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高中地理湘教版 (2019)选择性必修1 自然地理基础第二节 地球的公转学案
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这是一份高中地理湘教版 (2019)选择性必修1 自然地理基础第二节 地球的公转学案，共12页。学案主要包含了学习目标，注意提示，跟踪练习，方法技巧心得，归纳总结，规律总结等内容，欢迎下载使用。
1.2 地球的公转
【学习目标】1．了解地球公转的轨道形状、方向、周期和速度。通过绘制黄赤交角和太阳直射点移动轨迹示意图，掌握太阳直射点的移动规律。
2．比较太阳高度和正午太阳高度，理解正午太阳高度的空间和时间分布规律。
【重难点】 理解地球公转产生的地理意义。
一、地球公转
概念：地球绕______运行，其路径叫公转轨道。地球公转轨道是一个近似于正圆的_______，太阳位于________________上。
基本特点：
（1）公转方向: ，北极上空看，_____时针方向旋转。南极上空看，_____时针方向旋转。
（2）公转周期
恒星年：地球公转一周所需要的时间。365天_______时______分______秒。
(3)公转速度
近日点：______月初，日地距离：1.471亿km，角速度、线速度___________。
远日点：______月初，日地距离：1.521亿km，角速度、线速度____________。
【注意提示】 近、远日点与冬、夏至日的区别：①时间上的区别：近日点为1月初，冬至日为12月22日左右；远日点为7月初，夏至日为6月22日。②在公转轨道上的区别：近日点的位置较冬至日靠东，远日点位置较夏至日靠东。
【跟踪练习】
例１：下图为地球公转轨道示意图。读图回答(1)～(2)题。
(1)地球从甲运行到乙期间，重庆的正午太阳高度( )
A逐渐减小 B逐渐增大 C先减小后增大 D先增大后减小
(2)当地球在甲位置时( )
A．黄河流域进入汛期 B．南极昆仑站正值极夜
C．三峡水库处于蓄清期 D．潘帕斯草原处于枯黄期
二、黄赤交角及其影响
1．定义：黄道面与赤道面之间的夹角。
2．角度关系：
(1)地轴总是与赤道面垂直，地轴与黄道面的夹角约为66.5°，与黄赤交角二者互余。
(2)南北回归线的度数＝黄赤交角的度数；南北极圈度数＝90°－黄赤交角度数。
3．黄赤交角的影响：
(1)决定太阳直射点在南北回归线之间的回归运动，移动规律如下图所示：
太阳直射点在南北回归线之间往返运动一周需要的时间为365日5时48分46秒，叫作一个回归年。
(2)决定回归线和极圈的纬度：
黄赤交角的度数＝南、北回归线的纬度。
极圈的纬度＝90°－黄赤交角的度数。
3．黄赤交角变化的影响
当黄赤交角变化时，回归线和极圈的度数就发生相应变化，从而引起直射点移动范围和五带范围的变化。其变化规律如下表所示：
【方法技巧心得】
黄赤交角变化带来的影响分析
理解黄赤交角的变化带来的影响，关键是理解几种数据间的关系。如图：
1.α＝黄赤交角＝回归线的纬度数＝1/2太阳直射点移动的纬度范围＝1/2热带范围。
2.β＝90°－2α＝北(南)温带范围。
3.μ＝α＝90°－极圈的纬度数＝1/2晨昏线移动的纬度范围＝北(南)寒带的范围。
由此可见，黄赤交角的变大或变小将导致上述一系列现象的变化。
例2：读图5－6，完成(1)～(2)题。
(1)若EF为赤道，P点出现极昼现象，则太阳直射的范围是( ) A．0°～20°N B．0°～20°S
C．20°N～23°26′N D．20°S～23°26′S
(2)若EF为地球公转轨道平面，PQ为地轴，下列变化可信的是( )
A．福州冬季均温升高
B．北温带范围变小
C．全球极夜范围扩大
D．悉尼(约34°S)夏季昼变长
三、地球自转的地理意义
（一）正午太阳高度的变化
1、正午太阳高度的变化
（1）太阳高度角：太阳光线与______________之间的夹角（太阳在当地的仰角）。
（2）正午太阳高度角：一天中太阳高度最______值出现在正午。
（3）正午太阳高度的纬度分布规律：由 所在纬度向 递减。春、秋分日：太阳直射在 ，正午太阳高度由 ；夏至日：太阳直射在 ，正午太阳高度由 ；冬至日：太阳直射在 ，正午太阳高度由 ；
（4）正午太阳高度的时间分布规律：离 越近，正午太阳高度越大。北回归线及其以北地区 日达到最大值， 日达到最小值。南回归线及其以南地区 日达到最大值， 日达到最小值。南北回归线之间的地区每年有 次太阳直射。
【归纳总结】
①纬度分布:同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
②季节变化
【规律总结】：“立竿见影”，近大远小，来增去减
2．正午太阳高度的计算
H＝90°－纬度差。
式中H是指正午太阳高度，纬度差指所求地点的纬度与太阳直射点的纬度的差值。
纬度差的求法：若两地同在北(南)半球，两地纬度差为大数减去小数；若两地分别属于南北不同半球，两地纬度差为两地的纬度之和，简记为“同减异加”。
3．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，此时日影最短，当地的地方时是12时。
(2)确定房屋的朝向：在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(3)判断日影长短及方向：太阳高度越大，影子越短，太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变化规律是：日出最长 eq \(――――→,\s\up9(逐渐变短))正午最短 eq \(――――→,\s\up9(逐渐变长))日落最长，且日影方向与太阳方位相反。
(4)楼房间距问题
以北回归线以北地区建房为例，为保证一楼全年均有阳光照到，两楼之间的最短距离L与楼高h的关系如上图所示(H为冬至日当地的正午太阳高度)，L应大于h·ctH。
(5)太阳能热水器的角度问题
太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的变化来调整角度，集热板与地面之间的夹角α应等于当天正午太阳高度的余角。如下图所示，α＋H＝90°时效果最佳。太阳能热水器的安装倾角＝两点纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。
例4： 下图为6月22日与12月22日地球表面四地正午太阳高度。读图回答(1)～(2)题。
(1)四地按地球自转线速度由大到小排列，依次是( )
A．甲、乙、丙、丁
B．乙、丙、丁、甲
C．丙、丁、甲、乙
D．丁、甲、乙、丙
(2)四地自北向南排列，依次是( )
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、丙、丁、乙
C．丁、乙、丙、甲
D．甲、丙、乙、丁
（二）昼夜长短的变化
1．昼弧和夜弧：一个地方的昼夜长短，与它所在纬线昼弧与夜弧的长度有关。昼弧长于夜弧，则昼长夜短；反之，则昼短夜长。
2．变化规律
(1)赤道上终年 。
(2)北半球夏半年(自春分日至秋分日)，太阳直射 ，北半球各纬度 。纬度高，昼越 ，夜越 ；北极四周，出现 现象。其中，夏至日这一天，北半球各纬度的昼长达到一年中的 ，极昼范围也达到 。
(3)北半球冬半年(自秋分日至次年春分日)，太阳直射 ，北半球各纬度 。纬度越高，昼越 ，夜越 ；北极四周，出现 现象。其中，冬至日这一天，北半球各纬度的昼长达到一年中的 ，极夜范围也达到 。
(4)南半球的情况与北半球相反。
(5)春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地 ，均为 时。
[特别提醒] (1)同纬度昼长相等。
(2)对称纬度上昼长和夜长交叉相等。
(3)纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。
(4)在南极和北极，大约半年极昼，半年极夜。
eq \a\vs4\al([归纳提升] )
1．昼夜长短分布——抓“直射点位置”
(1)太阳直射点所在的半球位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。太阳直射点所在半球的极点周围出现极昼现象。如下图所示：
(2)直射点的纬度越高，地球上各地昼夜相差越大，出现极昼极夜的范围越大。太阳直射北回归线时，北半球各地昼最长，夜最短，北极圈及以内出现极昼现象，而南半球则昼最短，夜最长，南极圈及以内出现极夜现象。太阳直射南回归线时则相反。
2．昼夜长短变化——抓“移动方向”
此处的“移动方向”主要是指太阳直射点的移动方向，它决定昼长、夜长的变化趋势，纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球就昼变长夜变短；且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。如下图所示：
3．昼夜长短的计算方法
(1)根据昼弧、夜弧求昼长、夜长(昼弧、夜弧的长短反映昼夜长短)
昼长时数＝ eq \f(昼弧度数,15°)
夜长时数＝ eq \f(夜弧度数,15°)
(2)根据日出日落时间求昼长、夜长
昼长＝日落时间－日出时间＝(正午12时－日出时间)×2＝(日落时间－正午12时)×2
夜长＝24时－昼长
(3)根据相关性计算
①相同纬度地区昼长相同。
②分别位于南北半球但纬度度数相同的两地，一地的昼长等于另一半球同纬度地区的夜长。如40°N的地区昼长是15小时，则40°S的地区夜长为15小时。
【跟踪练习】
例3：下图示意不同纬度三地白昼长度变化。读图，完成(1)～(2)题。
(1)若此图表示南半球三地的白昼变化，则a、b两月分别是( )
A．1月、2月 B．3月、4月
C．6月、7月 D．11月、12月
[拓展延伸] 太阳周日运动和影子问题
Ⅰ、太阳视运动
1.太阳升、落的方向
= 1 \* GB2 ⑴太阳直射北半球时，除极昼极夜的地区，全球其他地方太阳都是东北升、西北落。（极昼地区太阳正北升正北落,正午太阳总在正南）。
= 2 \* GB2 ⑵太阳直射南半球时，除极昼极夜的地区，全球其他地方太阳都是东南升、西南落。（极昼地区太阳正南升正南落，正午太阳总在正北）。
= 3 \* GB2 ⑶太阳直射赤道时，全球太阳都是正东升、正西落。
2.正午太阳的位置（正午太阳地方时总是12：00）
直射点以北地区，正午太阳总在正南。直射点以南地区，正午太阳总在正北。
3. 直射点的纬度。
= 1 \* GB2 ⑴太阳直射点的纬度数与极昼圈度数互余。
= 2 \* GB2 ⑵出现极昼的地方，一天中日出太阳高度加上正午太阳高度除以2等于直射点的纬度数，即：θ=（h0+H）/2
= 3 \* GB2 ⑶极点太阳高度一天不变，其度数等于直射点的纬度数
4.极昼期间的太阳视运动
= 1 \* GB2 ⑴极昼圈（发生极昼的最低纬线圈）上太阳周日视运动状况
极昼圈上，全天24小时内太阳高度最小值为0°，当地时间0时（或24时），太阳视运动轨迹与地平圈相切；太阳高度最大值就是当地正午太阳高度，其大小为阳光直射点所在纬度数的2倍（根据正午太阳高度的计算公式即可推知）。
例如，当阳光某日直射南、北纬h°时，极昼圈（其纬度为南、北纬（90°－h°）上某地点太阳高度的日变化曲线及其视运动轨迹，如图4、图5（南半球极昼圈太阳视运动图）和图6（北半球极昼圈太阳视运动图）所示。
= 2 \* GB2 ⑵极昼圈与极点之间地区的太阳周日视运动状况
在极点与极昼圈之间的极昼地带，全天24小时太阳高度角都大于0°，其中日最小太阳高度角与正午太阳高度角之和等于阳光直射点纬度数的2倍，并且日最小太阳高度角的度数等于该地纬度与极昼圈之间相隔的纬度数。例如，当阳光某日直射南、北纬h°时，极昼圈纬度为90°－h°，此时处于极点与极昼圈之间地带的某地点太阳高度日变化曲线及太阳视运动图如图7、图8（南半球图）和图9（北半球图）所示。
5.在极点上看：
由于太阳周日圈始终平行于地平圈，故一天中的太阳高度没有变化，始终等于该日太阳直射点的纬度数，太阳只有方位变化而无所谓升落，因而不存在升落方位问题。例如：12月22日在南极点上看，太阳周日圈始终高出地平23026′，且只有方位变化（每日一周）而无所谓升落，故不存在升落方位问题。
当阳光某日直射南、北纬h°时，南、北极点太阳高度角的日变化曲线及其视运动轨迹，如图1、图2（南极点图）和图3（北极点图）所示。
提示： = 1 \* GB3 ①极昼区太阳周日视运动：在北半球地平圈上看来，太阳视运动表现为顺时针（自左向右，升落于正北方，中午在正南）方向，而南半球则为逆时针（自右向左）方向。
= 2 \* GB3 ② 阳光直射点南北移动的日内变化忽略不计，同纬度地点太阳视运动轨迹相同。
例5：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，回答：
= 1 \* GB2 ⑴.这一天，太阳直射点的纬度是（ ）
A.15°N B.20°N
C.15°S D.20°S
= 2 \* GB2 ⑵.该地的地理纬度是（ ）
A.70°N B.75°N
C.70°S D.75°S
= 3 \* GB2 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°
参考答案：1. (1)B (2)C 2. (1)C (2)A 3. (1)A (2)D 4 .（1） B（2） D
5. = 1 \* GB2 ⑴ B = 2 \* GB2 ⑵ B = 3 \* GB2 ⑶ C
（三）四季的更替
1．天文四季
(1)表现：一年中正午太阳高度和昼夜长短的季节变化。
2)典型地区：中纬度地区出现明显的四季变化。
(3)划分
①我国传统四季：以立春、立夏、立秋、立冬作为四季的起点。
②欧美传统四季：以春分、夏至、秋分、冬至作为四季的起点。
2．气候四季
(1)划分目的：与气候变化相吻合。
(2)划分方法：北温带国家多把3、4、5月确定为春季，6、7、8月确定为夏季，9、10、11月确定为秋季，12月和次年1、2月确定为冬季。南半球与北半球的季节恰好相反。
（四）五带的划分
读五带分布图，完成(1)～(2)题。
(1)下列地区中四季变化最明显的是( )
A．热带 B．北温带
C．北寒带 D．低纬度地区
(2)假设黄赤交角为30°时，地球上( )
A．寒带的范围变大 B．温带的范围变大
C．热带的范围变小 D．寒带的范围变小
(1)B (2)A [第(1)题，热带地区终年正午太阳高度大，气温高，全年皆夏，四季变化不明显；位于南、北两极地区的寒带终年正午太阳高度小，气温低，全年皆冬，四季变化不明显；低纬度(0°～30°)地区有热带分布，全年皆夏；只有位于中纬度地区的南、北温带，一年中冬、夏季正午太阳高度和昼夜长短变化大，气温变化大，因而季节更替最明显。第(2)题，黄赤交角的大小对五带的划分影响很大。如果热带的纬度范围变为赤道到南、北纬30°，那么寒带的纬度范围为从南、北纬60°到南、北纬90°。由此可知黄赤交角变大，热带、寒带范围变大，温带范围变小。]
黄赤交角
扩大
缩小
五带范围
热带
温带
寒带
春秋分日
由赤道向南北两侧递减
夏至日
由北回归线向南北两侧递减
冬至日
由南回归线向南北两侧递减
节气
最大值地区
最小值地区
夏至日
北回归线及其以北地区
南半球各纬度
冬至日
南回归线及其以南地区
北半球各纬度
二分日
赤道
极点
夏半年(北半球)
春秋分
冬半年(北半球)
直射点
光照图
纬度变化
北半球昼长夜短，纬度越高，昼越长，北极圈及以北地区出现极昼现象；南半球相反
全球昼夜平分
北半球昼短夜长，且纬度越高，昼越短，北极圈及其以北地区出现极夜现象；南半球相反
季节变化
北半球：太阳处于①段时，昼长夜短，昼渐长，夜渐短；
太阳处于②段时，昼长夜短，昼渐短，夜渐长，南半球相反
全球昼夜平分
北半球：太阳处于③段时，昼短夜长，昼渐短，夜渐长；
太阳处于④段时，昼短夜长，昼渐长，夜渐短，南半球相反
1.2 地球的公转
【学习目标】1．了解地球公转的轨道形状、方向、周期和速度。通过绘制黄赤交角和太阳直射点移动轨迹示意图，掌握太阳直射点的移动规律。
2．比较太阳高度和正午太阳高度，理解正午太阳高度的空间和时间分布规律。
【重难点】 理解地球公转产生的地理意义。
一、地球公转
概念：地球绕______运行，其路径叫公转轨道。地球公转轨道是一个近似于正圆的_______，太阳位于________________上。
基本特点：
（1）公转方向: ，北极上空看，_____时针方向旋转。南极上空看，_____时针方向旋转。
（2）公转周期
恒星年：地球公转一周所需要的时间。365天_______时______分______秒。
(3)公转速度
近日点：______月初，日地距离：1.471亿km，角速度、线速度___________。
远日点：______月初，日地距离：1.521亿km，角速度、线速度____________。
【注意提示】 近、远日点与冬、夏至日的区别：①时间上的区别：近日点为1月初，冬至日为12月22日左右；远日点为7月初，夏至日为6月22日。②在公转轨道上的区别：近日点的位置较冬至日靠东，远日点位置较夏至日靠东。
【跟踪练习】
例１：下图为地球公转轨道示意图。读图回答(1)～(2)题。
(1)地球从甲运行到乙期间，重庆的正午太阳高度( )
A逐渐减小 B逐渐增大 C先减小后增大 D先增大后减小
(2)当地球在甲位置时( )
A．黄河流域进入汛期 B．南极昆仑站正值极夜
C．三峡水库处于蓄清期 D．潘帕斯草原处于枯黄期
二、黄赤交角及其影响
1．定义：黄道面与赤道面之间的夹角。
2．角度关系：
(1)地轴总是与赤道面垂直，地轴与黄道面的夹角约为66.5°，与黄赤交角二者互余。
(2)南北回归线的度数＝黄赤交角的度数；南北极圈度数＝90°－黄赤交角度数。
3．黄赤交角的影响：
(1)决定太阳直射点在南北回归线之间的回归运动，移动规律如下图所示：
太阳直射点在南北回归线之间往返运动一周需要的时间为365日5时48分46秒，叫作一个回归年。
(2)决定回归线和极圈的纬度：
黄赤交角的度数＝南、北回归线的纬度。
极圈的纬度＝90°－黄赤交角的度数。
3．黄赤交角变化的影响
当黄赤交角变化时，回归线和极圈的度数就发生相应变化，从而引起直射点移动范围和五带范围的变化。其变化规律如下表所示：
【方法技巧心得】
黄赤交角变化带来的影响分析
理解黄赤交角的变化带来的影响，关键是理解几种数据间的关系。如图：
1.α＝黄赤交角＝回归线的纬度数＝1/2太阳直射点移动的纬度范围＝1/2热带范围。
2.β＝90°－2α＝北(南)温带范围。
3.μ＝α＝90°－极圈的纬度数＝1/2晨昏线移动的纬度范围＝北(南)寒带的范围。
由此可见，黄赤交角的变大或变小将导致上述一系列现象的变化。
例2：读图5－6，完成(1)～(2)题。
(1)若EF为赤道，P点出现极昼现象，则太阳直射的范围是( ) A．0°～20°N B．0°～20°S
C．20°N～23°26′N D．20°S～23°26′S
(2)若EF为地球公转轨道平面，PQ为地轴，下列变化可信的是( )
A．福州冬季均温升高
B．北温带范围变小
C．全球极夜范围扩大
D．悉尼(约34°S)夏季昼变长
三、地球自转的地理意义
（一）正午太阳高度的变化
1、正午太阳高度的变化
（1）太阳高度角：太阳光线与______________之间的夹角（太阳在当地的仰角）。
（2）正午太阳高度角：一天中太阳高度最______值出现在正午。
（3）正午太阳高度的纬度分布规律：由 所在纬度向 递减。春、秋分日：太阳直射在 ，正午太阳高度由 ；夏至日：太阳直射在 ，正午太阳高度由 ；冬至日：太阳直射在 ，正午太阳高度由 ；
（4）正午太阳高度的时间分布规律：离 越近，正午太阳高度越大。北回归线及其以北地区 日达到最大值， 日达到最小值。南回归线及其以南地区 日达到最大值， 日达到最小值。南北回归线之间的地区每年有 次太阳直射。
【归纳总结】
①纬度分布:同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
②季节变化
【规律总结】：“立竿见影”，近大远小，来增去减
2．正午太阳高度的计算
H＝90°－纬度差。
式中H是指正午太阳高度，纬度差指所求地点的纬度与太阳直射点的纬度的差值。
纬度差的求法：若两地同在北(南)半球，两地纬度差为大数减去小数；若两地分别属于南北不同半球，两地纬度差为两地的纬度之和，简记为“同减异加”。
3．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，此时日影最短，当地的地方时是12时。
(2)确定房屋的朝向：在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(3)判断日影长短及方向：太阳高度越大，影子越短，太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变化规律是：日出最长 eq \(――――→,\s\up9(逐渐变短))正午最短 eq \(――――→,\s\up9(逐渐变长))日落最长，且日影方向与太阳方位相反。
(4)楼房间距问题
以北回归线以北地区建房为例，为保证一楼全年均有阳光照到，两楼之间的最短距离L与楼高h的关系如上图所示(H为冬至日当地的正午太阳高度)，L应大于h·ctH。
(5)太阳能热水器的角度问题
太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的变化来调整角度，集热板与地面之间的夹角α应等于当天正午太阳高度的余角。如下图所示，α＋H＝90°时效果最佳。太阳能热水器的安装倾角＝两点纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。
例4： 下图为6月22日与12月22日地球表面四地正午太阳高度。读图回答(1)～(2)题。
(1)四地按地球自转线速度由大到小排列，依次是( )
A．甲、乙、丙、丁
B．乙、丙、丁、甲
C．丙、丁、甲、乙
D．丁、甲、乙、丙
(2)四地自北向南排列，依次是( )
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、丙、丁、乙
C．丁、乙、丙、甲
D．甲、丙、乙、丁
（二）昼夜长短的变化
1．昼弧和夜弧：一个地方的昼夜长短，与它所在纬线昼弧与夜弧的长度有关。昼弧长于夜弧，则昼长夜短；反之，则昼短夜长。
2．变化规律
(1)赤道上终年 。
(2)北半球夏半年(自春分日至秋分日)，太阳直射 ，北半球各纬度 。纬度高，昼越 ，夜越 ；北极四周，出现 现象。其中，夏至日这一天，北半球各纬度的昼长达到一年中的 ，极昼范围也达到 。
(3)北半球冬半年(自秋分日至次年春分日)，太阳直射 ，北半球各纬度 。纬度越高，昼越 ，夜越 ；北极四周，出现 现象。其中，冬至日这一天，北半球各纬度的昼长达到一年中的 ，极夜范围也达到 。
(4)南半球的情况与北半球相反。
(5)春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地 ，均为 时。
[特别提醒] (1)同纬度昼长相等。
(2)对称纬度上昼长和夜长交叉相等。
(3)纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。
(4)在南极和北极，大约半年极昼，半年极夜。
eq \a\vs4\al([归纳提升] )
1．昼夜长短分布——抓“直射点位置”
(1)太阳直射点所在的半球位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。太阳直射点所在半球的极点周围出现极昼现象。如下图所示：
(2)直射点的纬度越高，地球上各地昼夜相差越大，出现极昼极夜的范围越大。太阳直射北回归线时，北半球各地昼最长，夜最短，北极圈及以内出现极昼现象，而南半球则昼最短，夜最长，南极圈及以内出现极夜现象。太阳直射南回归线时则相反。
2．昼夜长短变化——抓“移动方向”
此处的“移动方向”主要是指太阳直射点的移动方向，它决定昼长、夜长的变化趋势，纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球就昼变长夜变短；且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。如下图所示：
3．昼夜长短的计算方法
(1)根据昼弧、夜弧求昼长、夜长(昼弧、夜弧的长短反映昼夜长短)
昼长时数＝ eq \f(昼弧度数,15°)
夜长时数＝ eq \f(夜弧度数,15°)
(2)根据日出日落时间求昼长、夜长
昼长＝日落时间－日出时间＝(正午12时－日出时间)×2＝(日落时间－正午12时)×2
夜长＝24时－昼长
(3)根据相关性计算
①相同纬度地区昼长相同。
②分别位于南北半球但纬度度数相同的两地，一地的昼长等于另一半球同纬度地区的夜长。如40°N的地区昼长是15小时，则40°S的地区夜长为15小时。
【跟踪练习】
例3：下图示意不同纬度三地白昼长度变化。读图，完成(1)～(2)题。
(1)若此图表示南半球三地的白昼变化，则a、b两月分别是( )
A．1月、2月 B．3月、4月
C．6月、7月 D．11月、12月
[拓展延伸] 太阳周日运动和影子问题
Ⅰ、太阳视运动
1.太阳升、落的方向
= 1 \* GB2 ⑴太阳直射北半球时，除极昼极夜的地区，全球其他地方太阳都是东北升、西北落。（极昼地区太阳正北升正北落,正午太阳总在正南）。
= 2 \* GB2 ⑵太阳直射南半球时，除极昼极夜的地区，全球其他地方太阳都是东南升、西南落。（极昼地区太阳正南升正南落，正午太阳总在正北）。
= 3 \* GB2 ⑶太阳直射赤道时，全球太阳都是正东升、正西落。
2.正午太阳的位置（正午太阳地方时总是12：00）
直射点以北地区，正午太阳总在正南。直射点以南地区，正午太阳总在正北。
3. 直射点的纬度。
= 1 \* GB2 ⑴太阳直射点的纬度数与极昼圈度数互余。
= 2 \* GB2 ⑵出现极昼的地方，一天中日出太阳高度加上正午太阳高度除以2等于直射点的纬度数，即：θ=（h0+H）/2
= 3 \* GB2 ⑶极点太阳高度一天不变，其度数等于直射点的纬度数
4.极昼期间的太阳视运动
= 1 \* GB2 ⑴极昼圈（发生极昼的最低纬线圈）上太阳周日视运动状况
极昼圈上，全天24小时内太阳高度最小值为0°，当地时间0时（或24时），太阳视运动轨迹与地平圈相切；太阳高度最大值就是当地正午太阳高度，其大小为阳光直射点所在纬度数的2倍（根据正午太阳高度的计算公式即可推知）。
例如，当阳光某日直射南、北纬h°时，极昼圈（其纬度为南、北纬（90°－h°）上某地点太阳高度的日变化曲线及其视运动轨迹，如图4、图5（南半球极昼圈太阳视运动图）和图6（北半球极昼圈太阳视运动图）所示。
= 2 \* GB2 ⑵极昼圈与极点之间地区的太阳周日视运动状况
在极点与极昼圈之间的极昼地带，全天24小时太阳高度角都大于0°，其中日最小太阳高度角与正午太阳高度角之和等于阳光直射点纬度数的2倍，并且日最小太阳高度角的度数等于该地纬度与极昼圈之间相隔的纬度数。例如，当阳光某日直射南、北纬h°时，极昼圈纬度为90°－h°，此时处于极点与极昼圈之间地带的某地点太阳高度日变化曲线及太阳视运动图如图7、图8（南半球图）和图9（北半球图）所示。
5.在极点上看：
由于太阳周日圈始终平行于地平圈，故一天中的太阳高度没有变化，始终等于该日太阳直射点的纬度数，太阳只有方位变化而无所谓升落，因而不存在升落方位问题。例如：12月22日在南极点上看，太阳周日圈始终高出地平23026′，且只有方位变化（每日一周）而无所谓升落，故不存在升落方位问题。
当阳光某日直射南、北纬h°时，南、北极点太阳高度角的日变化曲线及其视运动轨迹，如图1、图2（南极点图）和图3（北极点图）所示。
提示： = 1 \* GB3 ①极昼区太阳周日视运动：在北半球地平圈上看来，太阳视运动表现为顺时针（自左向右，升落于正北方，中午在正南）方向，而南半球则为逆时针（自右向左）方向。
= 2 \* GB3 ② 阳光直射点南北移动的日内变化忽略不计，同纬度地点太阳视运动轨迹相同。
例5：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，回答：
= 1 \* GB2 ⑴.这一天，太阳直射点的纬度是（ ）
A.15°N B.20°N
C.15°S D.20°S
= 2 \* GB2 ⑵.该地的地理纬度是（ ）
A.70°N B.75°N
C.70°S D.75°S
= 3 \* GB2 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°
参考答案：1. (1)B (2)C 2. (1)C (2)A 3. (1)A (2)D 4 .（1） B（2） D
5. = 1 \* GB2 ⑴ B = 2 \* GB2 ⑵ B = 3 \* GB2 ⑶ C
（三）四季的更替
1．天文四季
(1)表现：一年中正午太阳高度和昼夜长短的季节变化。
2)典型地区：中纬度地区出现明显的四季变化。
(3)划分
①我国传统四季：以立春、立夏、立秋、立冬作为四季的起点。
②欧美传统四季：以春分、夏至、秋分、冬至作为四季的起点。
2．气候四季
(1)划分目的：与气候变化相吻合。
(2)划分方法：北温带国家多把3、4、5月确定为春季，6、7、8月确定为夏季，9、10、11月确定为秋季，12月和次年1、2月确定为冬季。南半球与北半球的季节恰好相反。
（四）五带的划分
读五带分布图，完成(1)～(2)题。
(1)下列地区中四季变化最明显的是( )
A．热带 B．北温带
C．北寒带 D．低纬度地区
(2)假设黄赤交角为30°时，地球上( )
A．寒带的范围变大 B．温带的范围变大
C．热带的范围变小 D．寒带的范围变小
(1)B (2)A [第(1)题，热带地区终年正午太阳高度大，气温高，全年皆夏，四季变化不明显；位于南、北两极地区的寒带终年正午太阳高度小，气温低，全年皆冬，四季变化不明显；低纬度(0°～30°)地区有热带分布，全年皆夏；只有位于中纬度地区的南、北温带，一年中冬、夏季正午太阳高度和昼夜长短变化大，气温变化大，因而季节更替最明显。第(2)题，黄赤交角的大小对五带的划分影响很大。如果热带的纬度范围变为赤道到南、北纬30°，那么寒带的纬度范围为从南、北纬60°到南、北纬90°。由此可知黄赤交角变大，热带、寒带范围变大，温带范围变小。]
黄赤交角
扩大
缩小
五带范围
热带
温带
寒带
春秋分日
由赤道向南北两侧递减
夏至日
由北回归线向南北两侧递减
冬至日
由南回归线向南北两侧递减
节气
最大值地区
最小值地区
夏至日
北回归线及其以北地区
南半球各纬度
冬至日
南回归线及其以南地区
北半球各纬度
二分日
赤道
极点
夏半年(北半球)
春秋分
冬半年(北半球)
直射点
光照图
纬度变化
北半球昼长夜短，纬度越高，昼越长，北极圈及以北地区出现极昼现象；南半球相反
全球昼夜平分
北半球昼短夜长，且纬度越高，昼越短，北极圈及其以北地区出现极夜现象；南半球相反
季节变化
北半球：太阳处于①段时，昼长夜短，昼渐长，夜渐短；
太阳处于②段时，昼长夜短，昼渐短，夜渐长，南半球相反
全球昼夜平分
北半球：太阳处于③段时，昼短夜长，昼渐短，夜渐长；
太阳处于④段时，昼短夜长，昼渐长，夜渐短，南半球相反
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