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高考地理第一章4讲地球公转运动及其地理意义课件+讲义（浙江专用）
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第4讲 地球公转运动及其地理意义考点一 公转的特征、黄赤交角和四季五带1.地球公转的方向、速度、周期(1)方向:自西向东。(2)速度:每天移动约59';每年1月初,地球经过近日点,公转速度较快;每年7月 初,地球经过远日点,公转速度较慢。(3)周期:1个恒星年,约为365日6时9分10秒。2.地球公转的轨道、黄赤交角及图示(1)地球公转的轨道及图示 读图要求:①了解地球公转轨道是一个椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上;注意地球在近 日点和远日点的位置、时间和地球公转的速度。②注意地球公转的方向(从地球北极上空看,呈逆时针)和标注“二分二至 日”的时间及位置。 地球的赤道面与黄道面之间的夹角,叫黄赤交角,目前约为23.5°。也可以说, 地轴与黄道面之间的夹角约呈66.5°。(2)黄赤交角及图示读图要求:①能够在图中找到a.赤道面、b.黄道面和c.黄赤交角。②了解黄赤交角约是23.5°,注意地轴与赤道面是垂直的,即地轴与黄道面之 间的夹角约为66.5°。③知道地轴向北延伸所指的恒星是北极星,注意地球自转的方向。(3)黄赤交角与太阳直射点的回归运动 ①当地球运行至a处时,太阳直射点在南回归线(23.5°S)上,这一天为北半球的 冬至日(12月22日前后);②当地球运行至b处时,太阳直射点在赤道上,这一天为北半球的春分日(3月21日前后);③当地球运行至c处时,太阳直射点在北回归线(23.5°N)上,这一天为北半球的 夏至日(6月22日前后);④当地球运行至d处时,太阳直射点在赤道上,这一天,为北半球的秋分日(9月23日前后);⑤当地球又回到a处时,太阳又重新直射南回归线。由于黄赤交角的存在,太阳直射点在南北回归线之间移动。如下图所示: 3.四季变化和五带分布(1)四季变化:地球公转造成地球中纬度地区形成明显的四季变化。四季更替 表现为一年中昼夜长短和正午太阳高度的季节变化。夏季是一年中白昼较 长、正午太阳高度较大的季节;冬季是一年中白昼较短、正午太阳高度较小 的季节;春季和秋季是冬夏两季的过渡季节。(2)五带分布 注:南、北回归线(23.5°S和23.5°N)是太阳光线直射点可能达到的最南和 最北的纬度位置;极圈是昼夜交替现象消失的最大范围的界线,分南、北极圈 (66.5°S和66.5°N)。1.回归年与恒星年的区别一回归年等于365日5时48分46秒,一恒星年等于365日6时9分10秒。恒星年是以某一颗遥远的恒星作为参照物,地球公转的角度为360度,是地球 公转的真正周期。回归年以太阳作为参照物。太阳直射点是在南北回归线之间来回移动的,一个回归年即从(均以北半球为例)春分(太阳直射赤道)开始,经过夏至(太阳直射北回归线)、秋分(太阳直射赤道)、冬至(太阳直射南回归线),再回到下一次春分所用的时间,这期间太阳公转了359度多一点,所以所用时间也要少一点。我们常说一年有365天,这是人们在地球上长期观测太阳运动得到的结论,即一个回归年。2.每年1月初,地球经过近日点,公转速度较快。这个“速度”是角速度还是 线速度?容易受地球自转速度的影响,很多人误认为地球经过近日点时线速度较快。 在地球公转运动中,可以将地球看作一个质点,故地球公转的角速度和线速度 是同步的,要快都快,要慢都慢,这一点和地球自转的角速度、线速度有区别。具体可结合下图并根据开普勒第二定律(面积定律:即在相等时间内,太阳和 运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的)予以区分。结论:每年1月初, 地球经过近日点,公转速度较快。这个速度既指角速度、又指线速度。 3.二至日与近日点、远日点的日期是否相同?二至日指冬至日(12月22日前后)和夏至日(6月22日前后)。地球公转经过近 日点的时间为1月初、经过远日点的时间为7月初。所以冬至日与近日点、 夏至日与远日点时间上相差十几天。4.若黄赤交角变大3°,则地球上的五带均增加3°观点错误。五带(见下图)又称天文气候带,是地球上热带、南北温带和南北寒带的总 称。根据有无太阳直射和有无极昼极夜现象等天文特点来划分,其中以南、 北回归线作为热带和南、北温带的天文界线,南、北极圈作为南、北温带和 南、北寒带的天文界线。热带的显著特征是有太阳直射,南、北寒带的显著 特征是有极昼极夜现象。 若黄赤交角变大3°,则南北回归线的纬度数值为26.5°,热带的范围为53°,比目 前增加6°;南北极圈的纬度数值为63.5°,南、北寒带范围均比目前增加3°,但 南、北温带的范围比目前缩小6°。 黄赤交角变化带来的具体影响 考点二 正午太阳高度 太阳相对于地平面的高度角叫太阳高度,太阳高度的最大值为90°。各 地太阳高度在地方时正午12时最大,称为正午太阳高度。正午太阳高度的时空分布规律要紧扣太阳直射点的位置。太阳直射点的地 方时为12时时,太阳高度为90°,即正午太阳高度。从静态角度看,太阳直射点所在经线的昼半球部分的太阳高度均属于当天的 正午太阳高度,其分布的主要特征如下:近大远小:正午太阳高度在太阳光直射的纬线上最大,达到90°,沿着经线向南、北两侧逐渐降低。等距等角:与太阳直射点纬度差相等的两地,正午太阳高度相等。 1.正午太阳高度的季节变化规律(1)夏至日:北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中最大,赤道及整 个南半球正午太阳高度达到一年中最小。(2)冬至日:南回归线及其以南地区正午太阳高度达到一年中最大,赤道及整 个北半球正午太阳高度达到一年中最小。(3)太阳直射点从夏至日移向冬至日期间①北回归线及其以北地区:正午太阳高度逐日变小;②南北回归线之间的地区:正午太阳高度先逐日变大,达到90°后,再逐日变小;③南回归线及其以南地区:正午太阳高度逐日变大。(4)太阳直射点从冬至日移向夏至日期间①北回归线及其以北地区:正午太阳高度逐日变大;②南北回归线之间的地区:正午太阳高度先逐日变大,达到90°后,再逐日变小;③南回归线及其以南地区:正午太阳高度逐日变小。2.正午太阳高度的纬度变化规律(1)同一天,同一纬线上各地的正午太阳高度相同。(2)太阳直射点所在纬线的正午太阳高度为90°,由该纬线分别向南、北两侧 递减。(3)与太阳直射点所在纬线纬度间隔相等的两条纬线上的正午太阳高度相 同。(4)南北回归线之间的地区,太阳直射时正午太阳高度最大,一年有两次直射 现象。南北回归线上的地区一年只有一次直射现象。3.正午太阳高度的计算计算公式:正午太阳高度=90°-β(β为当地纬度和太阳直射点纬度的差值,β采 用同一半球相减、不同半球相加的原则,永远取正值)。口诀:纬度差的余角(或:夹角的余角),夹角就是所求点和太阳直射点的纬度差。4.正午太阳高度的应用(1)确定地方时:当某地太阳高度达一天中的最大值时,日影最短,当地的地方 时是12时。(2)确定房屋的朝向:北回归线以北地区正午太阳位于南方,为了获得更充足 的光照,房屋坐北朝南;南回归线以南地区正午太阳位于北方,为了获得更充 足的光照,房屋坐南朝北。(3)确定当地的地理纬度:当太阳直射点位置一定时,可根据两地纬度差多少 度,正午太阳高度就差多少度的规律,判断该地区纬度高低;根据某地某日(二 分二至日)正午太阳高度,可判断该地区纬度高低。(4)判断日影长短及方向:太阳直射点上,物体的影子缩短为0。正午太阳高度 越大,日影越短;反之,日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。 (以下二至日皆就北半球而言)日影永远朝向背离太阳的方向,北回归线以北的地区,正午的日影全年朝向正北(北极点除外),冬至日日影最长,夏至日日影最短;南回归线以南的地区,正午的日影全年朝向正南(南极点除外),夏至日日影最长,冬至日日影最短;南北回归线之间的地区,正午日影夏至日朝向正南,冬至日朝向正北,太阳直射时日影最短(等于0)。(5)确定楼间距、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,若南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度 为H,则最小楼间距L=h×cotH。如下图:(6)计算太阳能热水器的安装角度: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倾角,使集热板与太阳光成直角。集热板与楼顶 平面之间的夹角(α)和当天的正午太阳高度(H)互余,即α+H=90°时效果最佳。 如下右图: 5.等太阳高度线图的判读等太阳高度线图是用等太阳高度线(由太阳高度相等的各点连接而成的线) 反映某一时刻太阳高度在全球或部分区域分布状况的图示,实质上可以看作 是以太阳直射点为中心的俯视图。 (1)等太阳高度线图的中心点为太阳直射点(两条信息:地方时为12点,正午太 阳高度为90°)。(2)当等太阳高度线图反映太阳高度在全球的分布状况时,图中最大的圆圈就 是晨昏线(太阳高度为0°),上图中所示的半球全部为昼半球。太阳直射经线 以东最大的半圆为昏线,以西最大的半圆为晨线(四条地方时信息:晨线与赤 道的交点为6时,昏线与赤道的交点为18时,晨昏线交点有两个,如图中A点0 时、B点12时)。(3)太阳直射经线上点的太阳高度就是该点的正午太阳高度,正午太阳高度相 差多少度,纬度就相差多少度。(4)在太阳直射的纬线上(赤道除外),经度的差值一定大于太阳高度的差值。 因为该纬线(赤道除外)这一天一定昼长夜短,故上午时间长度超过6个小时, 经度差超过90°,但太阳高度差恰好为90°。(5)当太阳直射赤道时,直射经线的最北点为北极点,最南点为南极点。(6)当太阳直射点位于北半球某点时,直射经线的最北点为北极点,最南点为 地方时12点的经线与晨昏线的交点。最北点和地方时0点的经线与晨昏线的 交点之间的纬度差在数值上等于直射点为纬度数值。 1.各地正午太阳高度的年变化幅度均为47°观点错误,不同地区正午太阳高度的年变化幅度不同,分析如下:(1)南北回归线之间地区的正午太阳高度年变化幅度:赤道上为23.5°,回归线 上为47°,从赤道向回归线,由23.5°增大到47°。结论:纬度越高,正午太阳高度 年变化幅度越大。(2)回归线与极圈之间地区的正午太阳高度年变化幅度:各纬度正午太阳高度 年变化幅度相同,和太阳直射点移动的幅度相同。结论:正午太阳高度的年变 化幅度均为47°。(3)极圈以内地区的正午太阳高度年变化幅度(仅考虑正午太阳高度≥0°这一条件):极圈上为47°,极点上为23.5°,从极圈向极点,由47°降低至23.5°。结论: 纬度越高,正午太阳高度年变化幅度越小。2.正午太阳高度与房间内光照面积和遮阴面积的关系以北半球中纬度(如浙江境内某地)南北朝向的房屋为例:(1)太阳直射点从冬至日移向夏至日期间正午太阳高度逐日增大→房间内光照面积逐日缩小→房间内相应的遮阴面 积逐日增大。(2)太阳直射点位于北回归线这一天正午太阳高度达到一年中的最大值→房间内光照面积最小→房间内相应的 遮阴面积最大。(3)太阳直射点从夏至日移向冬至日期间正午太阳高度逐日减小→房间内光照面积逐日增大→房间内相应的遮阴面 积逐日缩小。(4)太阳直射点位于南回归线这一天正午太阳高度达到一年中的最小值→房间内光照面积最大→房间内相应的 遮阴面积最小。 1.正午太阳高度变化规律 2.等太阳高度线图的应用 考点三 昼夜长短 由于黄赤交角的存在,地球上除赤道外各地的昼夜长短在一年中都在发 生变化。昼夜长短的分布和变化与太阳直射点的位置和移动方向密切相 关。下面的图a、图b、图c分别示意夏至日、冬至日和春秋分日的全球昼夜 分布状况(阴影部分表示黑夜)。1.昼夜长短的变化规律(1)昼夜长短的空间变化规律①太阳直射点所在半球昼长夜短,纬度越高,昼越长夜越短;另一半球相反。②当太阳直射点向北移动时,则北半球昼渐长、夜渐短,北极附近极昼范围逐 渐扩大。③当太阳直射点向南移动时,则南半球昼渐长、夜渐短,南极附近极昼范围逐 渐扩大。④赤道与极圈之间,纬度越高,昼夜长短的变化幅度越大;赤道上,终年昼夜平 分,昼夜长短变化幅度为零;极圈及其高纬度方向区域内,有极昼极夜现象,昼夜长短变化幅度为24小时。(2)昼夜长短的时间变化规律①夏至日:北半球各地昼最长、夜最短,北极圈及其以北地区出现极昼现象; 南半球相反。②冬至日:南半球各地昼最长、夜最短,南极圈及其以南地区出现极昼现象; 北半球相反。③春秋分日:全球各地昼夜等长,各为12小时。④北半球夏半年:北半球各地昼长、夜短,纬度越高昼越长,北极圈内出现极 昼现象;南半球相反。⑤北半球冬半年:北半球各地昼短、夜长,纬度越高夜越长,北极圈内出现极 夜现象;南半球相反。⑥从夏至日到冬至日的半年(即太阳直射点向南移动的半年):北半球各地昼渐短、夜渐长;有昼夜交替的区域,纬度越高昼夜长短的变化幅度越大;北极圈内若有极昼现象,则极昼范围逐日缩小,若有极夜现象,则极夜范围逐日扩大;南半球相反。⑦从冬至日到次年夏至日的半年(即太阳直射点向北移动的半年):北半球各 地昼渐长、夜渐短;有昼夜交替的区域,纬度越高昼夜长短的变化幅度越大; 北极圈内若有极昼现象,则极昼范围逐日扩大,若有极夜现象,则极夜范围逐日缩小;南半球相反。以上可概括为:太阳直射赤道,全球各地昼夜平分;太阳直射点在哪一半球,则 该半球处于夏半年,昼长夜短;太阳直射点向北回归线(南回归线)移,则北半球 (南半球)昼渐长,夜渐短。由于大气的散射作用,实际昼长比理论昼长要长。2.昼夜长短、日出日落地方时的计算(1)根据昼(夜)弧所跨经度数计算昼长(单位:小时)=昼弧所跨经度数/15夜长(单位:小时)=夜弧所跨经度数/15(2)根据日出、日落地方时计算昼长=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2夜长=(24-日落时间)×2=日出时间×2(3)昼夜长短的判断应注意以下几点①赤道上终年昼夜平分,均为12小时,地方时6时日出、18时日落。②春、秋分日,全球各地昼夜平分,均为12小时,日出、日落地方时同上。③同一天,同一纬线上各地的昼夜长短相等。④南、北半球纬度数相同的地区昼夜长短“反对称”分布,即北半球各地的 昼长与南半球相同纬度数地点的夜长相等,如30°N的昼长等于30°S的夜长。⑤除春、秋分日外,有昼夜交替的区域,纬度越高,昼夜差的绝对值越大。3.太阳视运动与影子 (1)太阳升落的方向及正午太阳的位置①太阳直射北半球时,全球非极昼极夜地区任何一地的太阳都是东北升、西 北落。②太阳直射南半球时,全球非极昼极夜地区任何一地的太阳都是东南升、西南落。③太阳直射赤道时,全球太阳都是东升、西落。④太阳直射点以北地区,正午太阳总在正南。太阳直射点以南地区,正午太阳 总在正北。⑤北极点上空的太阳总在南方的天空,南极点上空的太阳总在北方的天空。(2)日出、日落时日影朝向①在春秋分日,日出时日影朝西,日落时日影朝东。②北半球夏半年,全球非极昼极夜地区任何一地的日出时日影都朝向西南、 日落时日影都朝向东南。③北半球冬半年,全球非极昼极夜地区任何一地的日出时日影都朝向西北,日 落时日影都朝向东北。 1.除春、秋分日之外,太阳直射点所在纬线的白昼达到当地一年中最长观点错误。除春、秋分日之外,太阳直射点所在纬线的正午太阳高度达到当地一年中最 大,为90°,但白昼最长的那天一定是太阳直射在同半球回归线的那天。如赤 道至北回归线之间的任何区域(不含赤道,含北回归线),一年中白昼最长的一 天就是太阳直射北回归线的一天,即北半球夏至日(6月22日前后),如太阳直 射15°N并有向北移动趋势的这天,15°N上任何一点均昼长夜短,且白昼将持 续变长。2.北半球各地的正午太阳一定位于当地正南天空观点错误。要从该地和太阳直射点位置的角度进行分类比较:(1)位于北半球且位于太阳直射点以北区域各地的正午太阳一定位于当地正 南天空。(2)位于北半球且位于太阳直射点上同纬线各地的正午太阳一定位于当地的 天顶。(3)位于北半球且位于太阳直射点以南区域各地的正午太阳一定位于当地正 北天空。3.关于昼长和昼变长的理解昼长就是昼长时间大于夜长,即太阳直射点在北半球的6个月内,北半球非极 昼区域均昼长夜短,纬度越高昼越长。昼变长就是今天的昼长时间大于昨天,即太阳直射点朝北移动的6个月内,北 半球非极昼、极夜区域均昼变长夜变短。 1.昼夜长短的季节变化规律 2.太阳视运动判读 昼夜长短与正午太阳高度变化规律的应用◆典题例证 假期里,小明同学外出旅游。某日早晨小明拍摄了日出的照片,随即发到微信 朋友圈。在天津(117°E,39°N)的爸爸和在国外甲城市出差的妈妈马上做出了 回复(下图)。结合图文材料,回答下面两题。 1.(2019天津文综,10,4分)小明拍摄日出照片时所在的城市最可能是 ( )A.呼和浩特(112°E,40°N) B.兰州(104°E,36°N)C.杭州(120°E,30°N) D.南宁(108°E,23°N)D2.(2019天津文综,11,4分)据图文信息,可以推测出甲城市的 ( )A.纬度位置 B.经度位置C.当天日落的方向 D.当日正午太阳高度C解析 本题组以小明同学与父母微信朋友圈对话为材料,考查了地 方时、昼夜长短变化和日出日落方位判断的相关知识;做题时要强化从图片 材料中获取和解读信息、调动和运用知识的能力;根据地方时、昼夜长短变 化、日出日落方位的判断方法和材料中的信息综合分析,体现了综合思维的 学科素养;根据图文信息和储备知识推测城市的位置和日落方向,蕴含了尊重 自然规律观和科学探究观。第1题,据图中小明发朋友圈的时间(7时29分)、 爸爸回复的时间(7时31分)和天津的经纬度位置分析可知,此时太阳直射点在 南半球,且小明和爸爸所在城市同时位于晨线上,小明所在城市位于天津的东 北方向或西南方向,呼和浩特位于天津西北方向,A项错误;杭州位于天津东南方向,C项错误;小明和爸爸所在城市日出时间(北京时间)相差2分钟,而兰州 与天津的经度相差13°,地方时相差52分钟,不符合实际,B项错误;所以,小明所 在城市最可能是南宁,D项正确。第2题,据图文信息分析可知,天津的日出时 间为7时31分,说明此时北半球昼短夜长,太阳直射点在南半球,除极昼极夜区 外,全球各地的日落方位均为西南,所以,可以推测出甲城市当天日落的方向, C项正确。家住南京(118°46'E,32°03'N)的小明每天早晨沿着玄武湖边绿道跑步锻炼。 据此回答下题。3.若不考虑天气因素,小明想要做到每天都在日出时出发跑步,有关其出发时 间(北京时间)的叙述,正确的是 ( )A.3月1日到5月1日出发时间推迟B.4月1日到6月1日出发时间提前C.5月1日到7月1日出发时间推迟D.6月1日到8月1日出发时间提前B解析 每年冬至日(12月22日前后)至次年夏至日(6月22日前后),北半球 各地昼长逐渐变长,南京日出时间提前,小明出发时间提前;每年夏至日至冬 至日,北半球各地昼长逐渐变短,南京日出时间推迟,小明出发时间推迟。故B 正确。 位于我国某市(纬度约21.5°N)的小刚家准备在某楼盘北楼买房,楼高45米,楼 层高3米,楼间距30米,楼后有一露天停车场。完成下面两题。4.小刚的妈妈不想买太高的楼层,又担心冬季正午室内晒不到太阳,那么小刚 家最好买 ( )A.3楼 B.4楼 C.5楼 D.6楼D5.小刚的爸爸想在露天停车场买一个停车位,现在只有甲、乙、丙、丁四个 车位空置,他怕夏天车被晒时间太长,最好选择 ( )A.甲车位 B.乙车位 C.丙车位 D.丁车位C解析 本题组以生活中购房选楼层和露天停车场选位置为背景,主 要考查正午太阳高度变化规律在现实生活中的应用,侧重于考查学生的地理 实践力。第4题,只要北楼冬至日的正午没有被南楼遮挡阳光,就符合要求。 计算该市全年最小正午太阳高度,即冬至日的正午太阳高度为45°,结合材料 “楼间距30米”,可计算北楼15米以下均会被南楼挡住正午阳光,所以选择6 楼能同时满足“楼层既没有太高,冬季正午室内又可以晒到太阳”这一组合 式条件。故选D。第5题,夏天,该城市的正午太阳高度较大,故离该楼盘北楼 近的甲、丙位的遮阴时间较长,其中丙车位因位于正中间,遮阴时间会更长, 应为最佳选择。故选C。◆跟踪训练 下图示意某开发商计划分别在北京(约40°N)和长沙(约28°N)开发的楼盘,两 地楼盘朝向、楼高和户型相同。据此完成下面两题。 1.冬季卧室采光条件最好的是 ( )A.北京北卧室 B.长沙北卧室C.北京南卧室 D.长沙南卧室解析 冬季我国各地正午太阳高度较小,纬度越高正午太阳高度越小,昼 长越短。两地南卧室朝阳,采光条件好。长沙纬度比北京低,昼长更长,正午 太阳高度更大,采光条件更好。故选D。D2.楼盘规划设计图(甲图)在北京没有通过审批,被要求修改。最终的修改方 案可能是 ( )A.扩大南北两侧楼间距 B.降低北侧楼房的高度C.缩小南北两侧楼间距 D.降低南侧楼房的高度解析 该设计图在北京没有通过审批的原因最可能是南北两侧楼间距 较小,导致北侧楼房采光条件差。为了解决此问题,可扩大楼间距或降低南侧 楼房高度。从图中可以看出楼盘南北两侧都是道路,不能侵占,故采用D项所 述修改方案的可能性大。故选D。D天津广播电视塔(简称“天塔”)高度约415米。读图文材料,回答下面两题。 图Ⅰ “天塔”景观照片 图Ⅱ “天塔”位置示意图3.拍摄到该照片的时间(北京时间)最可能介于 ( )A.5:00~7:00 B.8:00~10:00C.12:00~14:00 D.15:00~17:00解析 本题考查读图能力和地球运动知识。对比地理景观图和位置示 意图可以判定,“天塔”影子此时朝向西北方向,说明太阳位于该地的东南方 位,结合太阳一天中的位置变化可知,此时应是当地上午,天津的地方时接近 北京时间,故B项正确;图中“天塔”影长较短,说明太阳高度较大,故不应是 在日出前后,A项错误;12点以后太阳位于偏西方位,影子应朝向东北,C、D项 错误。B4.拍摄到该照片的日期最可能介于 ( )A.1月15日到2月15日 B.3月1日到3月30日C.5月15日到6月15日 D.10月1日到10月30日C解析 本题考查地球运动知识。结合上题分析,“天塔”的影长可以通 过比例尺计算得出大约为200米,“天塔”高415米,说明该日天津太阳高度较 大,此时并非正午,正午日影应更短,即太阳高度应更大,天津位于40°N附近,太 阳高度较大的时间应是太阳直射点位置靠近北回归线的时段,即靠近夏至日, C项正确;A、B、D项太阳直射点位于赤道附近及其以南,即天津的正午太阳 高度小于60°,影长应长于415/1.732≈240米,故均不正确。 下图所示区域为地球某日的夜半球,A点为圆心。读图完成下面四题。5.A点的坐标是 ( )A.10°S,100°W B.10°N,80°EC.10°N,100°W D.10°S,80°ED解析 图示半球为夜半球,结合赤道的弯曲情况可判断此时太阳直射点 是A点的对跖点,故北纬80°以北地区出现极昼现象。A点与Y点、A点与X点 之间弧度均为90°,A点的纬度为10°S。继续推导,A点与Y点位于同一经线圈, A点与X点位于同一条经线上,Y点位于100°W上,则A点位于80°E。A点的坐 标是(10°S,80°E)。故选D。6.该日,A点的正午太阳高度是 ( )A.90° B.80° C.70° D.66.5°解析 A点的纬度为10°S,太阳直射点是A点的对跖点,则太阳直射点的纬 度是10°N,根据“夹角的余角”可计算该日A点的正午太阳高度为70°。故选 C。C7.此时北京时间是 ( )A.2点20分 B.2点40分C.14点20分 D.14点40分解析 题目等价于“80°E的地方时为0:00,求120°E的地方时”。经度差 40°,时间差2小时40分,所以120°E的地方时为2:40。故选B。B8.P点在Y点的 ( )A.东北方向 B.东南方向C.西北方向 D.西南方向解析 图示半球为夜半球,P点在昏线上,Y点的地方时为12时,故P点在Y 点的东侧;Y点为晨线和昏线的交点,Y点所在纬线以南处于极夜,P点有昼夜 交替现象,Y、P两点均在南半球,故P点的纬度更低。所以P点在Y点的东北 方向。故选A。A◆技法归纳 1.图解判断某地正午太阳高度大小及变化的方法关键看太阳直射点的位置和移动方向。 上图中,箭头代表太阳平行光线,A点为太阳直射点,求B点的正午太阳高度,即∠FBS。(1)首先寻找太阳直射点所在的纬度数值。图中A点为太阳直射点,其纬度值 等于∠ADC,若没有直接告知,通过相关计算转化求得太阳直射点所在的纬 度数值。(2)计算所求点与太阳直射点的纬度差。若图中B点为所求点,则A、B两点的 纬度差在数值上就是∠ADB。(3)上一步所计算出来的纬度差的余角就是所求点的正午太阳高度。∠FBS= 90°-∠FBE=90°-∠ADB(实用口诀:纬度差的余角或夹角的余角)。(4)若太阳直射点北移,则在昼半球上:始终位于太阳直射点以北任何纬线上的点,其正午太阳高度逐日变大;先位于太阳直射点以北后位于太阳直射点以南的纬线上的点,其正午太阳高 度先变大、后变小,直射那天为90°,为最大;始终位于太阳直射点以南任何纬线上的点,其正午太阳高度逐日变小。(5)某地正午太阳高度的年变化范围位于赤道和北回归线之间:从23.5°增大至47°;位于北回归线和北极圈之间:恒为47°(数值上等于太阳直射点一年内移动的 最大范围);位于北极圈和北极点之间:从47°减小至23.5°。2.图解判断某地昼夜长短及变化的方法关键是看太阳直射点的位置和移动方向。 上图中,箭头代表太阳平行光线,A点为太阳直射点。(1)静态看,若太阳直射点位于北半球,如图中A点,则:北半球昼长夜短,纬度越高昼越长(地方时:日出越早、日落越晚),北极周围有 极昼现象;南半球昼短夜长,纬度越高昼越短(地方时:日出越晚、日落越早),南极周围有 极夜现象;赤道永远昼夜平分;全球非极昼极夜地区的分布关于赤道对称,从南向北白昼变长,同纬度的南北 半球两地昼夜长短反对称,即北半球某地的昼长和南半球同纬度地方的夜长 相等。案例:图示日期,图中四点的白昼由长到短的顺序是:B>A>C>D=12小时。联系:图示日期,图中四点的正午太阳高度由大到小的顺序是:A=90°>C>D>B。(2)动态看,若太阳直射点位于北半球且北移,则:北半球非极昼地区各地昼逐日变长,纬度越高白昼变长幅度越大,北极周围的 极昼范围逐日扩大;南半球非极夜地区各地昼逐日变短,纬度越高白昼变短幅度越大,南极周围的 极夜范围逐日扩大;图中,白昼时长变化幅度由大到小的顺序是:B>A>C>D=0小时。若太阳直射点位于北半球且南移,则:北半球非极昼地区各地昼逐日变短,纬度越高白昼变短幅度越大,北极周围的 极昼范围逐日缩小;南半球非极夜地区各地昼逐日变长,纬度越高白昼变长幅度越大,南极周围的 极夜范围逐日缩小。(3)太阳直射点位于南半球的六个月以及这期间南移和北移的各自3个月可 同样推导。 等太阳高度线的判读(1)含义:等太阳高度线图可以看作是以太阳直射点为中心的俯视图,也就是 昼半球图。下图表示以M点为中心的昼半球图,图中主要信息如下:圆心M点为太阳直射点(地方时12时;H=90°),以M为中心的三个同心圆代表 等太阳高度线,从里向外依次为60°、30°、0°。大圆表示晨昏线(即0°等太阳高度线),弧CAD代表晨线,弧CBD代表昏线,弧 AOB表示赤道的白昼部分(A点地方时6时,B点地方时18时)。N点为北极点,NC弧度或距离和MO相等。 N点外面的小圆表示极昼范围的纬线圈,C点的纬度值和M点的纬度值互余。DN表示地方时为12时、太阳高度≥0°的经线。(2)判读内容①太阳直射点的地理坐标;②太阳高度的分布规律(日影变化规律);③正午太阳高度的分布规律;④地方时、北京时间的计算;⑤正午太阳高度的计算;⑥昼夜长短的变化;⑦推理与图示时间相关的日期(节气)、季节及地理现象。(3)判读方法归纳①圆心为太阳直射点,太阳高度以该点为中心向四周逐渐降低;正午太阳高度 的分布规律是从太阳直射的纬线向南北逐渐降低。通过该点的经线即太阳 直射点所在的经线,地方时为12时;通过该点的纬线即太阳直射点所在的纬线,其正午太阳高度为90°。根据太阳直射点所在的纬线推断太阳直射点所 在的半球及季节,并判断与之相关的地理现象。②在太阳直射点所在的经线上,太阳高度差等于纬度差,据此可以计算某一点的纬度数值;如果太阳直射赤道,则赤道上某点与太阳直射点太阳高度相差多少度,经度就相差多少度;如果太阳没有直射赤道,则太阳直射点所在纬线上某点与太阳直射点的太阳高度相差多少度,经度的差值一定大于太阳高度的差值。③如果等太阳高度线图中没有标注太阳高度的数值,则图中最外侧的大圆圈 上太阳高度为0°,即晨昏圈。一般是太阳直射点所在经线以东最大半圆为昏线,以西最大半圆为晨线。如果图中有标注数值,且最大圆圈不是0°等太阳高 度线,则大圆不是晨昏圈。④由于太阳直射点所在经线上太阳高度南北跨度为180度,当太阳直射赤道 时,此经线最北点为北极,最南点为南极;太阳直射北半球时,最北点在北极点 以南,图上没有南极点;太阳直射南半球时相反。2020年元旦早上6时27分左右,南沙群岛海马滩(10°43'N,117°40'E)迎来中国 领土新年第一缕阳光,上午6时45分左右中国大陆新年第一缕阳光出现在浙 江省温岭石塘镇。下图示意我国大陆最先迎来日出的地方。◆预测考向 1.浙江省温岭不是我国大陆的最东端,却是新年第一缕阳光首照地。请 对此作合理解释。2.结合中国地图册,指出2021年7月1日中国大陆第一缕阳光出现地并说明理 由。3.说出图中甲代表的主要含义。4.当温岭和海马滩的正午太阳高度相同的这一天,比较温岭和海马滩昼夜长 短和日落方位角的主要差异。月球与八大行星一样作自西向东公转,在地球上的观测者可以观测到月球、 地内行星经过太阳表面的天象,且前者比后者经过日面的时间短。下图为甲 地观测到的正午、子夜太阳高度年内变化示意图。完成下题。 1.(2020浙江1月选考,19,2分)若h为11°,则该地夏至日正午太阳高度为 ( )A.18° B.23.5° C.29° D.34.5°解析 本题考查太阳高度的变化规律。据图可知,甲地夏至日出现极昼现象。假设该地的地理纬度为a°N,则其夏至日太阳高度最大值为:[90°-(a°-23.5°)],最小值为:(a°-66.5°),根据题意二者相差11°,可列方程为[90°-(a°-23.5°)]-(a°-66.5°)=11°,求得a=84.5°,然后可得答案为C。C2.[2019浙江4月选考,29(4),3分]阅读材料,完成下列问题。材料 图1为云南省略图。图2为图1中甲地与我国某中学正午太阳高度角之 差的年变化示意图。 图1 图2计算该中学的纬度,说出P至Q时段甲地与该中学直立物正午日影的朝向及长 短变化。答案 20°N;甲地:影子朝北,由短变长;该中学:影子朝南,由长变短。解析 判断纬度应从正午太阳高度找突破点。读图可知,甲地在30°N,某中 学的正午太阳高度在一年中和甲地的差值基本恒定,仅仅有较短的时间差值 较小,其中最小值为3°。由此可以判断:该中学应位于北回归线以南区域;正 午太阳高度差值为3°的日期为夏至日,即图中P点为夏至日。思维链:甲地的纬度→夏至日甲地的正午太阳高度→计算某中学的正午太阳 高度→该中学与太阳直射点的纬度差→λ=20°N或者27°N。计算过程:夏至日,太阳直射点位于北回归线上,列表得:再由“某中学应位于北回归线以南区域”这一推断,得出某中学纬度为20°N。P至Q时段,太阳直射点从北回归线南移至该中学所在纬线。此时段:甲地位 于太阳直射点北侧,且离太阳直射点的位置逐日变远,故其正午日影朝北、由 短变长;该中学位于太阳直射点南侧,且离太阳直射点的位置逐日变近,故其 正午日影朝南、由长变短,到了太阳直射点位于该中学所在纬线时(图示Q 日),正午日影消失、长度为零。知识延伸 思考1:计算出该中学位于20°N,该中学和甲地的纬度差为10°,则当该中学位于太阳直射点北侧的时段(图中的大部分时间),两地的正午太阳高度之差恒 为10°,即图中3上面的图像和纵轴的交点可标字母a,a=10。思考2:一年中任何时间,和甲地的正午太阳高度之差恒为10°的某地所在纬线 的纬度是40°N。思考3:一年中任何时间,和甲地的正午太阳高度之差恒为6.5°的某地所在纬 线的纬度有两个:分别是23.5°和36.5°。思考4:就本题而言,若PQ缩短,意味着该中学所在地点的纬度值朝着23.5°N方 向增大,P点所在日期的高度差变大,高度差最大值变小,而这两个值的和恒等 于13°,即甲地和太阳直射点的纬度差的2倍。3.[2018浙江11月选考,29(4)节选,1分]阅读材料,完成下题。材料一 图Ⅰ为山西省略图。 图Ⅰ 图Ⅱ材料二 图Ⅱ为某中学地理兴趣小组观测日落位置年内变化示意图。α为图 Ⅰ中甲地观测到的年内日落位置变化最大角。计算甲地P、Q两日正午太阳高度角之差。答案 47°。解析 甲地位于北回归线以北,α为图Ⅰ中甲地观测到的年内日落位置变化 最大角,说明P日是一年中白昼最短的一天,为冬至日,Q日是一年中白昼最长 的一天,为夏至日;P、Q两日太阳分别直射南回归线、北回归线,这两日直射 点的纬度差为47°,则这两日正午太阳高度的差也为47°。
第4讲 地球公转运动及其地理意义考点一 公转的特征、黄赤交角和四季五带1.地球公转的方向、速度、周期(1)方向:自西向东。(2)速度:每天移动约59';每年1月初,地球经过近日点,公转速度较快;每年7月 初,地球经过远日点,公转速度较慢。(3)周期:1个恒星年,约为365日6时9分10秒。2.地球公转的轨道、黄赤交角及图示(1)地球公转的轨道及图示 读图要求:①了解地球公转轨道是一个椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上;注意地球在近 日点和远日点的位置、时间和地球公转的速度。②注意地球公转的方向(从地球北极上空看,呈逆时针)和标注“二分二至 日”的时间及位置。 地球的赤道面与黄道面之间的夹角,叫黄赤交角,目前约为23.5°。也可以说, 地轴与黄道面之间的夹角约呈66.5°。(2)黄赤交角及图示读图要求:①能够在图中找到a.赤道面、b.黄道面和c.黄赤交角。②了解黄赤交角约是23.5°,注意地轴与赤道面是垂直的,即地轴与黄道面之 间的夹角约为66.5°。③知道地轴向北延伸所指的恒星是北极星,注意地球自转的方向。(3)黄赤交角与太阳直射点的回归运动 ①当地球运行至a处时,太阳直射点在南回归线(23.5°S)上,这一天为北半球的 冬至日(12月22日前后);②当地球运行至b处时,太阳直射点在赤道上,这一天为北半球的春分日(3月21日前后);③当地球运行至c处时,太阳直射点在北回归线(23.5°N)上,这一天为北半球的 夏至日(6月22日前后);④当地球运行至d处时,太阳直射点在赤道上,这一天,为北半球的秋分日(9月23日前后);⑤当地球又回到a处时,太阳又重新直射南回归线。由于黄赤交角的存在,太阳直射点在南北回归线之间移动。如下图所示: 3.四季变化和五带分布(1)四季变化:地球公转造成地球中纬度地区形成明显的四季变化。四季更替 表现为一年中昼夜长短和正午太阳高度的季节变化。夏季是一年中白昼较 长、正午太阳高度较大的季节;冬季是一年中白昼较短、正午太阳高度较小 的季节;春季和秋季是冬夏两季的过渡季节。(2)五带分布 注:南、北回归线(23.5°S和23.5°N)是太阳光线直射点可能达到的最南和 最北的纬度位置;极圈是昼夜交替现象消失的最大范围的界线,分南、北极圈 (66.5°S和66.5°N)。1.回归年与恒星年的区别一回归年等于365日5时48分46秒,一恒星年等于365日6时9分10秒。恒星年是以某一颗遥远的恒星作为参照物,地球公转的角度为360度,是地球 公转的真正周期。回归年以太阳作为参照物。太阳直射点是在南北回归线之间来回移动的,一个回归年即从(均以北半球为例)春分(太阳直射赤道)开始,经过夏至(太阳直射北回归线)、秋分(太阳直射赤道)、冬至(太阳直射南回归线),再回到下一次春分所用的时间,这期间太阳公转了359度多一点,所以所用时间也要少一点。我们常说一年有365天,这是人们在地球上长期观测太阳运动得到的结论,即一个回归年。2.每年1月初,地球经过近日点,公转速度较快。这个“速度”是角速度还是 线速度?容易受地球自转速度的影响,很多人误认为地球经过近日点时线速度较快。 在地球公转运动中,可以将地球看作一个质点,故地球公转的角速度和线速度 是同步的,要快都快,要慢都慢,这一点和地球自转的角速度、线速度有区别。具体可结合下图并根据开普勒第二定律(面积定律:即在相等时间内,太阳和 运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的)予以区分。结论:每年1月初, 地球经过近日点,公转速度较快。这个速度既指角速度、又指线速度。 3.二至日与近日点、远日点的日期是否相同?二至日指冬至日(12月22日前后)和夏至日(6月22日前后)。地球公转经过近 日点的时间为1月初、经过远日点的时间为7月初。所以冬至日与近日点、 夏至日与远日点时间上相差十几天。4.若黄赤交角变大3°,则地球上的五带均增加3°观点错误。五带(见下图)又称天文气候带,是地球上热带、南北温带和南北寒带的总 称。根据有无太阳直射和有无极昼极夜现象等天文特点来划分,其中以南、 北回归线作为热带和南、北温带的天文界线,南、北极圈作为南、北温带和 南、北寒带的天文界线。热带的显著特征是有太阳直射,南、北寒带的显著 特征是有极昼极夜现象。 若黄赤交角变大3°,则南北回归线的纬度数值为26.5°,热带的范围为53°,比目 前增加6°;南北极圈的纬度数值为63.5°,南、北寒带范围均比目前增加3°,但 南、北温带的范围比目前缩小6°。 黄赤交角变化带来的具体影响 考点二 正午太阳高度 太阳相对于地平面的高度角叫太阳高度,太阳高度的最大值为90°。各 地太阳高度在地方时正午12时最大,称为正午太阳高度。正午太阳高度的时空分布规律要紧扣太阳直射点的位置。太阳直射点的地 方时为12时时,太阳高度为90°,即正午太阳高度。从静态角度看,太阳直射点所在经线的昼半球部分的太阳高度均属于当天的 正午太阳高度,其分布的主要特征如下:近大远小:正午太阳高度在太阳光直射的纬线上最大,达到90°,沿着经线向南、北两侧逐渐降低。等距等角:与太阳直射点纬度差相等的两地,正午太阳高度相等。 1.正午太阳高度的季节变化规律(1)夏至日:北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中最大,赤道及整 个南半球正午太阳高度达到一年中最小。(2)冬至日:南回归线及其以南地区正午太阳高度达到一年中最大,赤道及整 个北半球正午太阳高度达到一年中最小。(3)太阳直射点从夏至日移向冬至日期间①北回归线及其以北地区:正午太阳高度逐日变小;②南北回归线之间的地区:正午太阳高度先逐日变大,达到90°后,再逐日变小;③南回归线及其以南地区:正午太阳高度逐日变大。(4)太阳直射点从冬至日移向夏至日期间①北回归线及其以北地区:正午太阳高度逐日变大;②南北回归线之间的地区:正午太阳高度先逐日变大,达到90°后,再逐日变小;③南回归线及其以南地区:正午太阳高度逐日变小。2.正午太阳高度的纬度变化规律(1)同一天,同一纬线上各地的正午太阳高度相同。(2)太阳直射点所在纬线的正午太阳高度为90°,由该纬线分别向南、北两侧 递减。(3)与太阳直射点所在纬线纬度间隔相等的两条纬线上的正午太阳高度相 同。(4)南北回归线之间的地区,太阳直射时正午太阳高度最大,一年有两次直射 现象。南北回归线上的地区一年只有一次直射现象。3.正午太阳高度的计算计算公式:正午太阳高度=90°-β(β为当地纬度和太阳直射点纬度的差值,β采 用同一半球相减、不同半球相加的原则,永远取正值)。口诀:纬度差的余角(或:夹角的余角),夹角就是所求点和太阳直射点的纬度差。4.正午太阳高度的应用(1)确定地方时:当某地太阳高度达一天中的最大值时,日影最短,当地的地方 时是12时。(2)确定房屋的朝向:北回归线以北地区正午太阳位于南方,为了获得更充足 的光照,房屋坐北朝南;南回归线以南地区正午太阳位于北方,为了获得更充 足的光照,房屋坐南朝北。(3)确定当地的地理纬度:当太阳直射点位置一定时,可根据两地纬度差多少 度,正午太阳高度就差多少度的规律,判断该地区纬度高低;根据某地某日(二 分二至日)正午太阳高度,可判断该地区纬度高低。(4)判断日影长短及方向:太阳直射点上,物体的影子缩短为0。正午太阳高度 越大,日影越短;反之,日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。 (以下二至日皆就北半球而言)日影永远朝向背离太阳的方向,北回归线以北的地区,正午的日影全年朝向正北(北极点除外),冬至日日影最长,夏至日日影最短;南回归线以南的地区,正午的日影全年朝向正南(南极点除外),夏至日日影最长,冬至日日影最短;南北回归线之间的地区,正午日影夏至日朝向正南,冬至日朝向正北,太阳直射时日影最短(等于0)。(5)确定楼间距、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,若南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度 为H,则最小楼间距L=h×cotH。如下图:(6)计算太阳能热水器的安装角度: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倾角,使集热板与太阳光成直角。集热板与楼顶 平面之间的夹角(α)和当天的正午太阳高度(H)互余,即α+H=90°时效果最佳。 如下右图: 5.等太阳高度线图的判读等太阳高度线图是用等太阳高度线(由太阳高度相等的各点连接而成的线) 反映某一时刻太阳高度在全球或部分区域分布状况的图示,实质上可以看作 是以太阳直射点为中心的俯视图。 (1)等太阳高度线图的中心点为太阳直射点(两条信息:地方时为12点,正午太 阳高度为90°)。(2)当等太阳高度线图反映太阳高度在全球的分布状况时,图中最大的圆圈就 是晨昏线(太阳高度为0°),上图中所示的半球全部为昼半球。太阳直射经线 以东最大的半圆为昏线,以西最大的半圆为晨线(四条地方时信息:晨线与赤 道的交点为6时,昏线与赤道的交点为18时,晨昏线交点有两个,如图中A点0 时、B点12时)。(3)太阳直射经线上点的太阳高度就是该点的正午太阳高度,正午太阳高度相 差多少度,纬度就相差多少度。(4)在太阳直射的纬线上(赤道除外),经度的差值一定大于太阳高度的差值。 因为该纬线(赤道除外)这一天一定昼长夜短,故上午时间长度超过6个小时, 经度差超过90°,但太阳高度差恰好为90°。(5)当太阳直射赤道时,直射经线的最北点为北极点,最南点为南极点。(6)当太阳直射点位于北半球某点时,直射经线的最北点为北极点,最南点为 地方时12点的经线与晨昏线的交点。最北点和地方时0点的经线与晨昏线的 交点之间的纬度差在数值上等于直射点为纬度数值。 1.各地正午太阳高度的年变化幅度均为47°观点错误,不同地区正午太阳高度的年变化幅度不同,分析如下:(1)南北回归线之间地区的正午太阳高度年变化幅度:赤道上为23.5°,回归线 上为47°,从赤道向回归线,由23.5°增大到47°。结论:纬度越高,正午太阳高度 年变化幅度越大。(2)回归线与极圈之间地区的正午太阳高度年变化幅度:各纬度正午太阳高度 年变化幅度相同,和太阳直射点移动的幅度相同。结论:正午太阳高度的年变 化幅度均为47°。(3)极圈以内地区的正午太阳高度年变化幅度(仅考虑正午太阳高度≥0°这一条件):极圈上为47°,极点上为23.5°,从极圈向极点,由47°降低至23.5°。结论: 纬度越高,正午太阳高度年变化幅度越小。2.正午太阳高度与房间内光照面积和遮阴面积的关系以北半球中纬度(如浙江境内某地)南北朝向的房屋为例:(1)太阳直射点从冬至日移向夏至日期间正午太阳高度逐日增大→房间内光照面积逐日缩小→房间内相应的遮阴面 积逐日增大。(2)太阳直射点位于北回归线这一天正午太阳高度达到一年中的最大值→房间内光照面积最小→房间内相应的 遮阴面积最大。(3)太阳直射点从夏至日移向冬至日期间正午太阳高度逐日减小→房间内光照面积逐日增大→房间内相应的遮阴面 积逐日缩小。(4)太阳直射点位于南回归线这一天正午太阳高度达到一年中的最小值→房间内光照面积最大→房间内相应的 遮阴面积最小。 1.正午太阳高度变化规律 2.等太阳高度线图的应用 考点三 昼夜长短 由于黄赤交角的存在,地球上除赤道外各地的昼夜长短在一年中都在发 生变化。昼夜长短的分布和变化与太阳直射点的位置和移动方向密切相 关。下面的图a、图b、图c分别示意夏至日、冬至日和春秋分日的全球昼夜 分布状况(阴影部分表示黑夜)。1.昼夜长短的变化规律(1)昼夜长短的空间变化规律①太阳直射点所在半球昼长夜短,纬度越高,昼越长夜越短;另一半球相反。②当太阳直射点向北移动时,则北半球昼渐长、夜渐短,北极附近极昼范围逐 渐扩大。③当太阳直射点向南移动时,则南半球昼渐长、夜渐短,南极附近极昼范围逐 渐扩大。④赤道与极圈之间,纬度越高,昼夜长短的变化幅度越大;赤道上,终年昼夜平 分,昼夜长短变化幅度为零;极圈及其高纬度方向区域内,有极昼极夜现象,昼夜长短变化幅度为24小时。(2)昼夜长短的时间变化规律①夏至日:北半球各地昼最长、夜最短,北极圈及其以北地区出现极昼现象; 南半球相反。②冬至日:南半球各地昼最长、夜最短,南极圈及其以南地区出现极昼现象; 北半球相反。③春秋分日:全球各地昼夜等长,各为12小时。④北半球夏半年:北半球各地昼长、夜短,纬度越高昼越长,北极圈内出现极 昼现象;南半球相反。⑤北半球冬半年:北半球各地昼短、夜长,纬度越高夜越长,北极圈内出现极 夜现象;南半球相反。⑥从夏至日到冬至日的半年(即太阳直射点向南移动的半年):北半球各地昼渐短、夜渐长;有昼夜交替的区域,纬度越高昼夜长短的变化幅度越大;北极圈内若有极昼现象,则极昼范围逐日缩小,若有极夜现象,则极夜范围逐日扩大;南半球相反。⑦从冬至日到次年夏至日的半年(即太阳直射点向北移动的半年):北半球各 地昼渐长、夜渐短;有昼夜交替的区域,纬度越高昼夜长短的变化幅度越大; 北极圈内若有极昼现象,则极昼范围逐日扩大,若有极夜现象,则极夜范围逐日缩小;南半球相反。以上可概括为:太阳直射赤道,全球各地昼夜平分;太阳直射点在哪一半球,则 该半球处于夏半年,昼长夜短;太阳直射点向北回归线(南回归线)移,则北半球 (南半球)昼渐长,夜渐短。由于大气的散射作用,实际昼长比理论昼长要长。2.昼夜长短、日出日落地方时的计算(1)根据昼(夜)弧所跨经度数计算昼长(单位:小时)=昼弧所跨经度数/15夜长(单位:小时)=夜弧所跨经度数/15(2)根据日出、日落地方时计算昼长=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2夜长=(24-日落时间)×2=日出时间×2(3)昼夜长短的判断应注意以下几点①赤道上终年昼夜平分,均为12小时,地方时6时日出、18时日落。②春、秋分日,全球各地昼夜平分,均为12小时,日出、日落地方时同上。③同一天,同一纬线上各地的昼夜长短相等。④南、北半球纬度数相同的地区昼夜长短“反对称”分布,即北半球各地的 昼长与南半球相同纬度数地点的夜长相等,如30°N的昼长等于30°S的夜长。⑤除春、秋分日外,有昼夜交替的区域,纬度越高,昼夜差的绝对值越大。3.太阳视运动与影子 (1)太阳升落的方向及正午太阳的位置①太阳直射北半球时,全球非极昼极夜地区任何一地的太阳都是东北升、西 北落。②太阳直射南半球时,全球非极昼极夜地区任何一地的太阳都是东南升、西南落。③太阳直射赤道时,全球太阳都是东升、西落。④太阳直射点以北地区,正午太阳总在正南。太阳直射点以南地区,正午太阳 总在正北。⑤北极点上空的太阳总在南方的天空,南极点上空的太阳总在北方的天空。(2)日出、日落时日影朝向①在春秋分日,日出时日影朝西,日落时日影朝东。②北半球夏半年,全球非极昼极夜地区任何一地的日出时日影都朝向西南、 日落时日影都朝向东南。③北半球冬半年,全球非极昼极夜地区任何一地的日出时日影都朝向西北,日 落时日影都朝向东北。 1.除春、秋分日之外,太阳直射点所在纬线的白昼达到当地一年中最长观点错误。除春、秋分日之外,太阳直射点所在纬线的正午太阳高度达到当地一年中最 大,为90°,但白昼最长的那天一定是太阳直射在同半球回归线的那天。如赤 道至北回归线之间的任何区域(不含赤道,含北回归线),一年中白昼最长的一 天就是太阳直射北回归线的一天,即北半球夏至日(6月22日前后),如太阳直 射15°N并有向北移动趋势的这天,15°N上任何一点均昼长夜短,且白昼将持 续变长。2.北半球各地的正午太阳一定位于当地正南天空观点错误。要从该地和太阳直射点位置的角度进行分类比较:(1)位于北半球且位于太阳直射点以北区域各地的正午太阳一定位于当地正 南天空。(2)位于北半球且位于太阳直射点上同纬线各地的正午太阳一定位于当地的 天顶。(3)位于北半球且位于太阳直射点以南区域各地的正午太阳一定位于当地正 北天空。3.关于昼长和昼变长的理解昼长就是昼长时间大于夜长,即太阳直射点在北半球的6个月内,北半球非极 昼区域均昼长夜短,纬度越高昼越长。昼变长就是今天的昼长时间大于昨天,即太阳直射点朝北移动的6个月内,北 半球非极昼、极夜区域均昼变长夜变短。 1.昼夜长短的季节变化规律 2.太阳视运动判读 昼夜长短与正午太阳高度变化规律的应用◆典题例证 假期里,小明同学外出旅游。某日早晨小明拍摄了日出的照片,随即发到微信 朋友圈。在天津(117°E,39°N)的爸爸和在国外甲城市出差的妈妈马上做出了 回复(下图)。结合图文材料,回答下面两题。 1.(2019天津文综,10,4分)小明拍摄日出照片时所在的城市最可能是 ( )A.呼和浩特(112°E,40°N) B.兰州(104°E,36°N)C.杭州(120°E,30°N) D.南宁(108°E,23°N)D2.(2019天津文综,11,4分)据图文信息,可以推测出甲城市的 ( )A.纬度位置 B.经度位置C.当天日落的方向 D.当日正午太阳高度C解析 本题组以小明同学与父母微信朋友圈对话为材料,考查了地 方时、昼夜长短变化和日出日落方位判断的相关知识;做题时要强化从图片 材料中获取和解读信息、调动和运用知识的能力;根据地方时、昼夜长短变 化、日出日落方位的判断方法和材料中的信息综合分析,体现了综合思维的 学科素养;根据图文信息和储备知识推测城市的位置和日落方向,蕴含了尊重 自然规律观和科学探究观。第1题,据图中小明发朋友圈的时间(7时29分)、 爸爸回复的时间(7时31分)和天津的经纬度位置分析可知,此时太阳直射点在 南半球,且小明和爸爸所在城市同时位于晨线上,小明所在城市位于天津的东 北方向或西南方向,呼和浩特位于天津西北方向,A项错误;杭州位于天津东南方向,C项错误;小明和爸爸所在城市日出时间(北京时间)相差2分钟,而兰州 与天津的经度相差13°,地方时相差52分钟,不符合实际,B项错误;所以,小明所 在城市最可能是南宁,D项正确。第2题,据图文信息分析可知,天津的日出时 间为7时31分,说明此时北半球昼短夜长,太阳直射点在南半球,除极昼极夜区 外,全球各地的日落方位均为西南,所以,可以推测出甲城市当天日落的方向, C项正确。家住南京(118°46'E,32°03'N)的小明每天早晨沿着玄武湖边绿道跑步锻炼。 据此回答下题。3.若不考虑天气因素,小明想要做到每天都在日出时出发跑步,有关其出发时 间(北京时间)的叙述,正确的是 ( )A.3月1日到5月1日出发时间推迟B.4月1日到6月1日出发时间提前C.5月1日到7月1日出发时间推迟D.6月1日到8月1日出发时间提前B解析 每年冬至日(12月22日前后)至次年夏至日(6月22日前后),北半球 各地昼长逐渐变长,南京日出时间提前,小明出发时间提前;每年夏至日至冬 至日,北半球各地昼长逐渐变短,南京日出时间推迟,小明出发时间推迟。故B 正确。 位于我国某市(纬度约21.5°N)的小刚家准备在某楼盘北楼买房,楼高45米,楼 层高3米,楼间距30米,楼后有一露天停车场。完成下面两题。4.小刚的妈妈不想买太高的楼层,又担心冬季正午室内晒不到太阳,那么小刚 家最好买 ( )A.3楼 B.4楼 C.5楼 D.6楼D5.小刚的爸爸想在露天停车场买一个停车位,现在只有甲、乙、丙、丁四个 车位空置,他怕夏天车被晒时间太长,最好选择 ( )A.甲车位 B.乙车位 C.丙车位 D.丁车位C解析 本题组以生活中购房选楼层和露天停车场选位置为背景,主 要考查正午太阳高度变化规律在现实生活中的应用,侧重于考查学生的地理 实践力。第4题,只要北楼冬至日的正午没有被南楼遮挡阳光,就符合要求。 计算该市全年最小正午太阳高度,即冬至日的正午太阳高度为45°,结合材料 “楼间距30米”,可计算北楼15米以下均会被南楼挡住正午阳光,所以选择6 楼能同时满足“楼层既没有太高,冬季正午室内又可以晒到太阳”这一组合 式条件。故选D。第5题,夏天,该城市的正午太阳高度较大,故离该楼盘北楼 近的甲、丙位的遮阴时间较长,其中丙车位因位于正中间,遮阴时间会更长, 应为最佳选择。故选C。◆跟踪训练 下图示意某开发商计划分别在北京(约40°N)和长沙(约28°N)开发的楼盘,两 地楼盘朝向、楼高和户型相同。据此完成下面两题。 1.冬季卧室采光条件最好的是 ( )A.北京北卧室 B.长沙北卧室C.北京南卧室 D.长沙南卧室解析 冬季我国各地正午太阳高度较小,纬度越高正午太阳高度越小,昼 长越短。两地南卧室朝阳,采光条件好。长沙纬度比北京低,昼长更长,正午 太阳高度更大,采光条件更好。故选D。D2.楼盘规划设计图(甲图)在北京没有通过审批,被要求修改。最终的修改方 案可能是 ( )A.扩大南北两侧楼间距 B.降低北侧楼房的高度C.缩小南北两侧楼间距 D.降低南侧楼房的高度解析 该设计图在北京没有通过审批的原因最可能是南北两侧楼间距 较小,导致北侧楼房采光条件差。为了解决此问题,可扩大楼间距或降低南侧 楼房高度。从图中可以看出楼盘南北两侧都是道路,不能侵占,故采用D项所 述修改方案的可能性大。故选D。D天津广播电视塔(简称“天塔”)高度约415米。读图文材料,回答下面两题。 图Ⅰ “天塔”景观照片 图Ⅱ “天塔”位置示意图3.拍摄到该照片的时间(北京时间)最可能介于 ( )A.5:00~7:00 B.8:00~10:00C.12:00~14:00 D.15:00~17:00解析 本题考查读图能力和地球运动知识。对比地理景观图和位置示 意图可以判定,“天塔”影子此时朝向西北方向,说明太阳位于该地的东南方 位,结合太阳一天中的位置变化可知,此时应是当地上午,天津的地方时接近 北京时间,故B项正确;图中“天塔”影长较短,说明太阳高度较大,故不应是 在日出前后,A项错误;12点以后太阳位于偏西方位,影子应朝向东北,C、D项 错误。B4.拍摄到该照片的日期最可能介于 ( )A.1月15日到2月15日 B.3月1日到3月30日C.5月15日到6月15日 D.10月1日到10月30日C解析 本题考查地球运动知识。结合上题分析,“天塔”的影长可以通 过比例尺计算得出大约为200米,“天塔”高415米,说明该日天津太阳高度较 大,此时并非正午,正午日影应更短,即太阳高度应更大,天津位于40°N附近,太 阳高度较大的时间应是太阳直射点位置靠近北回归线的时段,即靠近夏至日, C项正确;A、B、D项太阳直射点位于赤道附近及其以南,即天津的正午太阳 高度小于60°,影长应长于415/1.732≈240米,故均不正确。 下图所示区域为地球某日的夜半球,A点为圆心。读图完成下面四题。5.A点的坐标是 ( )A.10°S,100°W B.10°N,80°EC.10°N,100°W D.10°S,80°ED解析 图示半球为夜半球,结合赤道的弯曲情况可判断此时太阳直射点 是A点的对跖点,故北纬80°以北地区出现极昼现象。A点与Y点、A点与X点 之间弧度均为90°,A点的纬度为10°S。继续推导,A点与Y点位于同一经线圈, A点与X点位于同一条经线上,Y点位于100°W上,则A点位于80°E。A点的坐 标是(10°S,80°E)。故选D。6.该日,A点的正午太阳高度是 ( )A.90° B.80° C.70° D.66.5°解析 A点的纬度为10°S,太阳直射点是A点的对跖点,则太阳直射点的纬 度是10°N,根据“夹角的余角”可计算该日A点的正午太阳高度为70°。故选 C。C7.此时北京时间是 ( )A.2点20分 B.2点40分C.14点20分 D.14点40分解析 题目等价于“80°E的地方时为0:00,求120°E的地方时”。经度差 40°,时间差2小时40分,所以120°E的地方时为2:40。故选B。B8.P点在Y点的 ( )A.东北方向 B.东南方向C.西北方向 D.西南方向解析 图示半球为夜半球,P点在昏线上,Y点的地方时为12时,故P点在Y 点的东侧;Y点为晨线和昏线的交点,Y点所在纬线以南处于极夜,P点有昼夜 交替现象,Y、P两点均在南半球,故P点的纬度更低。所以P点在Y点的东北 方向。故选A。A◆技法归纳 1.图解判断某地正午太阳高度大小及变化的方法关键看太阳直射点的位置和移动方向。 上图中,箭头代表太阳平行光线,A点为太阳直射点,求B点的正午太阳高度,即∠FBS。(1)首先寻找太阳直射点所在的纬度数值。图中A点为太阳直射点,其纬度值 等于∠ADC,若没有直接告知,通过相关计算转化求得太阳直射点所在的纬 度数值。(2)计算所求点与太阳直射点的纬度差。若图中B点为所求点,则A、B两点的 纬度差在数值上就是∠ADB。(3)上一步所计算出来的纬度差的余角就是所求点的正午太阳高度。∠FBS= 90°-∠FBE=90°-∠ADB(实用口诀:纬度差的余角或夹角的余角)。(4)若太阳直射点北移,则在昼半球上:始终位于太阳直射点以北任何纬线上的点,其正午太阳高度逐日变大;先位于太阳直射点以北后位于太阳直射点以南的纬线上的点,其正午太阳高 度先变大、后变小,直射那天为90°,为最大;始终位于太阳直射点以南任何纬线上的点,其正午太阳高度逐日变小。(5)某地正午太阳高度的年变化范围位于赤道和北回归线之间:从23.5°增大至47°;位于北回归线和北极圈之间:恒为47°(数值上等于太阳直射点一年内移动的 最大范围);位于北极圈和北极点之间:从47°减小至23.5°。2.图解判断某地昼夜长短及变化的方法关键是看太阳直射点的位置和移动方向。 上图中,箭头代表太阳平行光线,A点为太阳直射点。(1)静态看,若太阳直射点位于北半球,如图中A点,则:北半球昼长夜短,纬度越高昼越长(地方时:日出越早、日落越晚),北极周围有 极昼现象;南半球昼短夜长,纬度越高昼越短(地方时:日出越晚、日落越早),南极周围有 极夜现象;赤道永远昼夜平分;全球非极昼极夜地区的分布关于赤道对称,从南向北白昼变长,同纬度的南北 半球两地昼夜长短反对称,即北半球某地的昼长和南半球同纬度地方的夜长 相等。案例:图示日期,图中四点的白昼由长到短的顺序是:B>A>C>D=12小时。联系:图示日期,图中四点的正午太阳高度由大到小的顺序是:A=90°>C>D>B。(2)动态看,若太阳直射点位于北半球且北移,则:北半球非极昼地区各地昼逐日变长,纬度越高白昼变长幅度越大,北极周围的 极昼范围逐日扩大;南半球非极夜地区各地昼逐日变短,纬度越高白昼变短幅度越大,南极周围的 极夜范围逐日扩大;图中,白昼时长变化幅度由大到小的顺序是:B>A>C>D=0小时。若太阳直射点位于北半球且南移,则:北半球非极昼地区各地昼逐日变短,纬度越高白昼变短幅度越大,北极周围的 极昼范围逐日缩小;南半球非极夜地区各地昼逐日变长,纬度越高白昼变长幅度越大,南极周围的 极夜范围逐日缩小。(3)太阳直射点位于南半球的六个月以及这期间南移和北移的各自3个月可 同样推导。 等太阳高度线的判读(1)含义:等太阳高度线图可以看作是以太阳直射点为中心的俯视图,也就是 昼半球图。下图表示以M点为中心的昼半球图,图中主要信息如下:圆心M点为太阳直射点(地方时12时;H=90°),以M为中心的三个同心圆代表 等太阳高度线,从里向外依次为60°、30°、0°。大圆表示晨昏线(即0°等太阳高度线),弧CAD代表晨线,弧CBD代表昏线,弧 AOB表示赤道的白昼部分(A点地方时6时,B点地方时18时)。N点为北极点,NC弧度或距离和MO相等。 N点外面的小圆表示极昼范围的纬线圈,C点的纬度值和M点的纬度值互余。DN表示地方时为12时、太阳高度≥0°的经线。(2)判读内容①太阳直射点的地理坐标;②太阳高度的分布规律(日影变化规律);③正午太阳高度的分布规律;④地方时、北京时间的计算;⑤正午太阳高度的计算;⑥昼夜长短的变化;⑦推理与图示时间相关的日期(节气)、季节及地理现象。(3)判读方法归纳①圆心为太阳直射点,太阳高度以该点为中心向四周逐渐降低;正午太阳高度 的分布规律是从太阳直射的纬线向南北逐渐降低。通过该点的经线即太阳 直射点所在的经线,地方时为12时;通过该点的纬线即太阳直射点所在的纬线,其正午太阳高度为90°。根据太阳直射点所在的纬线推断太阳直射点所 在的半球及季节,并判断与之相关的地理现象。②在太阳直射点所在的经线上,太阳高度差等于纬度差,据此可以计算某一点的纬度数值;如果太阳直射赤道,则赤道上某点与太阳直射点太阳高度相差多少度,经度就相差多少度;如果太阳没有直射赤道,则太阳直射点所在纬线上某点与太阳直射点的太阳高度相差多少度,经度的差值一定大于太阳高度的差值。③如果等太阳高度线图中没有标注太阳高度的数值,则图中最外侧的大圆圈 上太阳高度为0°,即晨昏圈。一般是太阳直射点所在经线以东最大半圆为昏线,以西最大半圆为晨线。如果图中有标注数值,且最大圆圈不是0°等太阳高 度线,则大圆不是晨昏圈。④由于太阳直射点所在经线上太阳高度南北跨度为180度,当太阳直射赤道 时,此经线最北点为北极,最南点为南极;太阳直射北半球时,最北点在北极点 以南,图上没有南极点;太阳直射南半球时相反。2020年元旦早上6时27分左右,南沙群岛海马滩(10°43'N,117°40'E)迎来中国 领土新年第一缕阳光,上午6时45分左右中国大陆新年第一缕阳光出现在浙 江省温岭石塘镇。下图示意我国大陆最先迎来日出的地方。◆预测考向 1.浙江省温岭不是我国大陆的最东端,却是新年第一缕阳光首照地。请 对此作合理解释。2.结合中国地图册,指出2021年7月1日中国大陆第一缕阳光出现地并说明理 由。3.说出图中甲代表的主要含义。4.当温岭和海马滩的正午太阳高度相同的这一天,比较温岭和海马滩昼夜长 短和日落方位角的主要差异。月球与八大行星一样作自西向东公转,在地球上的观测者可以观测到月球、 地内行星经过太阳表面的天象,且前者比后者经过日面的时间短。下图为甲 地观测到的正午、子夜太阳高度年内变化示意图。完成下题。 1.(2020浙江1月选考,19,2分)若h为11°,则该地夏至日正午太阳高度为 ( )A.18° B.23.5° C.29° D.34.5°解析 本题考查太阳高度的变化规律。据图可知,甲地夏至日出现极昼现象。假设该地的地理纬度为a°N,则其夏至日太阳高度最大值为:[90°-(a°-23.5°)],最小值为:(a°-66.5°),根据题意二者相差11°,可列方程为[90°-(a°-23.5°)]-(a°-66.5°)=11°,求得a=84.5°,然后可得答案为C。C2.[2019浙江4月选考,29(4),3分]阅读材料,完成下列问题。材料 图1为云南省略图。图2为图1中甲地与我国某中学正午太阳高度角之 差的年变化示意图。 图1 图2计算该中学的纬度,说出P至Q时段甲地与该中学直立物正午日影的朝向及长 短变化。答案 20°N;甲地:影子朝北,由短变长;该中学:影子朝南,由长变短。解析 判断纬度应从正午太阳高度找突破点。读图可知,甲地在30°N,某中 学的正午太阳高度在一年中和甲地的差值基本恒定,仅仅有较短的时间差值 较小,其中最小值为3°。由此可以判断:该中学应位于北回归线以南区域;正 午太阳高度差值为3°的日期为夏至日,即图中P点为夏至日。思维链:甲地的纬度→夏至日甲地的正午太阳高度→计算某中学的正午太阳 高度→该中学与太阳直射点的纬度差→λ=20°N或者27°N。计算过程:夏至日,太阳直射点位于北回归线上,列表得:再由“某中学应位于北回归线以南区域”这一推断,得出某中学纬度为20°N。P至Q时段,太阳直射点从北回归线南移至该中学所在纬线。此时段:甲地位 于太阳直射点北侧,且离太阳直射点的位置逐日变远,故其正午日影朝北、由 短变长;该中学位于太阳直射点南侧,且离太阳直射点的位置逐日变近,故其 正午日影朝南、由长变短,到了太阳直射点位于该中学所在纬线时(图示Q 日),正午日影消失、长度为零。知识延伸 思考1:计算出该中学位于20°N,该中学和甲地的纬度差为10°,则当该中学位于太阳直射点北侧的时段(图中的大部分时间),两地的正午太阳高度之差恒 为10°,即图中3上面的图像和纵轴的交点可标字母a,a=10。思考2:一年中任何时间,和甲地的正午太阳高度之差恒为10°的某地所在纬线 的纬度是40°N。思考3:一年中任何时间,和甲地的正午太阳高度之差恒为6.5°的某地所在纬 线的纬度有两个:分别是23.5°和36.5°。思考4:就本题而言,若PQ缩短,意味着该中学所在地点的纬度值朝着23.5°N方 向增大,P点所在日期的高度差变大,高度差最大值变小,而这两个值的和恒等 于13°,即甲地和太阳直射点的纬度差的2倍。3.[2018浙江11月选考,29(4)节选,1分]阅读材料,完成下题。材料一 图Ⅰ为山西省略图。 图Ⅰ 图Ⅱ材料二 图Ⅱ为某中学地理兴趣小组观测日落位置年内变化示意图。α为图 Ⅰ中甲地观测到的年内日落位置变化最大角。计算甲地P、Q两日正午太阳高度角之差。答案 47°。解析 甲地位于北回归线以北,α为图Ⅰ中甲地观测到的年内日落位置变化 最大角,说明P日是一年中白昼最短的一天,为冬至日,Q日是一年中白昼最长 的一天,为夏至日;P、Q两日太阳分别直射南回归线、北回归线,这两日直射 点的纬度差为47°,则这两日正午太阳高度的差也为47°。
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