地球公转的地理意义
考点解读
1.昼夜长短和正午太阳高度的变化规律；
2.四季的形成及五带的划分。
知识清单
参考答案：
昼夜平分（等长） 昼 夜 昼 夜 极昼 多 少 昼夜等长 23°26′N 23°26′S 赤道 多 少 最长 最大 最短 最小 冬、夏季 四立日 3～5 6～8 9～11 12～次年2
要点精析
要点一：昼夜长短的变化规律
1.昼夜长短的变化
晨昏线把所经过的纬线圈分割成昼弧和夜弧两部分。由于黄赤交角的存在，除了在赤道上和春秋二分日外，各地昼弧和夜弧都不等长。地球自转一周，如果所经历的昼弧长，夜弧短，则昼长夜短；反之，则昼短夜长。如果昼弧和夜弧等长，则昼夜平分。
；
2.昼夜长短的纬度分布及变化规律【高清课堂：地球公转的地理意义】
任何时刻，直射点所在半球昼长于夜；
纬度越高，昼越长(极圈内出现极昼现象)；同纬度地区，昼夜等长；赤道全年昼夜等长（昼夜变幅最小）。
时间 光照图示 昼弧、夜弧的纬度变化 昼夜长短的纬度变化 特殊节气
夏半年 北半球各昼弧长于夜弧。随纬度增高，昼弧越长，夜弧越短。北极附近出现纬线全为昼弧现象；南半球反之。 北半球各地昼长夜短。随纬度增高，昼越长夜越短。北极附近出现极昼现象；南半球反之。 夏至日时，北半球各地昼弧达一年中最长，夜弧最短，极昼范围达最大。
春分秋分 各纬度地区昼弧等于夜弧 全球各纬度昼夜等长
冬半年 北半球各地昼弧短于夜弧。随纬度增高，昼弧越短，夜弧越长，北极附近出现纬线全为夜弧现象；南半球反之。 北半球各地昼短夜长，随纬度增高，昼越短夜越长，北极附近出现极夜现象；南半球反之。 冬至日。北半球各地昼弧达一年中最短，夜弧最长，极夜范围达最大。
3.昼夜长短的季节变化【高清课堂：地球公转的地理意义】
6月22日，北半球（地区）昼最长， 12月22日，南半球（地区）昼最长， 3月21日，9月23日， 全球昼夜平分。
方法指导：关于昼长及夜长的计算和变化规律
（1）计算
①一般情况下，知道日出或日落地方时（或同一纬度地点的日出或日落地方时）
公式：昼长＝（12小时－日出时间）×2或昼长＝（日落时间－12小时）×2
②任意一点的昼长或夜长，无特殊条件将无法准确推算。
（2）纬度分布规律
①赤道处始终昼夜平分；春分日、秋分日全球各地昼夜平分。
②同一纬线上各点昼夜长短相同；南北半球同纬度昼夜长短相反。
③太阳直射点所在半球昼长夜短，且纬度越高，昼越长，另一半球相反。
④太阳直射点在南北回归线之间往返移动，极昼、极夜现象范围也经历了不断扩大、缩小的过程。
⑤纬度越低，昼夜变化幅度越小。
【典型例题】
例题1
下图示意不同纬度四地白昼长度变化。完成(1)～(3)题。
（1）若该图表示上半年a、b两月(a月早于b月)，则①、②、③、④四地纬度是( )。
A．66.5°N、66°N、40°N、40°S
B．66.5°S、66°S、40°S、40°N
C．66.5°N、66°N、0°、40°S
D．66.5°S、66°S、0°、40°N
（2）根据图中各地的白昼长度变化可知 ( )。
A．a月内①～④各地的夜长均长于昼长
B．b月内①～④各地的昼长均长于夜长
C．③地较②地昼夜长短的年变幅大
D．③地与④地之间的某一纬度上昼夜长短变化为零
（3）①地在a月与b月的平均昼长变化Pa与Pb的关系应符合 ( )。
A．0＜Pa/Pb＜1 B．Pa/Pb＝0
C．Pa/Pb＝1 D．Pa/Pb＞1
解析：（1）该图表示上半年，即1～6月，1月1日至6月22日之间北半球各地昼渐长，南半球各地昼渐短。从图中看出，从a月到b月①②③三地昼渐长，所以①②③三地在北半球，④地昼渐短，所以④地在南半球。所以选A。
（2）看图，a月和b月①②③三地昼长小于12小时，所以昼短夜长，而④地昼长大于12小时，所以昼长夜短，故A、B两项都错。③地昼长接近12小时，所以③地纬度比②地低，昼夜长短的年变幅小，故C错。③地与④地之间的赤道上昼夜等长，故选D。
（3）①地在a月昼长变化约为2小时，①地在b月昼长变化约为5小时，故0＜Pa/Pb＜1。
答案：（1）A （2）D （3）A
例题2
下图是某日同一经线日出时刻（地方时）随纬度变化图。图内三条曲线，其中一条是正确的。请阅读正确曲线，回答（1）、（2）题。
（1）若此图表示6月22日状况，则南纬40°～50°地区的夜长约为（ ）。
A．15小时～16小时20分 B．17小时～19小时20分
C．19小时20分～21小时20分 D．22小时40分～23小时20分
（2）若此图表示南半球的状况，当北京时间12点时，下列四图中与之相符的是（ ）。
解析：解答本题需要把握以下两点：
（1）①由图中可以看出，纬度越高，日出时刻越早；②题目中的重要数据信息“6月22日”“南纬40°～50°”“北京时间12点时”，第（1）题的夜长数据、第（2）题中的经度信息；③第（2）题中各选项中各图片反映的昼夜长短和日出日落信息。
（2）①掌握昼夜长短的纬度变化规律；②了解当地的昼夜长短的变化状况；③判断三条曲线中的正确曲线；（多掌握南北半球同纬度地区昼长和夜长相等的规律。第（1）题，若图示表示的是6月22日状况，结合日出状况，该图表示的是北半球的日出状况。0点日出的纬度应大致是66°34′N，左下方曲线是错误的；读中间曲线，该日40°N上大约2∶20日出，这与实际情况不符（不同地区的学生可结合当地的实际情况判断排除），故右上方曲线是正确的。同纬度的北半球的昼长（夜长）和南半球的夜长（昼长）相等，北半球40°～50°的日出范围是3∶50～4∶30之间，北半球昼长（南半球夜长）范围应在（12∶00－4∶30）×2小时－（12∶00－3∶50）×2小时之间，即在15小时～16小时20分钟之间。第（2）题，题目假设是表示南半球的状况，其中的纬度应该是南纬，而题干中表述的是某日同一经线日出时刻（地方时）随纬度变化，则南极地区有极昼现象，越往南白昼越长，答案只能在A、D两项中选择。北京时间为12∶00，150°W的地方时只能是18∶00，赤道与昏线的交点地方时为18：00。
答案：（1）A （2）D
要点二：正午太阳高度的变化规律
1.正午太阳高度的概念及图示分析
正午太阳高度是一天中最大的太阳高度，也就是太阳直射当地子午线的太阳高度，如下图所示：
2.正午太阳高度的纬度变化规律【高清课堂：地球公转的地理意义】
任意时刻，正午太阳高度都从直射点所在纬度向南北两侧递减。
离直射点越近，正午太阳高度越大，离直射点越远，正午太阳高度越小。
说明：实际上可以用太阳高度来表示昼夜状况，当H＞0°时为白天；H＝90°时是直射点；H=0°时，在晨昏线上；H＜0°时则为夜晚。所以太阳高度的分布规律是由直射点（90°）向四周（晨昏圈0°）逐渐递减。
3.正午太阳高度的季节变化【高清课堂：地球公转的地理意义】
6月22日，北回归线及其以北正午太阳高度达一年最大值，南半球达一年最小值。
12月22日，南回归线及其以南正午太阳高度达一年最大值，北半球达一年最小值。
方法：正午太阳高度的计算
（1）正午太阳高度的计算公式为：H＝90°－|－|，式中H为正午太阳高度角，为当地地理纬度，永远取正值，δ为直射点的纬度，当地夏半年时取正值，冬半年时取负值。
以北京（39°54′N）为例：
冬至日：H=90°－139°54′－（－23°26′）=26°40°（太阳直射点在南回归线，δ=－23°26′）
夏至日：H=90°－139°54′－23°26′=73°32′（太阳直射点在北回归线，δ=23°26′）
（2）简便方法： 90°一 两地相隔的纬度数（所求地点与太阳直射点之间相隔的纬度数）例如：
夏至日，北纬30°的正午太阳高度角：H=90°－（30°－23°26′）=83°26′
冬至日，北纬30°的正午太阳高度角：H=90°－（30°+23°26′）=36°34′
【例题1】
某纬度φ的正午太阳高度H=∣φ-δ∣，其中δ为太阳直射点纬度，夏半年取正值，冬半年取负值。下图示意某地北京时间18时的太阳位置。据此完成下列问题。
（1）该地经度为（ ）
A．30°E B．30°W C．60°E D．60°W
（2）该地纬度可能为（ ）
A．10°N B．10°S C．50°N D．50°S
解析：第（1）题，由题目可知此时北京时间为18时，北京时间采用120°E经线上的地方时。该图表示的太阳高度为正午太阳高度，当地地方时为12时，可知两地相差6小时，经度相差90°，当地时刻晚，故应位于北京西侧，可知该地的经度为30°E，A项正确。
第（2）题，因为题干并没有交代图示为具体哪一日的正午太阳高度，因此根据题目中正午太阳高度计算公式分别计算出夏至日和冬至日的当地纬度即可。夏至日：45°=∣φ-23.5°∣，计算出该地纬度为68.5°；冬至日：45°=∣φ+23.5°∣，计算出该地纬度为21.5°，即该地的纬度介于21.5°和68.5°之间，只有C和D项符合。再依据图示正午太阳位于南方，可确定该地为北半球，只有C项符合。
答案：（1） A （2） C
【例题2】（2016 北京东城高一期末）
北京时间2015年9月3日10：00时，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年大阅兵在北京天安门广场举行。图15为大阅兵开始时地球在轨道上的位置示意图（图中①②③④为二分二至日），下图为大阅兵当天的地球光照示意图。读图回答下列问题。
（1）9月3日太阳直射________（南、北）半球，此日最接近_________（填二分二至日）。
（2）图中AB、CD表示晨昏线的是_________，此时黄赤交角的度数约为_________。
（3）当地球公转到②时，太阳直射的纬线是_________，全球正午太阳高度变化规律是__________________，出现极夜现象的范围是_________。
（4）图15中地球由①运动到④时，_________（选择填空）。
A. 地球公转速度逐渐变慢 B. 西风带总体向南移
C. 上海正午太阳高度增大 D. 北京昼渐长夜渐短
解析：（1）根据地球公转的规律可以判断，9月3日地球位于夏至日和秋分日之间，太阳直射点在北半球向南移动，更加接近9月23日的秋分日。（2）9月3日太阳并不直射赤道，所以晨昏线与赤道并不垂直，AB先应为晨昏线。而黄赤交角的度数是不变的，仍为23°26＇。（3）地球的公转方向和自转方向是一致的，所以根据左图，③处应为秋分日，当地球公转到②的位置，应为冬至日，太阳直射南回归线，可以判断太阳高度变化。（4）根据（3）题的判断，地球由①运动到④应为春分日到夏至日期间，越来越接近于7月初的远日点，地球公转速度会越来越慢；期间太阳直射点逐渐北移，所以风带也应为北移；上海在北回归线以北地区，随着太阳直射点的北移，正午太阳高度越来越大，北半球的白昼时间也会越来越长。
答案：（1）北 秋分日 （2）AB 23°26＇ （3）南回归线 由南回归线向南北两侧递减 北极圈及其以北地区 （4）ACD
要点三：四季的形成和五带的划分
1.天文四季的划分【高清课堂：地球公转的地理意义】
夏季——白昼最长、太阳最高的季节；
冬季——白昼最短、太阳最低的季节。
2.气候四季
传统的四季划分是依据天文含义，往往与各地的气候状况不符，于是温带的许多国家运用气候统计的方法划分四季，南北半球的季节刚好相反，一般划分如下表：
春 夏 秋 冬
北温带 3、4、5月 6、7、8月 9、10、11月 12、1、2月
南温带 9、10、11月 12、1、2月 3、4、5月 6、7、8月
3.五带的划分
注意：
（1）天文学上的四季与气候学上的四季是有明显区别的。
（2）地球上的五带是天文学意义上的“五带”；而气候上的“热带”“温带”和“寒带”则取决于当地的平均气温和积温条件。
【典型例题】
下图是我国城市季节分布图。读图完成下列要求。
（1）把下列五个城市季节分布图的序号填入相应的括号内。
哈尔滨（ ）、北京（ ）、武汉（ ）、广州（ ）、昆明（ ）
（2）剩下的一个不符合任何城市季节分配情况，指出图中的错误：________。
解析：先了解五个城市的地理位置及气候特点，冬季最长的④为哈尔滨，夏季最长的①为广州，春秋最长的⑤为四季如春的昆明，武汉和北京相比，夏长冬短。
答案：（1）④ ② ⑥ ① ⑤ （2）序号③所指的图中有秋季无春季，不符合实际。
思维拓展
下图为某日部分地区昼夜示意图，阴影部分表示黑夜，其余部分表示白昼。读图回答问题。
（1）按东、西半球划分，图上阴影部分主要位于________半球，此时甲地地方时是________点。
（2）按南、北半球划分，此时太阳直射点位于________半球。太阳直射点的经度是________。
（3）该日乙地的白昼时间长约________小时。
（4）如果晨昏线与甲地所在经线的夹角为10°，则该日正午时分上海（31°N）世博园场馆的太阳能电池板与建筑物外墙面（墙面与地面垂直）之间最合适的夹角约为________。
解析：（1）由图中经度变化规律可知，图中经度为西经度，再根据东西半球的划分依据可知为西半球。甲为晨线与赤道的交点，其地方时为6时。
（2）由图中晨昏线与经线相交关系可判断太阳直射点在北半球。甲地位于37.5°W与22.5°W之间的中点位置，故可推知甲地经度为30°W，由上题可知甲地地方时为6时，而太阳直射点的地方时为12时，由此可算出太阳直射点的经度为60°E。
（3）甲地为30°W，地方时为6时，乙地经度为22.5°W，即可算出乙地地方时为6∶30，而乙地正好位于晨线上，即可知乙地该日6∶30日出，再根据昼长：（12时－日出时间）×2，即可算出乙地白昼时间长约11小时。
（4）由题可知该时太阳直射点位于10°N，再根据正午太阳高度的计算公式，可算出该日上海正午太阳高度为69°，由此推出，太阳能电池板与建筑物外墙面之间最合适的夹角约为69°。
答案：（1）西；6 （2）北；60°E （3）11 （4）69°
【课外拓展】
正午太阳高度角的综合应用
①阳光照射方向、日影的长短的问题（日出日落方位判断）
正午太阳高度越大，影子越短，影子的朝向总是跟太阳方位相反。
②楼间距的问题：纬度越低，楼间距越小。
北回归线以北地区建房时，为保证一楼全年均有阳光照到，两楼之间的最短距离与楼高的关系如图4－22所示，(H为冬至日当地的正午太阳高度)L应大于等于h·cotH。
③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季节变化而调整角度，集热板与地面之间的夹角应等于当天正午太阳高度的余角。如图４－23所示，α+H＝90°时效果最佳。
近年来，我国房地产业发展迅速，越来越多的居民乔迁新居，居住条件和环境条件显著改善。请读下图，运用以下公式及相关知识回答（1）～（3）题。
1 某地正午太阳高度的大小：H＝90°-∣φ-δ∣式中：H为正午太阳高度；φ为当地纬度，取正值；δ为太阳直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。
1 tan35°≈0．7 tan45°≈1 tan60°≈1．732
例题：（1）房地产开发商在某城市（北纬30°）建了两幢商品住宅楼（上图），某户居民买到了北楼一楼一层的一套房子。请问，该房子一年中正午太阳光线被南楼挡住的时间大约是（ ）
A 1个月 B 3个月 C 6个月 D 9个月
（2）为避免纠纷，房地产开发商在建楼时，应该使北楼所有朝南房屋在正午时终年都能被阳光直接照射。那么在两幢楼房间距不变的情况下，南楼的高度最高约为（ ）
A 20米 B 30米 C 40米 D 50米
（3）若其中某房主欲安置一台太阳能热水器，为了获得最多的太阳光热，提高利用效率，需根据太阳高度的变化随季节调整倾角，那么日照图与热水器安置方式不合理的是（ ）
解析：第（1）题，解答此题的关键是充分利用图中和文中的信息，特别是要先根据图中的楼高和楼间距直接算出要保证北楼阳光不被遮挡的最低太阳高度为tanα=69÷40=1．725，再由题中提供的信息②可知H=60°时，太阳直射在赤道上。故推算出阳光被挡时间为6个月。第（2）题，据提供的公式先算出当地一年中最低的正午太阳高度角为90°-（30°+23．5°）=36．5°，与提供的tan35°=0．7最接近，由楼间距不变（40米）可计算出南楼的高度约 40×tan35°，即约为30米。第（3）本题要明白吸收板与楼顶平面的夹角应等于直射点与所在地纬距的原理。
答案：（1）C （2）B （3）D
④确定房屋的朝向
北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南，南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
迁移：山地的阳坡阴坡，自然带分布高度
⑤确定地方时
当某地的太阳高度达到一天中最大值时，日影最短，当地的地方时为12时。
赤道：________
昼长大于夜长（这一天________最长、________最短）
纬度越高，________越长，________越短，北极圈及其以北出现________
北半球夏至日
（南半球相反）
北半球冬至日：与夏至日相反
日照时间多，接受太阳辐射________
日照时间短，接受太阳辐射________
影响
春分和秋分：全球________
昼夜长短的变化
夏至：由________向南北两极递减
冬至：由________向南北两极递减
春分和秋分：由________向两极递减
规律
（北半球）
太阳高度角大，地表单位面积获得太阳辐射________
太阳高度角小，地表单位面积获得太阳辐射________
影响
正午太阳
高度变化
夏季：一年内白昼________、太阳高度________的季节
冬季：一年内白昼________、太阳高度________的季节
春、秋季：________的过渡季节
天文四季的含义
春季：________月
夏季：________月
秋季：________月
冬季：________月
气候四季
中国传统四季：以“________”为起点
划分方法
四季的划分
地球公转与季节
6°34′【巩固练习】
一、单项选择题
读下面一组地球的日照图，判断1～2题。
1．表示同一日期的日照图有（ ）
A．①②③ B．①③④ C．①④ D．③④
2．有关a、b、c、d四地的比较，正确的是（ ）
A．此刻太阳高度a＞b B．此日正午太阳高度a＜c
C．c与d永远不会昼夜等长 D．图示时刻，a日出，d正午
（2016 北京东城高一期末）国际奥委会于北京时间2015年7月31日17：45在吉隆坡（102°E，3.5°N）宣布北京赢得2022年冬奥会举办权。结合“地球公转轨道示意图”，完成3～4题。
3. 吉隆坡比北京（ ）
A. 白昼时间长 B. 早1小时看到日出
C. 自转角速度大 D. 自转线速度大
4. 当地球公转的时段在③—④时，我国出现的文化现象是（ ）
A. 吃月饼，共庆团圆 B. 荡秋千，踏青插柳
C. 放鞭炮，守岁迎春 D. 望双星，鹊桥相会
5．下列四幅图中（阴影表示黑夜），表示12月22日昼夜分布状况的是（ ）
天安门广场升降旗时间与日出日落时间相同，以下是连续3天升降旗时间的资料，根据资料，回答6～8题。
第一天 第二天 第三天
升旗时间 5∶04 5∶03 5∶02
降旗时间 19∶16 19∶19 19∶20
6．此时，北京的昼夜长短情况是（ ）
A．昼长大于夜长 B．昼长等于夜长
C．昼长小于夜长 D．资料不足，无法判断
7．此时，太阳直射点的位置和移动方向分别是（ ）
A．位于南半球，正向北移动 B．位于北半球，正向北移动
C．位于南半球，正向南移动 D．位于北半球，正向南移动
8．若某日天安门广场国旗7点准时升起，则北京的昼长约为（ ）
A．14小时 B．16小时 C．10小时 D．18小时
我国某校地理兴趣小组的同学，把世界上四地一年内正午太阳高度变化及方向绘成简图。回答9～10题。
9．可能反映学校所在地正午太阳高度年变化及方向的是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
10．当②地正午太阳高度达到最大时（ ）
A．地球公转速度较慢 B．其他三地正午太阳所在方向不同
C．该学校所在地天气炎热 D．太阳在地球上的直射点将北返
二、非选择题
11．读图1．7和图1．8，回答下列问题。
（1）当地球公转至A位置时，此时，正午太阳高度角达到一年中最大的纬度范围是________。
（2）当地球公转至C位置时，图1．8中三城市白昼最长的是________，正午时人影最长的是________。
（3）当地球处于C位置时，北京地区________（选择题）。
A．昼最长夜最短 B．昼夜平分
C．正午时人的影子最长 D．正午时人的影子最短
12.读某日地球光照图（图中阴影部分表示黑夜）及地球公转图，回答下列问题。
（1）左图为北半球的______（节气）时的地球光照图，此时地球位于右中的______位置。
（2）左图中乙、丙、丁三处，与甲处地方时相同的是 ______ 处，与甲处正午太阳高度相同的是______处。
（3）地球位于右图中A位置时，我国的昼夜长短状况为______，全球各地正午太阳高度的纬度分布规律为______。
参考答案：
1．答案：A
解析： 由图可知，①图北极圈及其以北地区出现极昼现象，应为夏至日；②图为极地俯视图，由自转方向为顺时针可知中心点为南极，南极圈及其以南出现极夜现象，应为夏至日；③图由自转方向为逆时针可知中心点为北极，北极圈及其以北出现极昼现象，因为夏至日；④由自转方向为顺时针可知中心点为南极，南极圈及其以南出现极昼现象，应为冬至日。
2．答案：A
解析：由图，a地处于白昼，太阳高度＞0，b地在晨昏线上，太阳高度=0，故太阳高度a＞b；当太阳直射赤道的时候，全球各地昼夜平分。
3.答案：D
解析：根据资料，吉隆坡的纬度比北京的纬度低，自转线速度更大。
4.答案：B
解析：地球公转到③—④时，正值春分到夏至期间，是3月21日到6月22日，是我国的春夏之交，所以B选项正确。
5．答案：A
解析：12月22日，太阳直射南回归线，南半球各地昼长夜短，南极圈及其以南地区出现极昼现象。
6．答案：A
解析：已知日出日落时间，用日出时间减日落时间即可求出昼长。
7．答案：B
解析：天安门广场升降旗时间与日出日落时间相同，由表格提供的时间，可以求出三天的昼长分别为14时12分、14时16分、14时18分，昼长夜短，且昼越来越长，所以直射点位于北半球，且正向北移动。
8．答案：C
解析：天安门广场国旗7点准时升起，说明日出时间是7点，昼长=（12-日出时间）*2=10小时。
9．答案：C
解析：太阳直射范围在南北回归线之间。正午太阳高度的空间变化规律是：正午太阳高度由太阳直射点向南北两侧递减。正午太阳方向分三种情况：（1）23°26′N以北地区，正午太阳始终在正南方向；（2）23°26′S以南地区，正午太阳始终在正北方向；（3）南北回归线之间地区，正午太阳有时在正北方向，有时在正南方向。分析图可知，①地为赤道，②地为23°26′S，③地为23°26′N，④地为66°34′N。反映我国某校的只能是③地，故选C。
10．答案：D
解析：②地正午太阳高度最大值为90 °，此时为12月22日，地球位于近日点附近，公转较快，①、③、④三地正午太阳均在正南方向，③地此时处于一年中低温时期，A、B、C三项都不正确，故选D。
11．答案：
（1）北纬23°26′ 北回归线及其以北地区
（2）海口 北京
（3）C
12．答案：（1）夏至 B （2）乙 丁 （3）昼夜等长 从赤道向南北两侧递减
解析：（1）左图中北极地区全部为极昼，应为夏至日。（2）位于同一条经线上的地区地方时相同。位于同一条纬线上的地区正午太阳高度相同。（3）地球公转到A处时，为春分日，太阳直射赤道，全球各地正午太阳高度由赤道向两极递减，全球昼夜平分。
