Question

为什么北半球中纬地区中午太阳位于正南方

Answer 1

只有在当地时间十二点才是。
如果你在新疆，北京时间十二点太阳绝对不会在正南方。
另外应该说明的是，十二时并不一定在正南，可能有些许偏差，这是因为平太阳时与真太阳时之间有个差值。
有兴趣你可以再百度下那两个名词。
这个差值是因为地球绕太阳的公转速度不是恒定的，导致太阳两次上中天的时间间隔会有变动，而为了方便使用，我们定义每天时间是一样长的，所以太阳不一定会在十二点在最高点。

中午太阳在南方的原因
太阳直射点在北回归线到南回归线之间移动。如果你当前位置在现在的直射点以北，那么太阳在中午时就在南方天空里。
如果你在北回归线以北，比如北京，那么你总是在直射点以北，一年中太阳在正午时一定在南方，但高度会有所变化