在高中自然地理教学过程中，我们经常会遇到有关太阳高度角的计算问题。太阳高度角指的是太阳光线和地平面的夹角。其中正午太阳高度角是一天中的最大太阳高度角，全球正午太阳高度角的分布规律是由太阳直射点所在的纬线向两侧呈递减趋势。太阳高度角是由太阳直射点所在经线向两侧呈递减趋势，白天大于零，晨昏线上等于零，晚上小于零。正午太阳高度角的计算在高中地理学中是个重点，也是个难点。在进行计算中，我们需要两个已知条件：所求地区当地纬度和直射点所在纬度。对于任意时刻太阳高度的计算在高中地理教学中不做要求，但是极昼地区，存在最大太阳高度角和最小太阳高度角的计算。
　　地球在运动过程中，太阳直射北半球，北极地区出现极昼，极昼区太阳整日不落，12时太阳高度最大，即正午太阳高度最大，0时或24时太阳高度最小，即为子夜太阳高度。在学习过程中，学生经常会遇到极昼区内太阳高度的相关计算，对于该区正午太阳高度的计算，教学中，我们可以利用以下公式：
　　公式一：正午太阳高度 H=90°-|Φ±φ|。
　　即正午太阳高度=90°-|当地地理纬度±直射点纬度|。
　　其中“±”的用法遵循“同减异加”原则，即当地纬度与直射点纬度为同半球纬度则“-”，若当地纬度与直射点纬度为不同半球纬度则“+”。“H”代表正午太阳高度；“h”代表子夜太阳高度；“Φ”表示当地地理纬度；φ表示直射点所在纬度。
　　公式二：H+h=2φ，即正午太阳高度+子夜太阳高度=直射点所在纬度的2倍。
　　上述公式一、公式二应用于极昼区的极昼圈上，子夜时极昼圈与晨昏圈相切，故子夜太阳高度为零，所以公式应为H=2φ（正午太阳高度等于2倍的直射点纬度）。
　　例1如图，某地点A某日所观察到的太阳运行轨迹，其中箭头表示太阳运行方向，E、W、S、N分别表示东、西、南、北四个方向。当太阳位于图中B点时，北京时间为16点。据此回答问题：
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　　观察地点的地理坐标可能是（）
　　A.60° N，120° W B. 60° N，60° E
　　C.70° N，120° W D. 70° N，60° E
　　解析 从图中太阳的运动可以看出，该地该日刚好发生了极昼现象，即该地正好位于极昼圈上。极昼圈上正午太阳高度等于直射点纬度的2倍，据图示信息可推知此时阳光直射在20° N，进而可知该日极昼圈为70° N（90°－20°）。当太阳位于B点时，为当地地方时正午12点，而此时的北京时间（东经120°地方时）为16点，时差4小时，经度相隔60°，可算出该地位于60° E。故选D。
　　例2下图表示某地一天中两个不同时刻太阳光线与地面的夹角，据此回答下列三题：
　　⑴ 这一天，太阳直射点的纬度是（）
　　A.15° N B.20° N C.15°SD.20° S
　　⑵ 该地的地理纬度是（ ）
　　A.70° N B.75° NC.70° SD.75° S
　　⑶ 当太阳处在正北方上空时，国际标准时为20时，则该地的经度位置是（ ）
　　A.120° W B.0° C.60° E D.180°
　　解析北半球极昼圈及其以北地区（极点除外），日最小太阳高度角朝向正北（出现在当地0时），日最大太阳高度（即正午太阳高度）朝向正南方向，并且两极值之和等于直射点纬度的2倍，据此可推知该日阳光直射20° N。该地纬度等于该日极昼圈纬度70°（90°－20°）与日最小太阳高度之和，即75°N。当太阳处于正北方上空时，该地地方时为0时（或24时），而此时0°经线地方时（国际标准时）为20时，通过时差经度计算可知该地经度为60° E。
　　答案 ⑴ B ⑵ B ⑶ C 。
　　综上可知，阳光直射点的纬度决定着极昼范围的大小，并影响着极昼区各纬度地点太阳高度角的日变化。在极昼问题的学习中，牢固把握直射点纬度与极昼区内各纬度地点正午太阳的数量关系，问题往往会迎刃而解。◆(作者单位：南昌大学附属中学)
　　□责任编辑：周瑜芽