第6講地球公轉(zhuǎn)的地理意義必備知識學(xué)科素養(yǎng)1.晝夜長短分布和變化規(guī)律。2．正午太陽高度的分布和變化規(guī)律。3．四季更替和五帶劃分。4．地球公轉(zhuǎn)的地理意義的實踐應(yīng)用。1.綜合思維：結(jié)合實例，理解晝夜長短變化的規(guī)律。2．區(qū)域認(rèn)知：結(jié)合材料，分析四季更替的原因及五帶的劃分。3．地理實踐力：通過觀察總結(jié)，掌握正午太陽高度的變化規(guī)律。eq\o(\s\up7(),\s\do5())一、地球的公轉(zhuǎn)1．公轉(zhuǎn)定義：地球繞太陽的運動。2．公轉(zhuǎn)方向：自西向東eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(北極上空俯視：呈逆時針方向繞轉(zhuǎn),南極上空俯視：呈順時針方向繞轉(zhuǎn)))3．公轉(zhuǎn)周期：1年。(1)以太陽作為參照物：1年的時間長度為365日5時48分46秒，稱為回歸年。(2)以其他恒星作為參照物：1年的時間長度為365日6時9分10秒，稱為恒星年，這是地球公轉(zhuǎn)的真正周期。4．公轉(zhuǎn)軌道與速度[名師解惑](1)區(qū)分近、遠(yuǎn)日點和冬、夏至日時間不同：近日點為1月初，冬至日為12月22日前后；遠(yuǎn)日點為7月初，夏至日為6月22日前后。,②公轉(zhuǎn)軌道上位置不同：近日點位于冬至日以東，遠(yuǎn)日點位于夏至日以東。(2)春、秋分日的判斷,①春分日：太陽直射點從南半球進(jìn)入北半球時經(jīng)過赤道的時間。,②秋分日：太陽直射點從北半球進(jìn)入南半球時經(jīng)過赤道的時間。,③順地球公轉(zhuǎn)方向按春分日、夏至日、秋分日、冬至日順序確定。eq\a\vs4\al([自主探究])1.北半球夏半年和冬半年天數(shù)是否相同？提示：不相同。北半球夏半年，地球運動至離太陽較遠(yuǎn)的位置，地球公轉(zhuǎn)速度較慢，用時較長；北半球冬半年，地球運動至離太陽較近的位置，地球公轉(zhuǎn)速度較快，用時較短。二、黃赤交角及其影響1．黃赤交角的含義：地球公轉(zhuǎn)軌道平面(即黃道平面)與赤道平面的交角。目前的黃赤交角是23°26′。如下圖所示：2．黃赤交角的影響：引起太陽直射點往返運動。(1)地球在公轉(zhuǎn)軌道的不同位置接受太陽垂直照射的點稱為太陽直射點。(2)太陽直射點在南、北緯23°26′之間的往返運動，稱為太陽直射點的回歸運動。(3)太陽直射點回歸運動的周期為365日5時48分46秒，叫回歸年。eq\a\vs4\al([自主探究])2.如何根據(jù)日期判斷直射點的緯度位置？提示：(1)計算太陽直射點每年移動的度數(shù)。太陽直射點一年(365天)移動約23.5°×4＝94°，則每天移動約94°/365＝0.26°。(2)判斷已知日期與二分二至日中某一天間隔的天數(shù)。(3)用間隔的天數(shù)乘以太陽直射點每日移動的緯度數(shù)即可估算太陽直射點的緯度。三、晝夜長短的變化1．典型圖示(以北半球為例)2．晝夜長短變化(以北半球為例)時間變化特點特殊時間點解讀北半球夏半年北半球各地晝長夜短，緯度越高，晝越長，夜越短圖1為夏至日，北半球各地晝長達(dá)到一年中的最大值，北極圈及其以北地區(qū)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象北半球冬半年北半球各地晝短夜長，緯度越高，晝越短，夜越長圖3為冬至日，北半球各地晝長達(dá)到一年中的最小值，北極圈及其以北地區(qū)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象春、秋分日圖2代表的時間是每年的3月21日前后或9月23日前后，全球各地晝夜等長[名師解惑]晝夜長短變化的規(guī)律(1)對稱規(guī)律：同一緯線上，各地晝夜長短相同(同線等長)；南北半球同緯度，晝夜長短相反。二分日前后間隔時間相同的兩日期，晝夜長短相反。二至日前后間隔時間相同的兩日期，晝夜長短相同。(2)遞增規(guī)律：太陽直射點所在半球晝長夜短，且緯度越高，晝越長；另一半球相反。(3)變幅規(guī)律：赤道處全年晝夜平分；緯度越高，晝夜長短的變化幅度越大。(4)極晝、極夜規(guī)律：極晝(極夜)的起始緯度＝90°－太陽直射點的緯度。緯度越高，極晝(極夜)出現(xiàn)的天數(shù)越多。eq\a\vs4\al([自主探究])3.說明物影在地面轉(zhuǎn)動的角度大小與白晝長短的關(guān)系。提示：晝長決定了物影在地面轉(zhuǎn)動的角度，晝長越長，物影在地面轉(zhuǎn)動的角度越大；反之，則越小。四、正午太陽高度的變化1．太陽高度和正午太陽高度太陽光線與地平面的交角(即太陽在當(dāng)?shù)氐难鼋?，叫作太陽高度角，簡稱太陽高度(如圖甲所示)。一天中太陽高度最大值出現(xiàn)在正午，稱為正午太陽高度(如圖乙所示)。[名師解惑]正午時的日影朝向(1)北極點：朝正南。(2)北回歸線向北至北極點(不包括極點)：朝正北。(3)南極點：朝正北。(4)南回歸線向南至南極點(不包括極點)：朝正南。(5)南、北回歸線之間：因太陽直射點不同而出現(xiàn)朝北、無影子或朝南現(xiàn)象。影子朝向取決于該地與太陽直射點的相對位置。2．正午太陽高度的緯度變化規(guī)律(1)夏至日：正午太陽高度由北回歸線向南北兩方降低。(2)冬至日：正午太陽高度由南回歸線向南北兩方降低。(3)春、秋分日：正午太陽高度由赤道向南北兩方降低。3．正午太陽高度的季節(jié)變化規(guī)律北半球節(jié)氣達(dá)最大值的地區(qū)達(dá)最小值的地區(qū)夏至北回歸線及其以北各緯度南半球各緯度冬至南回歸線及其以南各緯度北半球各緯度春、秋分赤道南北兩極點eq\a\vs4\al([自主探究])4.說明正午房屋內(nèi)陽光照射面積大小與正午太陽高度的關(guān)系。提示：正午太陽高度越大，房屋內(nèi)接受的光照面積越??；反之，則越大。5．說明華北地區(qū)在房前栽種落葉闊葉林樹種的原因。提示：華北地區(qū)房屋多朝向南方。夏季正午太陽位于南方，樹葉茂盛可以遮陽；冬季樹木落葉，不影響采光。五、四季更替和五帶劃分1．四季更替(1)四季的成因：由于晝夜長短和正午太陽高度的時空變化，太陽輻射在一年中呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。(2)四季的劃分eq\a\vs4\al(①天文四季)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(夏季：一年內(nèi)白晝最長、正午太陽高度最高的季節(jié),冬季：一年內(nèi)白晝最短、正午太陽高度最低的季節(jié),春季和秋季：冬、夏季節(jié)的過渡季節(jié)))②北溫帶許多國家的四季：3、4、5月為春季，依次類推，每三個月為一個季節(jié)。2．五帶劃分(1)五帶的成因：由于晝夜長短和正午太陽高度的時空變化，太陽輻射從低緯度向高緯度呈有規(guī)律遞減。(2)五帶的劃分素養(yǎng)能力1黃赤交角、四季與五帶(高考全國卷Ⅲ)某日，小明在互聯(lián)網(wǎng)上看到世界各地好友當(dāng)天發(fā)來的信息：甲：溫暖的海風(fēng)夾著即將到來的夏天的味道撲面而來。乙：冬季臨近，金黃的落葉鋪滿了一地。丙：又一次入秋失敗了，這還是我四季分明的家鄉(xiāng)嗎？?。河质呛谝孤L的季節(jié)，向北望去，小城上空的極光如彩色帷幕般掛在夜空。據(jù)此完成(1)～(2)題。(1)以上四人所在地從北到南的排列順序是()A．甲乙丙丁 B．丁乙丙甲C．丁丙甲乙 D．甲丙乙丁(2)當(dāng)天可能是()A．4月28日 B．6月28日C．9月2日 D．11月2日[破題思路](1)丁可以看到極光，說明丁位于兩極地區(qū)，緯度較高；且極光在北邊，說明丁在北半球，此時為北半球冬半年。甲說“溫暖的海風(fēng)夾著即將到來的夏天的味道撲面而來”，說明甲位于南半球。丙說“家鄉(xiāng)四季分明”，說明其位于溫帶地區(qū)；“又一次入秋失敗”，說明其家鄉(xiāng)由夏漸入秋，因此丙位于北半球。乙所在地冬季臨近，金黃的落葉鋪滿了一地，說明其位于北半球且處于溫帶地區(qū)，緯度較丙所在地緯度高，但較丁所在地緯度低。(2)根據(jù)丁的描述，向北望去，小城上空的極光如彩色帷幕般掛在夜空，說明其位于北半球極地地區(qū)，其又提到黑夜漫長的季節(jié)，四個選項中只有11月2日時北半球極地地區(qū)黑夜漫長。[嘗試解答](1)B(2)D1．黃赤交角的形成及其影響關(guān)注太陽直射點季節(jié)移動圖中的“一向三線六點”，即太陽直射點移動方向，南、北回歸線和赤道，二分二至日和近、遠(yuǎn)日點。學(xué)會正確判斷一年中任何一天太陽直射點的南北半球位置和移動方向，對我們掌握晝夜長短和正午太陽高度的變化規(guī)律有很大幫助。2．黃赤交角及其變化帶來的影響(1)與黃赤交角相關(guān)的角度及其關(guān)系黃赤交角＝回歸線的度數(shù)；黃赤交角與極圈度數(shù)互余；黃赤交角＝晨昏線與地軸的最大夾角。(2)黃赤交角變化帶來的影響黃赤交角回歸線極圈直射點熱量帶變大度數(shù)變大，向兩極移動度數(shù)變小，向赤道移動南北移動的范圍增大熱帶、寒帶范圍變大，溫帶范圍變小變小度數(shù)變小，向赤道移動度數(shù)變大，向兩極移動南北移動的范圍減小熱帶、寒帶范圍變小，溫帶范圍變大為零黃道平面與赤道平面重合，太陽終年直射赤道，地球上無季節(jié)變化、晝夜長短變化及正午太陽高度的年變化公轉(zhuǎn)軌道上二分二至日的判斷(以北半球為例)(1)日地距離法如上圖，A點日地距離較近，時間為1月初，為冬至日稍后，B點日地距離較遠(yuǎn)，時間為7月初，為夏至日稍后，再結(jié)合地球的公轉(zhuǎn)方向判斷C為春分日稍后，D為秋分日稍后。(2)地軸傾向法(連線法)①連接日心和地心，將該線作為太陽光線。②該線與地球表面的交點為太陽直射點(因為太陽光線與該點的地球表面垂直)。③觀察該點所在的南北半球位置：若在北半球(B處)，則為北半球夏至日(太陽直射北回歸線)；若在南半球(D處)，則為北半球冬至日(太陽直射南回歸線)。(3)垂線法(晨昏線法)①過地心(圖中圓心)作太陽光線的垂線，該線為晨昏線(晨昏線與太陽光線始終垂直，且其所在平面通過地心)。②觀察南北極的極晝、極夜?fàn)顩r，若北極圈及其以北地區(qū)出現(xiàn)極晝、南極圈及其以南地區(qū)出現(xiàn)極夜，則為北半球夏至日，反之為北半球冬至日。【基礎(chǔ)性和綜合性考法】(2023·河南商丘檢測)我國某城市中學(xué)地理興趣社團(tuán)的學(xué)生對直立物日影變化進(jìn)行觀測，具體做法：先在一塊平坦的地面上直立一根標(biāo)桿，再以此桿直立點(甲)為圓心，以桿長為半徑繪一半圓。學(xué)生繪制了觀測當(dāng)天的桿影日變化圖(如圖所示)，圖中陰影部分為標(biāo)桿影子范圍。據(jù)此完成1～3題。1．觀測當(dāng)天對應(yīng)的節(jié)氣最可能是()A．清明 B．夏至C．秋分 D．小寒2．該中學(xué)所在的城市最可能是()A．廣州 B．上海C．北京 D．烏魯木齊3．如果給桿影日變化圖加一個指向標(biāo)(箭頭指北)，合適的是()A．→ B．←C．↓ D．↑解析：第1題，由桿影日變化圖可知，當(dāng)天白晝太陽轉(zhuǎn)動的角度為180°，即晝長為12小時。春秋分時全球晝夜等長，為12小時，故選C。第2題，由上題分析可知該日為春秋分日，則太陽直射點在赤道。根據(jù)材料中描述，半圓以桿長為半徑所繪，故可以得出其正午太陽高度為45°。可推得當(dāng)?shù)氐木暥却蠹s為45°N，選項中的城市只有烏魯木齊緯度最接近45°N。故選D。第3題，當(dāng)?shù)鼐暥葹?5°N，其正午桿影指向正北。因此圖中下方為北。故選C。答案：1.C2.D3.C【應(yīng)用性和創(chuàng)新性考法】(2023·山西太原高三開學(xué)考試)祝融是中國神話中的“火神”，驅(qū)散黑暗，帶來溫暖，促進(jìn)了人類文明的發(fā)展。中國首輛火星探測車“祝融號”于2021年5月22日10：40安全駛離著陸平臺，到達(dá)火星表面(109.9°E，25.1°N)，開始探測這顆被薄薄大氣包圍的地球近鄰。下表是火星的基本數(shù)據(jù)，據(jù)此完成4～5題。平均半徑(km)自轉(zhuǎn)軸傾角自轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)方向公轉(zhuǎn)方向339025.19°24時37分687天自西向東自西向東4.與地球相比，火星()A．固態(tài)體積大 B．大氣晝夜溫差小C．極夜時間短 D．溫帶緯度范圍小5．“祝融號”火星車首次到達(dá)火星表面時，太陽直射點()①在火星上東移②在火星上西移③在地球上南移④在地球上北移A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：第4題，根據(jù)材料信息可知，火星半徑小于地球半徑，因此火星體積小，A錯誤；火星大氣層稀薄，大氣晝夜溫差大，B錯誤；火星公轉(zhuǎn)周期長，因此極夜時間長，C錯誤；火星自轉(zhuǎn)軸傾角為25.19°，比地球大，因此火星的熱帶和寒帶緯度范圍大，溫帶緯度范圍小，D正確。故選D。第5題，火星自轉(zhuǎn)方向是自西向東，所以太陽直射點在火星上應(yīng)該是西移；“祝融號”火星車首次到達(dá)火星表面的時間是5月22日，對地球而言，太陽直射北半球，且正在向北移動。故選D。答案：4.D5.D素養(yǎng)能力2晝夜長短的變化規(guī)律和計算1．(2022·浙江6月選考)我國某中學(xué)生在學(xué)校附近通過天文觀測，繪制出北極星光線與正午太陽光線之間夾角α的年變化曲線，下圖為該曲線示意圖。完成下題。符合“晝變短，夜比晝長”條件的時段是()A．甲至乙 B．乙至丙C．丙至丁 D．丁至戊[破題思路]根據(jù)所學(xué)知識可知，北極星光線與地面的夾角為當(dāng)?shù)氐木暥龋缣柛叨仍谙闹寥者_(dá)到最大值，所以北半球北極星光線與正午太陽光線的夾角α，在夏至日達(dá)到最小值，冬至日達(dá)到最大值；根據(jù)圖示信息可知，丙為夏至日，甲、戊為冬至日，乙為春分日，丁為秋分日。北半球符合“晝變短，夜比晝長”條件的時段是秋分日到冬至日，應(yīng)是圖中的丁至戊時段。[嘗試解答]D2．(2021·河北選擇考)家住某城(36.5°N，116°E)的小明，秋分時節(jié)搬進(jìn)了新樓房，站在書房2.6米高的落地窗前，遠(yuǎn)處公園美景盡收眼底。下圖示意書房平面布局。據(jù)此完成(1)～(2)題。(1)從入住到次年春分，書房的日采光時間變化趨勢是()A．一直增加 B．先增后減C．一直減少 D．先減后增(2)冬至日天氣晴朗，小明在書房于北京時間()A．6：30看到當(dāng)日第一縷陽光B．9：30沐浴著陽光伏案讀書C．12：30估算陽光進(jìn)深2.6米D．15：30看到陽光照到書柜上[破題思路](1)根據(jù)材料信息，此地位于(36.5°N，116°E)，秋分時入住到次年春分，為北半球的冬半年，當(dāng)?shù)貢兌桃归L，太陽直射點先向南移動再向北移動，該地晝長先變短再變長，則書房的采光時間隨著晝長的變化而變化，先減后增，在冬至日達(dá)到最小值。(2)該城市位于(36.5°N，116°E)，春秋分當(dāng)?shù)貢r間6：00日出，此時北京時間大約是6：16，因此“北京時間6：30看到當(dāng)日第一縷陽光”在冬至日不太可能；北京時間9：30時，太陽位于東南方位，書房接近正方形，書桌在書房對角線的東北一側(cè)，位于落地窗的正北方位，陽光受東南0.5米墻的遮擋照射不到書桌；冬至日時，該地正午太陽高度＝90°－(36.5°＋23.5°)＝30°，則室內(nèi)光照面積應(yīng)大于落地窗面積，落地窗為2.6米，且北京時間12：30，當(dāng)?shù)貢r間接近12：14，太陽斜射，陽光進(jìn)深應(yīng)該大于2.6米；15：30時，當(dāng)?shù)貢r間接近15：14，太陽斜射，太陽位于西南方位，日影朝向東北方位，書柜位于落地窗的東北方位，陽光正好照射到書柜上。[嘗試解答](1)D(2)D[借題發(fā)揮]1．同一日期不同地點晝夜長短的判斷方法2．同一地點不同日期晝夜長短變化的判斷方法先判斷太陽直射點的移動方向，太陽直射點向哪個半球移動，哪個半球晝漸長、夜?jié)u短，另一個半球晝漸短、夜?jié)u長。具體如下圖所示：1．晝夜長短的分布和變化規(guī)律(1)晝夜長短狀況——看“位置”太陽直射點的位置決定晝夜長短狀況。太陽直射點在哪個半球，哪個半球晝長夜短，且越向該半球的高緯度地區(qū)，白晝時間越長。(晨昏線把經(jīng)過的緯線圈分割成晝弧與夜弧，所求地所在的緯線圈上，若晝弧長于夜弧，則晝長夜短，反之則晝短夜長；赤道上全年晝夜等長)如下圖所示：(2)晝夜長短變化——看“移動”太陽直射點的移動方向決定晝夜長短的變化趨勢，緯度高低決定晝夜長短的變化幅度。太陽直射點向哪個半球移動，哪個半球晝變長、夜變短；且緯度越高，晝夜長短變化幅度越大。如下圖所示：(3)極晝、極夜的范圍和變化——看太陽直射點的位置和移動方向①太陽直射點緯度與出現(xiàn)極晝、極夜的最低緯度互余。②太陽直射點向北移動，北極點周圍極晝范圍變大；太陽直射點向南移動，南極點周圍極晝范圍變大。(4)日出、日落方位——看太陽直射點位置直射點位置日出方位日落方位北半球東北(北半球早于6時日出)西北(北半球晚于18時日落)赤道正東(6時日出)正西(18時日落)南半球東南(北半球晚于6時日出)西南(北半球早于18時日落)注：當(dāng)極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝時，若是北極圈，則出現(xiàn)極晝的地區(qū)正北日出(0時日出)、正北日落(24時日落)；若是南極圈，則出現(xiàn)極晝的地區(qū)正南日出(0時日出)、正南日落(24時日落)。2．晝夜長短的計算(1)根據(jù)晝弧或夜弧的長度進(jìn)行計算晝(夜)長時數(shù)＝晝(夜)弧度數(shù)/15°(2)根據(jù)日出或日落時間進(jìn)行計算地方時正午12時把一天的白晝平分成相等的兩份，如下圖所示：晝長時數(shù)＝(12－日出時間)×2＝(日落時間－12)×2夜長時數(shù)＝日出時間×2＝(24－日落時間)×2注：以上兩個計算公式的日出時間、日落時間均為地方時。另外，晝長時數(shù)＝日落時間－日出時間，此公式中的日出時間、日落時間統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)即可。(3)利用晝夜長短的分布規(guī)律計算①同一緯線上各點晝夜?fàn)顩r、日出和日落時間相同。②南、北半球緯度數(shù)相同的兩條緯線晝夜時長互等，即南半球某地的晝(夜)長＝北半球同緯度數(shù)某地的夜(晝)長。(4)利用日期的對稱性計算①關(guān)于二至日對稱的兩個時間，如A點和B點，太陽直射點位于同一個位置。②關(guān)于二分日對稱的兩個時間，如B點和C點，太陽直射點位于不同半球，但直射點的緯度數(shù)相同。3．晝夜長短的應(yīng)用(1)根據(jù)晝夜長短，判斷直射點位置①晝夜等長，太陽直射赤道。②北半球晝長夜短，太陽直射北半球。③南半球晝長夜短，太陽直射南半球。(2)根據(jù)晝夜長短差值，判斷緯度高低晝夜長短差值越大，緯度越高；赤道地區(qū)，晝夜長短差值等于0。(3)根據(jù)晝夜長短，判斷日出、日落時間①日出時間＝12－1/2晝長。②日落時間＝12＋1/2晝長?！净A(chǔ)性和綜合性考法】(2023·江蘇南通檢測)在學(xué)習(xí)地球運動的地理課上，丹霞和她的學(xué)習(xí)小組繪制了如圖所示的4條表示全球晝夜分布的曲線。據(jù)此完成1～2題。1．圖中正確表示6月22日全球晝夜緯度分布的是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁2．丹霞所在學(xué)習(xí)小組總結(jié)了以下全球晝夜分布的結(jié)論，其中正確的是()A．夏至日晝半球大于夜半球B．低緯度晝長大于高緯度C．極圈內(nèi)各地極晝天數(shù)相等D．全球每天晝夜面積相等解析：第1題，6月22日太陽直射點位于北回歸線，此時北極圈及其以北地區(qū)出現(xiàn)極晝，晝長為24小時；南極圈及其以南地區(qū)出現(xiàn)極夜，晝長為0小時；赤道地區(qū)晝夜平分，晝長為12小時。符合該晝長分布規(guī)律的是乙，B正確。第2題，晝半球與夜半球永遠(yuǎn)平分地球，全球每天晝夜面積都相等，A錯誤，D正確；太陽直射點所在半球的高緯度晝長大于低緯度晝長，B錯誤；極圈內(nèi)緯度位置越高，極晝的天數(shù)越長，C錯誤。答案：1.B2.D【應(yīng)用性和創(chuàng)新性考法】(2023·山東濟(jì)南高三專題練習(xí))右圖所示的是北半球的一段緯線，M、N分別是X日的晨線、昏線與該緯線的交點。X日兩點的經(jīng)度差為90°，一年中M、N兩點有重合于O點的現(xiàn)象。讀圖，完成3～4題。3．X日M地的晝長為()A．6小時 B．9小時C．12小時 D．18小時4．X日()A．青島晝長達(dá)全年最大值B．北京日出東南方C．M地的白晝比N地的長D．悉尼正午日影為全年最短解析：第3題，該題的解題關(guān)鍵在于變式光照圖的掌握，根據(jù)材料和圖示信息，可進(jìn)行圖圖轉(zhuǎn)換，如圖：M、N分別是X日的晨線、昏線與該緯線的交點，且該圖示為北半球，一年中M、N兩點有重合于O點的現(xiàn)象，則弧MON為晝弧，此時M與N相差90°，即X日M地的白晝時間為6小時。故選A。第4題，該日北極地區(qū)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象，北半球晝長夜短，所以太陽直射南半球。一年中M、N兩點重合于O點即二至日時，青島晝長才可能達(dá)全年最大值，A錯誤；太陽直射北半球時，全球日出東北、日落西北，太陽直射南半球時，全球日出東南、日落西南，B正確；M、N處在同一緯線上，晝夜長短相同，C錯誤；悉尼正午日影全年最短時為北半球冬至日，D錯誤。故選B。答案：3.A4.B素養(yǎng)能力3正午太陽高度的分布和變化規(guī)律1．(2022·廣東選擇考)2021年10月16日，神舟十三號載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，將我國3名航天員順利送入距離地表約400km的中國空間站。2022年4月16日，航天員安全返回地球。駐留期間，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射塔與廣州市區(qū)廣州塔兩地每天正午太陽高度的差值()A．先變大后變小 B．先變小后變大C．持續(xù)不斷變大 D．始終保持不變[破題思路]正午太陽高度為90°－所求點與直射點的緯度差值，在航天員駐留期間，兩地始終都位于太陽直射點以北，則兩地與太陽直射點的距離變化始終一致，則兩地正午太陽高度角的差值保持不變，始終為兩地緯度之差。[嘗試解答]D2．(2022·浙江6月選考)我國某中學(xué)生在學(xué)校附近通過天文觀測，繪制出北極星光線與正午太陽光線之間夾角α的年變化曲線，下圖為該曲線示意圖。完成下題。丙日，對應(yīng)的北極星光線和正午太陽光線位置關(guān)系正確的是()A．① B．②C．③ D．④[破題思路]由所學(xué)知識可知，北極星光線與地面的夾角為當(dāng)?shù)氐木暥?，正午太陽高度在夏至日達(dá)到最大值，所以北半球北極星光線與正午太陽光線的夾角α，在夏至日達(dá)到最小值，冬至日達(dá)到最大值。由此分析可知，丙為夏至日，太陽直射點位于北回歸線，此日北極星光線與正午太陽高度的和為113.5°；②圖北極星光線與地面的夾角為58°，當(dāng)?shù)鼐暥葹?8°N，我國最北端緯度位置約為53°N；③圖北極星光線與正午太陽高度的和為113.5°，且北極星與地面的夾角為36°，緯度位置為36°N，符合我國的緯度范圍。[嘗試解答]C[借題發(fā)揮]判斷日影長短及方向(1)日影長短(2)日影朝向1．正午太陽高度的變化規(guī)律(1)正午太陽高度的緯度變化規(guī)律①同一時刻，正午太陽高度由太陽直射點所在緯線向南、北兩方降低。②同一緯線上，正午太陽高度相同。③與太陽直射點所在緯線的緯度差相等的兩條緯線上的正午太陽高度相同。(2)正午太陽高度的季節(jié)變化規(guī)律①極值北回歸線及其以北地區(qū)6月22日前后達(dá)最大值，12月22日前后達(dá)最小值南回歸線及其以南地區(qū)12月22日前后達(dá)最大值，6月22日前后達(dá)最小值南北回歸線之間(除赤道外)一年有兩次最大值(太陽直射時最大)，一次最小值(南半球出現(xiàn)在6月22日前后，北半球出現(xiàn)在12月22日前后)赤道地區(qū)一年有兩次最大值(春分、秋分)、兩次最小值(夏至、冬至)②變化幅度南、北回歸線之間緯度越高，正午太陽高度變化幅度越大(由23°26′增大至46°52′)，赤道上為23°26′，回歸線上為46°52′南回歸線至南極圈之間和北回歸線至北極圈之間各緯度正午太陽高度變化幅度相同(均為46°52′)南極圈以南和北極圈以北緯度越高，正午太陽高度變化幅度越小(由46°52′減小至23°26′)，極圈為46°52′，極點為23°26′2.正午太陽高度的應(yīng)用(1)確定地方時當(dāng)某地太陽高度達(dá)一天中最大值時，就是一天的正午時刻，此時當(dāng)?shù)氐牡胤綍r是12時。(2)判斷所在地區(qū)的緯度當(dāng)太陽直射點位置一定時，如果已知當(dāng)?shù)氐恼缣柛叨?，就可以根?jù)“某地與太陽直射點相差多少緯度，正午太陽高度就相差多少度”的規(guī)律，求出當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥取?3)確定房屋的朝向為了獲得最充足的太陽光照，各地房屋的朝向與正午太陽所在的位置有關(guān)。①北回歸線以北的地區(qū)，正午太陽位于南方，房屋朝南。②南回歸線以南的地區(qū)，正午太陽位于北方，房屋朝北。(4)判斷日影長短及方向太陽直射點上，物體的影長縮短為0；正午太陽高度越大，日影越短；反之，日影越長。正午是一天中日影最短的時刻。日影永遠(yuǎn)朝向背離太陽的方向，北回歸線以北的地區(qū)，正午的日影全年朝向正北(北極點除外)，冬至日日影最長，夏至日日影最短；南回歸線以南的地區(qū)，正午的日影全年朝向正南(南極點除外)，夏至日日影最長，冬至日日影最短；南、北回歸線之間的地區(qū)，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射時日影最短(等于0)。(5)計算樓間距、樓高為了保證一樓全年都有陽光照射，北回歸線以北地區(qū)建造樓房時，兩樓之間的最短距離應(yīng)大于L＝h·cota(a：冬至日正午太陽高度)。(6)計算熱水器的安裝角度集熱板與地面之間的夾角和當(dāng)天正午太陽高度互余(如圖，β＋a＝90°)時效果最佳。正午太陽高度的計算方法(1)公式：a＝90°－兩點緯度差。(2)說明：“兩點”是指所求地點與太陽直射點。兩點緯度差的計算遵循“同減異加”原則，即兩點同在北(南)半球，則兩點緯度“大數(shù)減小數(shù)”；兩點分屬南北不同半球，則兩點緯度相加。(3)舉例：如圖所示，太陽直射10°N，A地(42°N)、B地(23°26′N)、C地(23°26′S)三地的正午太陽高度分別為90°減三地與太陽直射點的緯度差(a、b、c)。A地正午太陽高度＝90°－a＝90°－(42°－10°)＝58°B地正午太陽高度＝90°－b＝90°－(23°26′－10°)＝76°34′C地正午太陽高度＝90°－c＝90°－(23°26′＋10°)＝56°34′【基礎(chǔ)性和綜合性考法】(2023·湖南中方縣第一中學(xué)高三開學(xué)考試)在光伏電站工程中，絕大多數(shù)支架為固定支架。我國湖北省某地(31.5°N，113.5°E)海拔65米，固定支架光伏組件的傾角一般為14°，且朝向正南方向。目前該地將部分光伏組件改成可轉(zhuǎn)動支架(如下圖所示)以提高對太陽輻射的利用率。(sin14°≈0.24、cos14°≈0.97、sin35°≈0.57、cos35°≈0.82)。據(jù)此完成1～3題。1．若不考慮天氣變化，該地固定支架光伏組件獲得太陽輻射能最多的月份是()A．3月 B．5月C．9月 D．1月2．若將支架改為可轉(zhuǎn)動型，則北京時間12時時光伏組件應(yīng)朝向()A．西北 B．西南C．東北 D．東南3．為避免遮蔽陽光和浪費土地，改為可轉(zhuǎn)動支架后兩組光伏組件的距離L大約為()A．2.1米 B．2.4米C．3.5米 D．8.3米解析：第1題，固定支架光伏組件的傾角一般為14°，且朝向正南方向。若不考慮天氣變化，該地固定支架光伏組件獲得太陽輻射能最多的月份的正午太陽高度約為76°。當(dāng)?shù)鼐暥葹?1.5°N，由“正午太陽高度計算公式a＝90°－緯度差”計算可知，此時太陽直射點的緯度約為17.5°N。結(jié)合選項判斷，5月太陽直射點的緯度位置最為接近17.5°N。故選B。第2題，當(dāng)?shù)亟?jīng)度為113.5°E，當(dāng)北京時間為12時時，該地地方時在12時之前，為上午，太陽方位為東南，為獲得最好的發(fā)電效果，光伏組件應(yīng)朝向東南。故選D。第3題，為避免遮光和浪費土地，改為可轉(zhuǎn)動支架后兩組光伏組件的距離L應(yīng)為冬至日正午光伏組件的影長。冬至日時太陽能組件傾角＝90°－正午太陽高度＝緯度差＝31.5°＋23.5°＝55°，光伏組件長度為2米，因此影長L＝2/sin(90－55)°≈3.5米。故選C。答案：1.B2.D3.C【應(yīng)用性和創(chuàng)新性考法】(2023·河南洛陽專題練習(xí))下圖為某日正午?？?20°N)某住宅小區(qū)景觀示意圖。據(jù)此完成4～5題。4．該日最接近()A．3月10日 B．6月30日C．9月10日 D．12月30日5．為獲得最佳光效，此日該地樓頂?shù)奶柲芗療岚迮c樓頂水平面的角度可調(diào)整為()A．18° B．36°C．54° D．72°解析：第4題，根據(jù)圖示，此日?？谡缣柛叨冉菫?2°，且太陽位于?？谀厦?，海口的緯度為20°N，根據(jù)正午太陽高度H＝90°－緯度差，計算可知此日太陽直射點的緯度為2°N。因此該日最接近9月10日。故選C。第5題，太陽能集熱板與樓頂水平面的夾角與正午太陽高度角互余，因此該日傾角＝20°－2°＝18°。故選A。答案：4.C5.A素養(yǎng)能力4太陽視運動(2023·廣東東源中學(xué)模擬)右圖示意2022年5月1日某攝影師拍攝的一幅太陽視運動軌跡照片。據(jù)此完成(1)～(2)題。(1)照片拍攝當(dāng)天，當(dāng)?shù)?)A．太陽從西北方向升起 B．夜長大于晝長C．正午太陽高度為零 D．出現(xiàn)極晝現(xiàn)象(2)該地可能位于()A．23°26′N B．66°34′NC．82°N D．90°N[破題思路](1)從圖中看，太陽的最低點仍在地平面以上，說明太陽高度在一天當(dāng)中的最低點大于0°，無日落現(xiàn)象，出現(xiàn)極晝；當(dāng)?shù)卮藭r不存在日出現(xiàn)象；此時當(dāng)?shù)貢冮L為24小時，當(dāng)?shù)卣缣柛叨?gt;0°，只有剛好出現(xiàn)極夜的地點，正午太陽高度才是0°。(2)結(jié)合所學(xué)可知，太陽直射點3個月約移動23.5°。5月1日距離3月21日約40天，移動約10°，直射點位于10°N附近，80°N附近剛好出現(xiàn)極晝。[嘗試解答](1)D(2)C1．太陽視運動太陽視運動軌跡圖是以觀測點為中心，目視太陽在天球上運行所形成的軌跡示意圖。它能直觀地反映出某地全年正午太陽高度、晝夜長短的變化，也能反映某地全年日出日落方向的變化。此處通常指地平圈以上方向的判讀?？赏ㄟ^太陽的升落先判斷東西方向，再利用普通地圖上方向的判讀方法“上北下南，左西右東”來定出方向坐標(biāo)。(1)北極點(圖甲)和南極點(圖乙)上太陽視運動軌跡圖(2)出現(xiàn)極晝的地區(qū)(除極點)一天內(nèi)太陽終日可見，正午時太陽高度最大，0時(24時)太陽高度最小，若位于北半球，太陽升落方位均為正北；若位于南半球，太陽升落方位均位于正南。(3)回歸線與極圈之間的地區(qū)(赤道除外)在已知觀測點位于南半球或北半球時，也可以直接通過正午太陽高度最高時太陽上中天的位置來判讀南北方向。若觀測點位于北半球，正午太陽高度最高時太陽上中天的位置在地平圈上的投影便指向正南方向；若觀測點位于南半球，正午太陽高度最高時太陽上中天的位置在地平面上的投影則指向正北方向。如下圖所示：(4)赤道上的點①春秋分日時，太陽從正東升起，從正西落下，正午太陽高度α＝90°。②夏至日時，太陽從東北升起，從西北落下，正午太陽高度α＝66.5°。③冬至日時，太陽從東南升起，從西南落下，正午太陽高度α＝66.5°。如下圖所示：2．太陽視運動中的時間信息(1)極晝區(qū)，太陽高度最小時，當(dāng)?shù)氐胤綍r為0時或24時。(2)一天中太陽高度最大時(影長最短時)，當(dāng)?shù)氐胤綍r為12時。(3)非極晝區(qū)太陽位于正南、正北時，當(dāng)?shù)氐胤綍r為12時。(4)太陽位于頭頂時，當(dāng)?shù)氐胤綍r為12時。(5)極夜后首次日出時，當(dāng)?shù)氐胤綍r約為12時。3．太陽視運動的判讀技巧太陽視運動的考查關(guān)鍵在三個點：日出點、正午點、日落點，主要涉及“三點”的位置規(guī)律及相應(yīng)時間的推算。具體規(guī)律歸納如下：(1)日出日落方位規(guī)律①非極晝極夜區(qū)：日出日落方位與太陽直射點位置相關(guān)，即太陽直射點在北半球時，日出東北，日落西北；太陽直射點在南半球時，日出東南，日落西南。②極晝區(qū)(極點除外)：北半球極晝區(qū)，日出正北，日落正北；南半球極晝區(qū)，日出正南，日落正南(注：極晝區(qū)太陽一直在地平圈及以上)。(2)正午太陽規(guī)律①北回歸線以北，全年正午太陽都在南方天空。②南回歸線以南，全年正午太陽都在北方天空。③南北回歸線之間，正午太陽有時在天頂(直射時)，有時在南方天空，有時在北方天空。(3)影子變化規(guī)律①影長變化：根據(jù)太陽高度的大小判斷影長，例如，日出時影長最長，之后縮短，正午時日影最短，之后變長，日落時影子又最長，直射點上無影子(與物體重合)。②影子方位的變化：影子位于太陽相反方位，根據(jù)太陽方位即可推知影子方位。【基礎(chǔ)性和綜合性考法】(2023·湖北黃岡高三專題練習(xí))位于南極洲的美國某科考站的一名科考人員觀察了某日太陽運動情況，發(fā)現(xiàn)該日太陽高度沒有發(fā)生任何變化(見下圖)。據(jù)此完成1～2題。1．該科考站所處的緯度是()A．66°34′S B．66°34′NC．80°S D．90°S2．該科考人員觀察到的太陽運動軌跡運動方向為()A．順時針方向 B．逆時針方向C．自南向北 D．自西向東解析：第1題，由題干可知，該地位于南極洲，為南半球地區(qū)；在此地觀察，太陽一日的高度沒有變化，說明地球自轉(zhuǎn)過程中，該地始終與太陽成某一角度，此現(xiàn)象只有在極點才可能發(fā)生，非極點地區(qū)隨著地球自轉(zhuǎn)會發(fā)生太陽高度在一日之間的變化。故選D。第2題，根據(jù)相對運動，地球上太陽的視運動軌跡和地球自轉(zhuǎn)方向相反，為自東向西，C、D錯；根據(jù)上題分析可知，此地是南極點，如圖所示，可以假設(shè)圖中人向前邁一小步，離開南極點，則太陽一日中高度變化不大，仍然為極晝，此時前方為北，后方為南(南極點)，左為西，右為東，因為此地位于南半球高緯度，太陽正午在北方，可以想象，一日中太陽軌跡從右側(cè)東方開始，正午移動至北方(前方)，下午移動至西方(左方)，午夜移動至南方(后方)，再回到東方(右方)，在地面按照右→前→左→后的順序看過去，太陽視運動軌跡為順時針方向轉(zhuǎn)動，A對，B錯。答案：1.D2.A【應(yīng)用性和創(chuàng)新性考法】(2023·廣東清新一中高三階段練習(xí))太陽周日視運動是指觀察者一天內(nèi)在地面看到的天空中太陽運動軌跡。下圖為某日不同地點的太陽周日視運動軌跡圖。據(jù)此完成3～4題。3．據(jù)圖判斷，該日()A．太陽直射北回歸線B．為冬至日C．北京正午人影為一年中最小值D．全球晝夜平分4．該日倫敦(51°30′N)的正午太陽高度是()A．30° B．38°30′C．46°30′ D．73°30′解析：第3題，根據(jù)所學(xué)可知，地球自轉(zhuǎn)方向為自西向東，因此在地球上看到太陽總是東升西落。由圖可知，太陽從正東方升起，正西方落下，說明此時太陽直射赤道，全球晝夜平分。故選D。第4題，太陽從正東方升起，正西方落下，說明太陽直射赤道，根據(jù)正午太陽高度的計算公式a＝90°－緯度差，可得該日倫敦的正午太陽高度為a＝90°－(51°30′±0)°＝38°30′。故選B。答案：3.D4.Beq\o(\s\up7(),\s\do5())?？紙D表2光照圖的綜合判讀1．分清晝、夜半球，確定晨線和昏線(1)晨線：順地球自轉(zhuǎn)方向進(jìn)入晝半球，以西為夜半球，以東為晝半球。(2)昏線：順地球自轉(zhuǎn)方向進(jìn)入夜半球，以西為晝半球，以東為夜半球。2．確定地球自轉(zhuǎn)方向(1)根據(jù)地球自轉(zhuǎn)方向判斷從北極上空看呈逆時針方向，從南極上空看呈順時針方向。(2)根據(jù)晨昏線判斷①若圖中eq\o(AB,\s\up8(︵))為昏線，eq\o(BC,\s\up8(︵))為晨線，則地球呈逆時針方向自轉(zhuǎn)，中心為北極點。②若圖中eq\o(AB,\s\up8(︵))為晨線，eq\o(BC,\s\up8(︵))為昏線，則地球呈順時針方向自轉(zhuǎn)，中心為南極點。3．確定太陽直射點的位置(1)確定經(jīng)度①根據(jù)光照圖中已知經(jīng)線的地方時找到地方時為12時的經(jīng)線。②從光照圖中直觀看出平分晝半球的經(jīng)線。(2)確定緯度根據(jù)與晨昏線相切的緯線的緯度來確定。直射點緯度與該緯線的緯度互余。若與晨昏線相切的緯線的緯度為α，則太陽直射點的緯度為90°－α。4．確定日期和季節(jié)(1)利用北半球晝夜長短北半球晝長夜短或北極附近有極晝現(xiàn)象，則為北半球夏半年，反之為冬半年；若晝夜等長，則為春分日或秋分日。(2)特殊日期的判定①晨昏線與經(jīng)線圈重合(或晨昏線經(jīng)過極點)，為3月21日前后或9月23日前后。②晨昏線與極圈相切，若北極圈內(nèi)為夜或南極圈內(nèi)為晝，則為12月22日前后；若北極圈內(nèi)為晝或南極圈內(nèi)為夜，則為6月22日前后。③根據(jù)晨昏線與經(jīng)線的斜交關(guān)系。5．確定日出、日落時間與方向(1)確定時間①晨線上的各地同時日出，昏線上的各地同時日落。②某地緯線與晨線交點所在經(jīng)線的地方時，為該地日出地方時；某地緯線與昏線交點所在經(jīng)線的地方時為該地日落地方時。(2)確定方向①太陽直射赤道時，即春、秋分日，全球各地(除極點外)日出正東方、日落正西方。②太陽直射點位于北半球時，全球各地(除極晝、極夜地區(qū)外)日出東北、日落西北。③太陽直射點位于南半球時，全球各地(除極晝、極夜地區(qū)外)日出東南、日落西南。④正好出現(xiàn)極晝的地方，北半球日出正北、日落正北；南半球日出正南、日落正南。6．確定地方時(1)過晨線與