地理學(xué)科中的空間對稱規(guī)律及其應(yīng)用

“對稱”是指兩對圖形或物體的各部分，在大小、形狀和排列上具有一一對應(yīng)的關(guān)系。在地理學(xué)科的教學(xué)中，可發(fā)現(xiàn)一些地理事物在時(shí)空分布上具有典型的對稱特點(diǎn)和規(guī)律，并在歷年高考試題中常有體現(xiàn)。為此，筆者結(jié)合教材對地理學(xué)科中的空間對稱規(guī)律進(jìn)行較為詳細(xì)的總結(jié)，并應(yīng)用于日常教學(xué)和高考備考，既優(yōu)化了課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提升了學(xué)生的地理思維品質(zhì)和運(yùn)用地理基本規(guī)律解決地理問題的能力。一、中心對稱地球上某點(diǎn)(X，Y)關(guān)于球心的對稱點(diǎn)坐標(biāo)為（X′，Y′），則X′與X的數(shù)值相等，處于相反的半球，Y′=180°-Y（與Y相對經(jīng)線的經(jīng)度）。例1：圖1所示為以（38°N，0°）為極點(diǎn)的陸地相對集中的“陸半球”（另一半球?yàn)椤八肭颉保?，?jù)此完成(1)～(2)題。圖1(1)“水半球”的極點(diǎn)位于：A.北半球、東半球B.北半球、西半球C.南半球、東半球D.南半球、西半球(2)當(dāng)夜半球與“陸半球”重疊最多時(shí)：A.非洲全部位于晝半球B.北京市正值下班高峰C.南極昆侖站處于極晝期D.江蘇各地太陽高度達(dá)一年中最大值解析：第(1)題，水半球與陸半球應(yīng)關(guān)于球心成中心對稱，根據(jù)中心對稱規(guī)律，“水半球”的極點(diǎn)地理坐標(biāo)為（38°S，180°），位于南半球和西半球，答案為D。第(2)題，經(jīng)分析得知，當(dāng)直射點(diǎn)在（23°26′S，180°）時(shí)，夜半球與“陸半球”重疊最多，此時(shí)正值南半球夏季，南極昆侖站處于極晝期，答案為C。二、東西對稱1.經(jīng)度的劃分地球儀上的經(jīng)線，其經(jīng)度關(guān)于本初子午線或180°經(jīng)線對稱。180°←90°W←0°→90°E→180°或0°←90°E←180°→90°W→0°2.時(shí)區(qū)劃分和分布（圖2）全球24個(gè)時(shí)區(qū)的空間分布關(guān)于中時(shí)區(qū)或東（西）十二區(qū)對稱。圖23.日照圖形態(tài)（圖3）全球晝夜半球分布關(guān)于晝半球或夜半球中央經(jīng)線對稱。如圖3所示，夏至日的北半球極地俯視圖關(guān)于晝半球中央經(jīng)線NA或夜半球中央經(jīng)線NC對稱。圖3例2：北京時(shí)間2008年8月8日20時(shí)整，北京奧運(yùn)會(huì)開幕式正式開始，此時(shí)美國洛杉磯所在地區(qū)（西八區(qū)）的區(qū)時(shí)是______。解析：北京時(shí)間為東八區(qū)區(qū)時(shí)，洛杉磯為西八區(qū)區(qū)時(shí)，顯然，兩地區(qū)時(shí)關(guān)于中時(shí)區(qū)或十二區(qū)對稱；根據(jù)劣弧原則，洛杉磯在北京東方，相差八個(gè)時(shí)區(qū)，所求區(qū)時(shí)=20時(shí)+8小時(shí)=28時(shí)，即9日4時(shí)；而從北京向東到洛杉磯越過國際日期變更線，日期要減一天，所以洛杉磯區(qū)時(shí)為2008年8月8日4時(shí)整。三、南北對稱1.緯度和五帶的劃分(1)緯度劃分：90°N←向北←赤道0°→向南→90°s。(2)五帶劃分（圖4）。圖4A：北寒帶有極晝極夜現(xiàn)象B：北溫帶無極晝極夜現(xiàn)象且無陽光直射C：熱帶有陽光直射D：南溫帶無極晝極夜現(xiàn)象且無陽光直射E：南寒帶有極晝極夜現(xiàn)象2.全球三圈環(huán)流、近地面七個(gè)氣壓帶和六個(gè)風(fēng)帶的分布（圖5）圖53.世界表層洋流分布模式（圖6）世界表層洋流的分布整體關(guān)于赤道呈南北對稱分布。如圖6所示：北半球中低緯環(huán)流A呈順時(shí)針分布，而南半球中低緯環(huán)流B呈逆時(shí)針分布。圖64.全球多年平均氣溫和降水量的緯度分布——大致關(guān)于赤道對稱（圖7）圖75.地球運(yùn)動(dòng)中南北半球?qū)ΨQ相反規(guī)律(1)太陽直射點(diǎn)所在半球（北半球或南半球）晝長夜短，且緯度越高晝漸長夜?jié)u短；另一半球（南半球或北半球）晝短夜長，且緯度越高晝漸短夜?jié)u長。(2)南北半球相同緯度值的兩地（即南北對稱的兩地），晝夜長短的分布狀況對稱相反（即一地晝長等于另一地夜長）。(3)南北半球極圈內(nèi)，極晝極夜現(xiàn)象分布狀況對稱相反（即北極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝，則南極圈內(nèi)出現(xiàn)極夜）。例3：雪線高度是指終年積雪下限的海拔。圖8表示全球不同緯度多年平均雪線高度、氣溫、降水量的分布。讀圖8，回答(1)～(3)題。(1)表示多年平均雪線高度、氣溫、降水量的曲線依次是：A.①②③B.①③②C.③②①D.③①②(2)多年平均雪線高度：A.隨緯度增高而降低B.在副熱帶地區(qū)最高C.在降水量大的地區(qū)較高D.在南半球低緯度地區(qū)最低(3)據(jù)圖示資料可知：A.北半球高緯度地區(qū)多年平均氣溫與降水量變化趨勢基本一致B.南半球中緯度地區(qū)多年平均雪線高度與降水量變化趨勢基本一致C.多年平均雪線高度與氣溫變化趨勢一致D.北半球高緯地區(qū)陸地比重小于南半球圖8解析：第(1)題，讀圖易知，三條曲線都大致關(guān)于赤道呈南北對稱。根據(jù)全球多年平均氣溫和降水量的緯度分布規(guī)律，可確定②為氣溫曲線，③為降水曲線，故①為雪線高度曲線。答案為A。第(2)題答案為B，第(3)題答案為A。例4：讀圖9，一艘由太平洋駛向大西洋的船經(jīng)過P地（圖中左上角）時(shí)，一名中國船員拍攝到海上落日景觀。洗印出的照片上顯示拍照時(shí)間為9時(shí)0分0秒（北京時(shí)間）。圖9(1)該船員拍攝照片時(shí)，P地的地方時(shí)為：A.22時(shí)B.14時(shí)C.20時(shí)D.16時(shí)(2)拍攝照片的當(dāng)天，漠河的夜長約為：A.16小時(shí)B.14小時(shí)C.10小時(shí)D.12小時(shí)解析：第(1)題，讀圖可知P地經(jīng)度為75°W，北京時(shí)間9時(shí)0分0秒對應(yīng)經(jīng)度為120°E，根據(jù)地方時(shí)的計(jì)算公式，易得船員拍攝照片時(shí)，P地的地方時(shí)為20時(shí)，答案為C。第(2)題，漠河位于北半球，緯度值與圖中P地相當(dāng)，顯然漠河和P地為緯度值相同的南北對稱兩地，所以兩地晝夜長短的分布狀況對稱相反，漠河夜長即為P地晝長。根據(jù)上題可知地日落時(shí)間為20時(shí)，則其晝長為16小時(shí)，也即為漠河夜長，答案為A。四、垂直對稱1.雪線高度（圖10）雪線高度與氣溫高低呈正相關(guān)關(guān)系。夏季雪線偏高，冬季雪線偏低，所以大致關(guān)于雪線平均高度呈垂直方向上下對稱。圖102.高空與近地面等壓面彎曲方向和氣壓場空間分布呈垂直對稱（圖11）圖11例5：圖12為美國某城市某年8月某日22時(shí)等溫線圈。圖13中與M、P、N一線上空等壓面的剖面線相符合的示意圖為：A.①B.②C.③D.④解析：讀圖易知，沿M、P、N一