴带面积逐渐增大，3月29日面积最大，此日后遮阴带面积不变，6月22日(夏至日)以后，太阳直射点南移，由于3月29日为春分日后8天左右，与该日正午太阳高度相同的日期为秋分日前8天左右，因此9月15日前后遮阴带面积最大，之后，随着太阳高度角继续减小，遮阴带移至棚外，棚内遮阴带面积开始变小，故B正确，A、C、D错误。故选B。

2.仅支撑柱高度增加1米，则棚内正午地面最大遮阴带(　　)

A.出现日期提前，面积减小

B.出现日期提前，面积不变

C.出现日期推迟，面积增大

D.出现日期推迟，面积不变

答案　D

解析　根据材料，棚内最大遮阴带的面积和南北屋面保温被的宽度有关，南北保温被，宽度范围越大，最大遮阴带面积越大，和支撑柱的高度无关，支撑柱变高时，最大遮阴带面积不变，但遮阴带全部移动到保温棚底部(此时面积最大)时的正午太阳高度角变大，出现的日期应比之前推迟，D正确，A、B、C错误。故选D。

1.昼夜长短与太阳方位

2.解答昼夜长短要运用的四个规律

(1)对称规律

①同一纬线上各点昼夜长短相同(同线等长)；

②南、北半球纬度相同的两地：同一日期，一地昼长＝另一地夜长；同一日期，两地昼长和＝两地夜长和＝24小时；

③相对于夏至日或冬至日对称的两个日期，某地的昼长、夜长都是相同的；相对于春分日或秋分日对称的两个日期，某地一个日期的昼长等于另一个日期的夜长。如下图：

同一地点，a与b两个日期的昼长、夜长是相同的，c与d两个日期的昼长、夜长也是相同的；同一地点，b与c两个日期中，b日期的昼长等于c日期的夜长。

(2)递增规律

太阳直射点所在半球昼长夜短，且纬度越高，昼越长；另一半球昼短夜长，且纬度越高，夜越长。太阳直射点向哪个方向移动，哪个半球白昼变长，黑夜变短。

(3)变幅规律

赤道处全年昼夜平分；纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大。一年中，越接近春、秋分，昼夜长短变化幅度越小；越接近冬、夏至日，昼夜长短变化幅度越大。

(4)极昼、极夜规律

极昼(极夜)的起始纬度＝90°－太阳直射点的纬度。纬度越高，极昼(极夜)出现的天数越多。

3.昼夜长短的计算

(1)依据

①白天，日出、日落时间关于地方时正午12时对称；②夜间，日出、日落时间关于地方时0时(24时)对称；③上午时长＝下午时长；④前半夜时长＝后半夜时长。如图所示：

(2)计算方法

①昼长＝日落时间－日出时间＝2×(12时－日出地方时)＝2×(日落地方时－12时)＝24时－夜长；

②日出时间＝12时－昼长/2＝夜长的一半。

【真题链接】谭老师地理工作室综合整理

(2023·海南卷，14～15)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成1～2题。

1.当日(　　)

A.甲地昼长夜短

B.乙地昼短夜长

C.甲地昼长大于乙地

D.甲乙两地昼夜等长

答案　D

解析　读图可知，甲地日出时杆影朝向正西，太阳从正东升起；日落时杆影朝向正东，太阳从正西落下。据此判断该日为二分日，该日全球各地昼夜等长。

2.甲地位于乙地(　　)

A.东南 B.西南

C.东北 D.西北

答案　A

解析　根据材料可知，甲地正午日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等，可推测该日正午太阳高度为45°，且太阳位于甲地正南方向；图2中乙地正午太阳高度为30°，太阳位于乙地正南方向，根据甲、乙两地正午太阳高度差异和正午太阳方位，可判断甲地在乙地的偏南方向；根据上题分析可知，甲地昼夜等长，其日出地方时应为6时，结合图1中甲地日出时的北京时间(即120°E地方时)为5：40可算出甲地经度为125°E；根据图2中乙地正午北京时间为12：20，结合正午乙地地方时为12时，可算出乙地经度为115°E，因此甲地在乙地东南方向，故选A。

(2023·山东卷，14～15)某文化广场(37°N，105°E)上的十二生肖石像均匀排列成圆形，生肖鼠位于正北方，小明在圆中心竖立一根细杆，以观察太阳周日视运动变化。下图示意夏至日两个时刻的杆影指向。据此完成3～4题。

3.该地夏至日地方时16：00时，杆影指向(　　)

A.生肖虎 B.生肖虎与兔之间

C.生肖兔 D.生肖兔与龙之间

答案　D

解析　由材料可知，北京时间9：20为当地(37°N，105°E)地方时8：20，此时图示杆影朝向正西，而地方时正午12：00太阳位于正南方，杆影朝向正北(生肖鼠)，故太阳位于正西时，大概为地方时15：40，而夏至日地方时16：00时，太阳位于西北方向(生肖鸡与狗之间)，故此时杆影指向东南方向(生肖兔与龙之间)。故选D。

4.11月至次年2月，一日内被杆影指向的生肖石像个数最多为(　　)

A.5个 B.6个 C.7个 D.8个

答案　A

解析　根据太阳直射点的回归运动规律可知，11月至次年2月，太阳直射点一直位于南半球，此地(37°N，105°E)始终昼短夜长。所以在此期间，该地日出东南，正午太阳位于正南方向，日落西南。由此可知，日出时刻杆影朝向西北方，位于鸡以北；正午时刻杆影朝向正北，指向鼠；日落时杆影朝向东北方，位于兔以北。按杆影顺时针方向转动可知，11月至次年2月，一日内被杆影指向的生肖石像最多为5个，故A正确。

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