北半球纬度一定的测者,全年所见太阳中天高度最低是在 _。A. 3月21日B. 6月22日C. 9月23日D. 12月22日

考查要点：本题主要考查太阳中天高度的变化规律与地球公转的关系，需理解太阳赤纬变化对正午太阳高度的影响。

解题核心思路：
太阳中天高度由观测者纬度和太阳赤纬共同决定。太阳赤纬最低时，北半球正午太阳高度最小。北半球冬至日（12月22日），太阳赤纬达全年最小值（-23°26′），此时北半球各地正午太阳高度为全年最低。

破题关键点：

1. 太阳赤纬的季节变化：夏至日赤纬最大（+23°26′），冬至日赤纬最小（-23°26′）。
2. 正午太阳高度公式：$H = 90^\circ - |\varphi - \delta|$（$\varphi$为观测纬度，$\delta$为太阳赤纬）。
3. 北半球冬至日赤纬最低，代入公式可得此时正午太阳高度最小。

太阳中天高度的大小与太阳赤纬（$\delta$）密切相关。北半球观测者纬度固定时，正午太阳高度的计算公式为：
$H = 90^\circ - |\varphi - \delta|$
其中$\varphi$为观测纬度，$\delta$为太阳赤纬。

关键分析步骤：

1. 太阳赤纬的季节变化：

   • 夏至日（6月22日），$\delta = +23^\circ26'$，赤纬最大，北半球正午太阳高度最高。
   • 冬至日（12月22日），$\delta = -23^\circ26'$，赤纬最小，北半球正午太阳高度最低。
   • 春分（3月21日）、秋分（9月23日），$\delta = 0^\circ$，正午太阳高度介于冬夏至之间。

2. 代入公式验证：

   • 冬至日时，$\delta$为负且绝对值最大，$|\varphi - \delta|$的值最大，因此$H$最小。
   • 例如，北纬40°观测者：
     $H_{\text{冬至}} = 90^\circ - |40^\circ - (-23^\circ26')| = 90^\circ - 63^\circ26' = 26^\circ34'$
     $H_{\text{夏至}} = 90^\circ - |40^\circ - 23^\circ26'| = 90^\circ - 16^\circ34' = 73^\circ26'$
     可见冬至日太阳中天高度显著低于夏至日。