определить тепловой пояс по высоте полуденного солнца в декабре

При этом в декабре в северном полушарии соответственно солнце в полдень будет находиться:
1 Вблизи зенита
2.На полпути между зенитом и горизонтом
3. Очень низко,или отсутствовать (полярная ночь)
В южном полушарии:
1. Вблизи зенита
2. Тоже вблизи зенита, но чуть ниже (там лето будет в разгаре астрономическое)
3. На полпути между зенитом и горизонтом или около горизонта (полярный день)

21 июня в день солнцестояния (летнее в северном полушарии) угол между плоскостью экватора и направлением на Солнце составляет 23,5º (это угол наклона эклиптики). Поэтому на широте +23,5º ("+" значит северная, "–" значит южная) в этот день в полдень солнце будет точно в зените. 

В июле этот угол начнет уменьшаться, и будет составлять около 20º. Поэтому если в июле полуденное солнце в зените, значит ваша широта +20º. Если оно в полдень находится на севере, то вы южнее +20º, а если на юге – то севернее. 

Для определения широты наблюдателя достаточно измерить угол между зенитом (вертикалью) и направлением на солнце в полдень. Пусть он равен Xº. Тогда широта наблюдателя в июле равна (20±X)º. Плюс надо брать, если солнце на юге, минус – если на севере.