第2课时 地球公转的地理意义
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课标要求 素养目标
结合实例,说明地球运动的地理意义。 1.结合地球公转的规律和原理,综合分析昼夜长短变化、正午太阳高度变化、四季变化等自然现象。(综合思维) 2.结合具体图文材料,认识不同地区昼夜长短、正午太阳高度的特征。(区域认知) 3.观察昼夜长短、正午太阳高度、日出方位等现象,分析其与四季变化的关系,观察楼间距、太阳能集热板朝向,分析其与正午太阳高度的关系。(地理实践力)
一、昼夜长短和正午太阳高度的变化
1.昼夜长短
(1)昼夜长短与昼弧夜弧。
①昼夜长短:反映日照时间的长短。
②昼弧与夜弧:晨昏线把所经过的纬线分割成两部分,位于昼半球的部分叫昼弧,位于夜半球的部分叫夜弧。如果昼弧比夜弧长,则白昼长、黑夜短;反之,则黑夜长、白昼短。
[绘一绘] 在下图中用斜线画出夜半球范围(虚线分别表示回归线、极圈),并说出此时的
节气。
图1 图2
答案:绘图如下。图1为北半球夏至,图2为北半球冬至。
图1 图2
(2)昼夜长短的变化规律。
①赤道上:终年昼夜等长。
②春分日和秋分日:全球昼夜等长。
③北半球状况(南半球相反)。
时间 昼夜 长短 分布规律 特殊节气
夏半年(自春分日至秋分日) 昼长 夜短 纬度越高,昼越长,夜越短,至北极四周为极昼 夏至日,北半球昼最长、夜最短,北极圈及其以北地区皆为极昼
冬半年(自秋分日至次年春分日) 昼短 夜长 纬度越高,昼越短,夜越长,至北极四周有极夜现象 冬至日,北半球昼最短,夜最长,北极圈及其以北地区皆为极夜
2.正午太阳高度的变化
(1)太阳高度与正午太阳高度。
①太阳高度:太阳光线与地平面的交角(即太阳在当地的仰角)。
②正午太阳高度:是指一日内最大的太阳高度,反映太阳辐射的强弱。
(2)正午太阳高度的变化。
①随纬度变化。
特点 同一时刻,正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两方降低
夏至日 由北回归线向南北两方降低
冬至日 由南回归线向南北两方降低
春分日和 秋分日 由赤道向南北两方降低
[想一想] 夏至日时,北半球各地正午太阳高度是否都达到了一年中的最大值 为什么
提示:赤道和北回归线之间的地区,在太阳直射时正午太阳高度最大,而不是在夏至日;北回归线及其以北的纬度带,正午太阳高度在夏至日时,达到一年中的最大值。
②随季节变化。
北回归线及其以北的纬度带 夏至日正午太阳高度最大,冬至日正午太阳高度最小
南回归线及其以南的纬度带 冬至日正午太阳高度最大,夏至日正午太阳高度最小
南北回归线之间的地区 太阳直射时正午太阳高度最大,一年有两次太阳直射
[想一想] 为什么我国北方夏季太阳能热水器的集热效果要比冬季好些
提示:夏季我国北方太阳高度大,白昼长,获得的太阳辐射多。
二、四季更替和五带划分
1.四季更替
(1)成因。
(2)划分(北温带地区)。
类型 范围
春季 夏季 秋季 冬季
天文 四季 过渡 季节 白昼最长、正午太阳高度最高的季节 过渡 季节 白昼最短、正午太阳高度最低的季节
气候 四季 3、4、5月 6、7、8月 9、10、11月 12、1、2月
2.五带划分
(1)划分依据:由于昼夜长短和正午太阳高度的空间变化,太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。
(2)五带的划分。
[想一想] 全球哪些纬度地区会有明显的四季特征,哪些地区没有
提示:中纬度地区有明显的四季特征,低纬度和高纬度地区没有明显的四季特征。
学习任务一 昼夜长短的变化规律
【情境·探究导学】
作息时间变化
下面是我国某城市某学校作息时间表(表中均为北京时间)。
季节 夏季(5—9月底) 冬季(10月至次年4月底)
上午 9:00—13:30 10:00—14:00
午休 13:30—15:30 14:00—15:00
下午 15:30—19:30 15:00—19:00
(1)该学校夏季和冬季上学、放学和午休时间有什么差异
提示:上学时间夏季早于冬季;放学时间冬季早于夏季;午休时间夏季长于冬季。
(2)该学校冬、夏季节作息时间表调整的依据是什么
提示:昼夜长短的季节变化。
(3)2023年9月1日至2024年1月13日新学年上学期,该城市昼、夜分别有什么变化
提示:昼先变短,冬至日最短,后变长;夜先变长,冬至日最长,后变短。
【核心·归纳总结】
1.昼夜长短的变化分析方法
(1)昼夜长短状况——看“位置”。
太阳直射点的位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球,哪个半球昼长夜短,且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。如下图所示。
(2)昼夜长短变化——看“移动”。
太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势,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)极昼与极夜范围的确定方法。
若某日太阳直射点的纬度为α,则该日发生极昼、极夜的最低纬度为φ=90°-α(下图所示)。如:太阳直射10°N,则这一天发生极昼的范围为80°N及其以北地区,发生极夜的范围为80°S及其以南地区。
昼夜长短变化的规律
(1)对称规律:同一纬线上各地昼夜长短相同(同线等长);南北半球同纬度昼夜长短相反。二分日前后时间相同的两日期,昼夜长短相反。二至日前后时间相同的两日期,昼夜长短相同。
(2)递增规律: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。
(3)变幅规律:赤道处全年昼夜平分;纬度越高,昼夜长短的变化幅度越大。
(4)极昼、极夜规律:极昼、极夜的最低纬度=90°-太阳直射点的纬度。纬度越高,极昼、极夜出现的天数越多。
2.昼夜长短的计算
(1)根据某纬线的昼弧或夜弧弧度计算。
昼(夜)长时数=昼(夜)弧度数/15°。
(2)根据日出或日落时间进行计算。
地方时正午12时把一天的白昼平分成相等的两份,如下图所示。
昼长时数=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2。
夜长时数=(日出时间-0)×2=(24-日落时间)×2。
(3)根据分布特点进行计算。
①同纬度各地的昼长相等,夜长相等。
②南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布,即同一日期,北半球某地的昼长(夜长)与南半球同纬度地区的夜长(昼长)相等。例如:40°N的昼长等于40°S的夜长。
(4)根据昼夜长短的时间对称特点进行计算。
①关于冬至日、夏至日对称的两个日期(上图中A与B、C与D):昼长、夜长相等。
②关于春分日、秋分日对称的两个日期(上图中B与C、D与E):一个日期的昼长与另一个日期的夜长相等。
【实践·学以致用】
二十四节气能准确反映自然节律的变化,在人们日常生活中发挥了重要的作用。下图为二十四节气图。据此回答1~2题。
1.下列节气中,昼长最接近的是( )
[A] 芒种和小暑 [B] 白露和寒露
[C] 小雪和小寒 [D] 清明和惊蛰
【答案】 A
【解析】 芒种与小暑关于夏至日对称,昼长最接近,A正确;白露在秋分前,寒露在秋分后,昼长不相同,B错误;小雪与小寒并不关于冬至日对称,C错误;清明在春分后,惊蛰在春分前,昼长不相同,D错误。
2.2024年10月23日为霜降节气,该日广州( )
[A] 昼长夜短 昼渐长夜渐短
[B] 昼长夜短 昼渐短夜渐长
[C] 昼短夜长 昼渐长夜渐短
[D] 昼短夜长 昼渐短夜渐长
【答案】 D
【解析】 10月23日,太阳直射点位于南半球,广州(位于北半球)昼短夜长,太阳直射点向南移动,广州昼渐短夜渐长,D正确。
5月11日,我国北京市(40°N)的小明同学与在新西兰惠灵顿(约40°S)留学的哥哥进行视频聊天,并在手机上查看了当天的日出、日落时间,哥哥与小明约定8月11日从惠灵顿返回北京。下图为小明用手机查询的5月11日北京日出、日落时间截图。据此回答
3~4题。
3.该日惠灵顿的昼长约为( )
[A] 14小时16分钟
[B] 12小时18分钟
[C] 11小时40分钟
[D] 9小时44分钟
【答案】 D
【解析】 由材料可知,该日北京日出时间为05:02,日落时间为19:18,昼长为14小时16分钟,惠灵顿约位于40°S,两地大致关于赤道南北对称,故北京的昼长与惠灵顿的夜长相等,因此惠灵顿的昼长为9小时44分钟,D正确。
4.相较于5月11日,小明哥哥返回北京的当日( )
[A] 北京昼较长,夜较短
[B] 江西昼较短,夜较长
[C] 悉尼日落时间提前
[D] 惠灵顿日出时间推迟
【答案】 B
【解析】 由材料可知,哥哥与小明约定8月11日从惠灵顿返回北京,与5月11日相比,8月11日太阳直射点的位置更靠南,但仍在北半球。与5月11日相比,8月11日北京、江西昼较短,夜较长,A错误,B正确;南半球的悉尼和惠灵顿,日出提前,日落推迟,C、D错误。
学习任务二 正午太阳高度的变化规律及应用
【情境·探究导学】
正午太阳高度的应用
近年来,随着城市建设速度加快,住宅建设用地供应紧张,加之一些城市在对新建住宅楼规划审批环节中存在漏洞,有些开发商违规施工,超规划建设,导致新建住宅楼层数过多,密度过大,影响相邻建筑的通风、采光,使基于“阳光权”引发的纠纷日益增多。《中华人民共和国民法典》第二百九十三条规定:“建造建筑物,不得违反国家有关工程建设标准,不得妨碍相邻建筑物的通风、采光和日照。”下图是济南在二分二至日的正午太阳高度示意图。
(1)影响建筑物采光和日照的主要因素是 ,①②③分别表示哪一日期的正午太阳高度 其中,决定济南楼间距大小的是哪一个 这一天,全球正午太阳高度的变化规律是怎样的
提示:正午太阳高度 ①表示夏至日,②表示春分日和秋分日,③表示冬至日;其中,③决定济南楼间距的大小;这一天是冬至日,全球正午太阳高度自南回归线向南北两方递减。
(2)济南正午太阳高度的变化有何规律
提示:首先要明确济南位于北回归线以北,然后依据正午太阳高度的季节变化规律,得知济南的正午太阳高度在夏至日最大,从夏至日到冬至日递减,冬至日最小。
(3)归纳回归线之间的各地,正午太阳高度在一年中何时达到最大值,何时达到最小值
提示:北回归线与赤道之间:当太阳直射时,正午太阳高度在一年中达到最大值,为90°,冬至日正午太阳高度在一年中达到最小值。南回归线与赤道之间:当太阳直射时,正午太阳高度在一年中达到最大值,为90°,夏至日正午太阳高度在一年中达到最小值。
【核心·归纳总结】
1.正午太阳高度的空间变化规律
2.正午太阳高度的季节变化规律(北半球节气)
正午太阳高度的几点特殊规律
(1)同线相等规律:同一纬线上正午太阳高度相等。
(2)对称规律:以太阳直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线,正午太阳高度相等。
(3)近大远小规律:距太阳直射点所在纬线越近,正午太阳高度越大,反之越小。
3.正午太阳高度(α)的计算方法
(1)正午太阳高度,也就是一天内最大的太阳高度。如下图所示。
(2)计算公式及说明。
①利用公式α=90°-| -δ|进行计算。
公式中α为正午太阳高度, 为当地的纬度,δ为太阳直射的纬度(当地夏半年取正值,冬半年取负值)。
②利用公式α=90°-两点纬度差进行计算。
α:观测点的正午太阳高度。两点:太阳直射点、观测点。纬度差:若两点在同一半球,用高纬度减去低纬度;若两点分属于南、北半球,将两点的纬度求和(同减异加原则)。如下图
所示。
当太阳直射B点(10°N)时,A点(30°N)正午太阳高度:αA=90°-两点纬度差=90°-(30°-10°)=
70°;C点(23°26′S)正午太阳高度:αC=90°-两点纬度差=90°-(10°+23°26′)=56°34′。
4.正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间:纬度越高,正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′),赤道上为23°26′,回归线上为46°52′。
(2)回归线与极圈之间:各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区:纬度越高,正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′),极圈上为 46°52′,极点上为23°26′。
5.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,正午太阳位于南方天空,房屋坐北朝南;在南回归线以南地区,正午太阳位于北方天空,房屋坐南朝北。
(3)判断日影长短及方向(北半球节气)。
(4)计算楼间距。
一般来说,纬度较低的地区,楼间距较近;纬度较高的地区,楼间距较远。解题关键是计算当地一年中最小的正午太阳高度,并计算影长。以我国为例(见下图),南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度为α,则最小楼间距L为:L=h cotα。
(5)计算热水器安装角度。
太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的季节变化来调整角度,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。如上图所示,∠1+∠2=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)。
【实践·学以致用】
下图为某地一年内最高与最低正午太阳高度示意图,图中α表示最低正午太阳高度,β表示最高正午太阳高度。据此回答1~3题。
1.图示地点可能位于( )
[A] 北温带 [B] 南温带
[C] 北寒带 [D] 南寒带
【答案】 B
【解析】 读图可知,当地正午太阳高度最大值小于90°,最小值大于0°,表明当地没有太阳直射和极夜现象,应位于温带,排除C、D;当地正午太阳始终处于正北方,表明当地位于南半球,即位于南温带,B符合题意,排除A。
2.图中太阳由甲移向乙位置的时段是北半球( )
[A] 秋分日—冬至日—春分日
[B] 春分日—夏至日—秋分日
[C] 冬至日—春分日—夏至日
[D] 夏至日—秋分日—冬至日
【答案】 C
【解析】 根据上题分析可知,当地位于南温带,最高正午太阳高度应出现在冬至日(北半球),最低正午太阳高度应出现在夏至日(北半球),即图中甲为冬至日太阳位置,乙为夏至日太阳位置,由甲移向乙位置的时段是冬至日—春分日—夏至日,C正确。
3.图中β与α的差值约为( )
[A] 23°26′ [B] 33°
[C] 47° [D] 57°
【答案】 C
【解析】 根据前面分析可知,当地位于南温带,处于回归线与极圈之间,根据所学知识可知,回归线与极圈之间各地一年中正午太阳高度的最大值与最小值之差为[90°-(当地纬度-23°26′)]-[90°-(当地纬度+23°26′)]=46°52′,约为47°,C正确。
维加内拉是意大利的小村庄,大致位于40°N,该村庄坐落于深谷底部,四周高山林立,每年约3个月得不到阳光的照射。后来村民们安装了巨大的反射镜,并采用阳光同步技术,控制镜面随太阳的移动调整倾斜角度和水平角度,让阳光向下照射村庄。下图示意维加内拉小村庄反光镜工作原理及景观图。据此回答4~5题。
4.与11月相比,12月该村庄反射镜( )
[A] 启动时间更早,正午倾斜角度更大
[B] 启动时间更晚,正午倾斜角度更大
[C] 启动时间更早,正午倾斜角度更小
[D] 启动时间更晚,正午倾斜角度更小
【答案】 D
【解析】 依据材料及所学知识可知,在北半球,12月昼长小于11月,日出时间更晚,则该镜面启动时间更晚,排除A、C;图中显示,倾斜角是镜面与垂直方向的夹角,该地位于北半球,11月正午太阳高度大于12月;正午太阳高度越大,镜面与水平方向夹角越小时获得的太阳辐射越多,此时镜面倾斜角(与垂直方向夹角)越大,反之也成立,即太阳高度越小时,镜面倾斜角越小。12月镜面更向垂直方向偏移,即倾斜角变小,排除B,D符合题意。
5.该村庄将上述阳光同步技术用于光伏发电,春分日正午光伏面板倾斜角为( )
[A] 30° [B] 40°
[C] 50° [D] 60°
【答案】 C
【解析】 该村庄将上述阳光同步技术用于光伏发电,为了达到最佳发电效果,光伏面板应与正午太阳入射光线垂直,即光伏板倾斜角(光伏板与垂直方向的夹角)与正午太阳高度相等。春分日太阳直射赤道,该地正午太阳高度=90°-(40°-0°)=50°,光伏板倾斜角也为50°,C正确。
太阳视运动图的判读
【典图示例】
北半球中纬度地区太阳视运动图
【技法点拨】
太阳视运动轨迹是以观测点为中心,目视太阳在天球上运行的轨迹。太阳周日视运动实质上是地球自转运动的反映。以上图为例。
图中北极星的仰角为40°,故该地纬度为40°N。图中A、B、C分别为北、南、东方向,正午太阳位于正南,①②③分别为夏至日、二分日、冬至日的太阳视运动路径。
以③冬至日为例:日出、日落时太阳位于地平圈上,太阳高度为0,α为冬至日正午太阳高度,其大小为90°-(40°+23°26′)=26°34′。该日的太阳视运动轨迹所跨弧度小于180°,即昼短
夜长。
从图中可以看出,①为夏至日,昼长夜短,故日出东北、日落西北。日出、日落的方位与昼夜长短变化的关系(北半球非极昼区)可总结如下。
时间 二分日 夏半年 冬半年
昼夜长短状况 昼=夜 昼>夜 昼<夜
日出 时刻 (地方时) 6时 早于6时, 夏至日最早 晚于6时, 冬至日最晚
方位 正东方 东北方 东南方
日落 时刻 (地方时) 18时 晚于18时, 夏至日最晚 早于18时, 冬至日最早
方位 正西方 西北方 西南方
【对点练习】
下图示意位于我国某城市的观察者在2022年6月21日观察到的太阳视运动轨迹。下表示意我国部分城市的地理坐标。读图,回答(1)~(2)题。
城市 地理坐标
杭州 30.2°N,120.2°E
石家庄 38.0°N,114.5°E
沈阳 41.8°N,123.4°E
哈尔滨 45.8°N,126.7°E
(1)观察者所在城市可能是( )
[A] 杭州 [B] 石家庄
[C] 沈阳 [D] 哈尔滨
(2)观察者在12月21日(冬至日)观察到的太阳视运动轨迹是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 (1)C (2)B
【解题思路】 第(1)题,读图可知,该地夏至日正午太阳高度约为72°,根据正午太阳高度计算公式计算可得,该地应位于41.5°N附近,对应表中各地纬度可知,沈阳最为接近,故选C。第(2)题,由于该地位于北半球,冬至日太阳东南升,西南落,正午太阳高度为23°左右,故选B。
课堂小结 地理视野
二十四节气歌 春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连。 秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。 每月两节不变更,最多相差一两天。 上半年来六廿一,下半年是八廿三。
(时间:30分钟 满分:65分)
基础达标
图1为以极点为中心的昼夜状况示意图(阴影部分表示黑夜)。读图,回答 1~2题。
图1
1.图中甲点的地方时和乙点的昼长分别为( )
[A] 9时 18小时 [B] 9时 6小时
[C] 15时 18小时 [D] 15时 6小时
【答案】 C
【解析】 由地球自转方向可判断,该图为以北极点为中心的俯视图。昏线与赤道交点所在经线地方时为18:00,计算甲点地方时为15:00,乙点地方时21:00进入黑夜,昼长为18小时,C正确。
2.图示日期为( )
[A] 3月21日前后 [B] 6月22日前后
[C] 9月23日前后 [D] 12月22日前后
【答案】 B
【解析】 该图为以北极点为中心的俯视图,北极圈及其以北地区出现极昼现象,因此图示日期太阳直射北回归线,应为6月22日前后,B正确。
北京时间2024年某日清晨7:00,小明在海边晨跑时,正好看到太阳从地平线上升起。他希望第二天仍能欣赏到日出景观,查询得知当地(113°30′E)第二天的日出时间为北京时间6:59。据此回答3~4题。
3.小明晨跑当天,该地的昼长约为( )
[A] 9小时08分 [B] 10小时
[C] 10小时52分 [D] 13小时08分
【答案】 C
【解析】 北京时间为120°E的地方时,当地位于113°30′E,可算出当地日出的地方时为6:34,昼长为10小时52分,C正确。
4.此后的一周内,该地( )
[A] 日出均为东北方向
[B] 日影水平旋转角度小于180°
[C] 正午日影长度不变
[D] 昼短夜长,昼渐短,夜渐长
【答案】 B
【解析】 据材料可知,当地第二天的日出时间为北京时间6:59,日出时间更早,说明太阳直射点在往北移,但是昼长仍小于12小时,故当地日影的水平旋转角度始终小于180°,B正确;太阳直射点向北移动但仍然位于南半球,当地昼短夜长,昼渐长,夜渐短,D错误;此时当地日出均为东南方向,A错误;当地正午日影越来越短,C错误。
2023年6月15日北京时间9时,杭州良渚古城遗址公园(约30°N)举行亚运会火种采集仪式,采用凹面镜反射并聚焦阳光的方式点燃火炬,该凹面镜朝向正南方。图2为点火完成后的场景。据此回答5~6题。
图2
5.采集时为了能快速点燃圣火,火炬头放置的最佳朝向是( )
[A] 中心偏北 [B] 中心偏南
[C] 中心偏西 [D] 中心偏东
【答案】 C
【解析】 材料信息表明,采集圣火的时间为北京时间9时,与杭州良渚地方时基本一致,此时太阳处于南偏东方向,而凹面镜朝向正南方,则凹面镜聚焦的阳光偏西,C正确,D错误;凹面镜聚焦的阳光偏离正南正北方位,A、B错误。
6.若在该日正午采集圣火,则凹面镜与地面的夹角最好应为( )
[A] 8.3° [B] 6.5°
[C] 53.5° [D] 30°
【答案】 A
【解析】 若在该日正午采集圣火,则凹面镜与地面的夹角与当日的正午太阳高度互余,6月15日太阳直射点的纬度约为21.68°(直射点每月移动约7.8°),该地正午太阳高度H=90°-(30°-21.68°)=81.68°,因此,凹面镜与地面的夹角应为90°-81.68°=8.32°,与A最接近,A正确。
能力提升
著名艺术品“太阳隧道”位于沙漠(41°18′N,113°51′W)中,由四根混凝土圆管组成,呈“X”形排列在地面(图3)。游客在特定日期可从管道延伸方向,欣赏日出或日落。图4为某日游客8:10(北京时间)在当地拍摄的照片。据此回答7~8题。
图3 图4
7.该日当地的夜长时间最接近( )
[A] 4小时30分 [B] 9小时
[C] 12小时30分 [D] 15小时
【答案】 D
【解析】 拍摄图4时为北京时间8:10,则113°51′W时间约为16:30,此时太阳接近地平线,即将日落;昼长约9小时,夜长约15小时,D正确。
8.该日游客拍摄图4照片时,其拍摄位置在图3中的( )
[A] ①处 [B] ②处
[C] ③处 [D] ④处
【答案】 C
【解析】 该日当地昼短夜长,说明太阳直射点位于南半球,太阳东南升起,西南落下。图4照片正值日落,太阳位于西南方向,则摄像机所处位置应位于东北方向,注意图中指向标位置,③正确,故选C。
北京时间2023年8月19日,一位高邮(江苏省扬州市)市民在河边看到太阳刚刚露出拱肋(桥面上方弯曲的骨架),并立即拍了下来(图5)。读图,回答9~11题。
图5
9.拍摄时间大概是该日( )
[A] 4时35分 [B] 6时28分
[C] 13时12分 [D] 18时48分
【答案】 B
【解析】 此时太阳刚露出拱肋,即日出后不久。高邮的经度接近 120°E(该地地方时是东八区区时),该日是8月 19日,昼长夜短,应在地方时6时前日出,太阳刚刚露出拱肋(桥面上方弯曲的骨架),说明是日出不久后拍的照片,B正确。
10.拍摄时相机镜头朝向为( )
[A] 西南 [B] 东南
[C] 东北 [D] 西北
【答案】 C
【解析】 该日是8月19日,太阳直射北半球,全球除极昼极夜地区外,东北日出,西北日落。拍摄时是日出后不久,太阳应位于东北方向,C正确。
11.下面四幅图中,昼长情况(阴影表示夜晚)、影子轨迹等比较接近该地3个月后情况的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 D
【解析】 3个月后是2023年11月19日,太阳直射南半球。A图北极圈及其以内出现极昼现象,为6月22日前后,A错误;高邮东南日出,西南日落,正午太阳在正南,太阳视运动轨迹是东南—正南—西南,影子轨迹是西北—正北—东北,B错误;太阳直射南半球时,除极昼极夜地区外,东南日出,西南日落,若是北半球温带,则正午太阳位于正南,C错误;太阳直射南半球,位于北半球的高邮昼短夜长,昏线呈西北—东南走向,D正确。
12.(14分)阅读图文材料,回答下列问题。
图6为某日某时刻半球昼夜分布示意图,阴影为黑夜;图7为太阳能电池板示意图。
图6 图7
(1)该日的日期大约是 。(2分)
(2)该时刻太阳直射点的坐标是 ,北京时间为 。(4分)
(3)该日C地的昼长是 ,该日后,B地的正午太阳高度将变 (填“大”或“小”)。(4分)
(4)该日A地体育场馆的太阳能电池板与建筑物外墙(墙面与地面垂直,见图7)之间最合适的夹角约为 。(2分)
(5)在图中画出芜湖(31°N)此日太阳视运动大致轨迹(标出日出、正午、日落位置)。(2分)
【答案】 (1)12月22日前后(2分)
(2)(23°26′S,65°E) 15:40(4分)
(3)14小时 大(4分)
(4)36°34′(2分)
(5)绘图如下。(2分)
【解析】 第(1)题,据图可知,北极圈及其以内出现极夜现象,说明太阳直射点位于南回归线,此时为冬至日,日期为12月22日前后。第(2)题,结合上题分析可知,太阳直射点位于南回归线;此时65°E平分白昼,说明直射经度为65°E,故该时刻太阳直射点的坐标是(23°26′S,65°E);65°E为12时,可以计算出北京时间为15:40。第(3)题,根据图中纬度可知,C地在30°S,其昼长与北半球同纬度的A点的夜长相等,A点夜弧所跨经度为210°,夜长为14小时,因此C点的昼长为14小时。该日后,太阳直射点北移,离B地越来越近,B地的正午太阳高度将变大。第(4)题,太阳能电池板与建筑物外墙夹角及正午太阳高度相等(可画图推知),当日A点的正午太阳高度=90°-30°-23°26′=36°34′,该日A地体育场馆的太阳能电池板与建筑物外墙之间最合适的夹角约为36°34′。第(5)题,芜湖(31°N)位于北回归线以北,冬至日日出东南,日落西南,正午太阳位于正南,正午太阳高度为35°34′。
13.(18分)阅读图文材料,回答下列问题。
材料一 圭表是我国古代用来测定节气的一种天文仪器。水平南北方向放置一圭尺,于其南端垂直竖立一表杆,因不同节气正午时太阳高度不同,故可根据当日正午12时整(地方时)表杆在圭尺上的影长即可测得当日所处节气。图8为我国山东济南某校地理园内圭表示意图,图中A、B、C代表二分二至日的日影末端位置。
材料二 日晷是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,通常由铜制的晷针、与晷针垂直的晷盘组成,其工作原理是:将晷针朝向北极星固定,通过观察晷针投影在晷盘上的刻度来判断时间。图9为同一地理园内赤道式日晷示意图。晷盘两面均可读数,晷盘正面为上盘,背面为下盘。
图8
图9
(1)图中圭尺的C处应刻有 (填节气)。连续两次测得表影最长值或最短值之间的相隔时间是一个 (填“恒星”或“回归”)年。(4分)
(2)当某日表杆的影子末端处于A时,某学生看了手表,显示12:16,该地经度为 。关于该日的说法正确的是(4分)( )
A.该日赤道6时日出
B.该日北极圈出现极夜
C.该日地球处于公转轨道近日点附近
D.该日宁波昼长小于北京
(3)若该校位于济南(36°N),图示晷盘与地面的夹角为 。若将图8的圭表搬运至宁波使用,则圭与表之间的摆放距离应 (填“缩短”或“延长”)。(4分)
(4)当表杆的影子末端处于AB区间期间,我们应在日晷的 (填“上盘”或“下盘”)读数,这一时间段每天日晷晷针影子转动的方向呈 (填“顺时针”或“逆时针”),晷针影子转过的角度 (填“>”“<”或“=”)180°。(6分)
【答案】 (1)冬至 回归(4分)
(2)116°E AD(4分)
(3)54° 缩短(4分)
(4)上盘 顺时针 >(6分)
【解析】 第(1)题,圭表根据当日中午12时整(地方时)表杆在圭尺上的影长即可测得当日所处节气,C位于影子最长的位置,是冬至。A处于影子最短的位置,是夏至。圭表利用太阳移动带来的影子长短变化计时,和太阳回归运动有关,连续两次测得表影最长值或最短值之间的相隔时间是一个回归年。第(2)题,当某日表杆的影子末端处于A时,是北半球夏至日。某学生手表显示时间为12:16(北京时间),当地地方时为12时,当地地方时比北京时间晚16分钟,则该地经度为116°E;北半球夏至日,赤道6时日出,A正确;北半球夏至日北极圈出现极昼,B错误;地球公转到近日点附近时是1月初,C错误;该日北半球越往北昼越长,宁波昼长小于北京,D正确。第(3)题,晷针与地面的夹角是当地观测北极星的仰角,和当地的纬度数值相同,晷针与地面的夹角和晷盘与地面的夹角互余,若该校位于济南(36°N),图示晷盘与地面的夹角为54°。宁波纬度低于济南,宁波夏至、冬至太阳高度大于济南,冬至将圭表搬至宁波使用,表杆影子会缩短,则圭与表之间的摆放距离应缩短。第(4)题,C处对应北半球冬至日,A处对应北半球夏至日,B处位于北半球夏至到春秋分日之间。当表杆的影子末端处于AB区间时,太阳直射点位于北半球,北半球正午太阳高度大,我们应在日晷的上盘读数;北半球夏半年,太阳东北升、西北落,这段时间每天日晷晷针影子转动的方向呈顺时针,昼长大于12小时,晷针影子转过的角度大于180°。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第2课时 地球公转的地理意义
(时间:30分钟 满分:65分)
基础达标
图1为以极点为中心的昼夜状况示意图(阴影部分表示黑夜)。读图,回答 1~2题。
图1
1.图中甲点的地方时和乙点的昼长分别为( )
[A] 9时 18小时 [B] 9时 6小时
[C] 15时 18小时 [D] 15时 6小时
【答案】 C
【解析】 由地球自转方向可判断,该图为以北极点为中心的俯视图。昏线与赤道交点所在经线地方时为18:00,计算甲点地方时为15:00,乙点地方时21:00进入黑夜,昼长为18小时,C正确。
2.图示日期为( )
[A] 3月21日前后 [B] 6月22日前后
[C] 9月23日前后 [D] 12月22日前后
【答案】 B
【解析】 该图为以北极点为中心的俯视图,北极圈及其以北地区出现极昼现象,因此图示日期太阳直射北回归线,应为6月22日前后,B正确。
北京时间2024年某日清晨7:00,小明在海边晨跑时,正好看到太阳从地平线上升起。他希望第二天仍能欣赏到日出景观,查询得知当地(113°30′E)第二天的日出时间为北京时间6:59。据此回答3~4题。
3.小明晨跑当天,该地的昼长约为( )
[A] 9小时08分 [B] 10小时
[C] 10小时52分 [D] 13小时08分
【答案】 C
【解析】 北京时间为120°E的地方时,当地位于113°30′E,可算出当地日出的地方时为6:34,昼长为10小时52分,C正确。
4.此后的一周内,该地( )
[A] 日出均为东北方向
[B] 日影水平旋转角度小于180°
[C] 正午日影长度不变
[D] 昼短夜长,昼渐短,夜渐长
【答案】 B
【解析】 据材料可知,当地第二天的日出时间为北京时间6:59,日出时间更早,说明太阳直射点在往北移,但是昼长仍小于12小时,故当地日影的水平旋转角度始终小于180°,B正确;太阳直射点向北移动但仍然位于南半球,当地昼短夜长,昼渐长,夜渐短,D错误;此时当地日出均为东南方向,A错误;当地正午日影越来越短,C错误。
2023年6月15日北京时间9时,杭州良渚古城遗址公园(约30°N)举行亚运会火种采集仪式,采用凹面镜反射并聚焦阳光的方式点燃火炬,该凹面镜朝向正南方。图2为点火完成后的场景。据此回答5~6题。
图2
5.采集时为了能快速点燃圣火,火炬头放置的最佳朝向是( )
[A] 中心偏北 [B] 中心偏南
[C] 中心偏西 [D] 中心偏东
【答案】 C
【解析】 材料信息表明,采集圣火的时间为北京时间9时,与杭州良渚地方时基本一致,此时太阳处于南偏东方向,而凹面镜朝向正南方,则凹面镜聚焦的阳光偏西,C正确,D错误;凹面镜聚焦的阳光偏离正南正北方位,A、B错误。
6.若在该日正午采集圣火,则凹面镜与地面的夹角最好应为( )
[A] 8.3° [B] 6.5°
[C] 53.5° [D] 30°
【答案】 A
【解析】 若在该日正午采集圣火,则凹面镜与地面的夹角与当日的正午太阳高度互余,6月15日太阳直射点的纬度约为21.68°(直射点每月移动约7.8°),该地正午太阳高度H=90°-(30°-21.68°)=81.68°,因此,凹面镜与地面的夹角应为90°-81.68°=8.32°,与A最接近,A正确。
能力提升
著名艺术品“太阳隧道”位于沙漠(41°18′N,113°51′W)中,由四根混凝土圆管组成,呈“X”形排列在地面(图3)。游客在特定日期可从管道延伸方向,欣赏日出或日落。图4为某日游客8:10(北京时间)在当地拍摄的照片。据此回答7~8题。
图3 图4
7.该日当地的夜长时间最接近( )
[A] 4小时30分 [B] 9小时
[C] 12小时30分 [D] 15小时
【答案】 D
【解析】 拍摄图4时为北京时间8:10,则113°51′W时间约为16:30,此时太阳接近地平线,即将日落;昼长约9小时,夜长约15小时,D正确。
8.该日游客拍摄图4照片时,其拍摄位置在图3中的( )
[A] ①处 [B] ②处
[C] ③处 [D] ④处
【答案】 C
【解析】 该日当地昼短夜长,说明太阳直射点位于南半球,太阳东南升起,西南落下。图4照片正值日落,太阳位于西南方向,则摄像机所处位置应位于东北方向,注意图中指向标位置,③正确,故选C。
北京时间2023年8月19日,一位高邮(江苏省扬州市)市民在河边看到太阳刚刚露出拱肋(桥面上方弯曲的骨架),并立即拍了下来(图5)。读图,回答9~11题。
图5
9.拍摄时间大概是该日( )
[A] 4时35分 [B] 6时28分
[C] 13时12分 [D] 18时48分
【答案】 B
【解析】 此时太阳刚露出拱肋,即日出后不久。高邮的经度接近 120°E(该地地方时是东八区区时),该日是8月 19日,昼长夜短,应在地方时6时前日出,太阳刚刚露出拱肋(桥面上方弯曲的骨架),说明是日出不久后拍的照片,B正确。
10.拍摄时相机镜头朝向为( )
[A] 西南 [B] 东南
[C] 东北 [D] 西北
【答案】 C
【解析】 该日是8月19日,太阳直射北半球,全球除极昼极夜地区外,东北日出,西北日落。拍摄时是日出后不久,太阳应位于东北方向,C正确。
11.下面四幅图中,昼长情况(阴影表示夜晚)、影子轨迹等比较接近该地3个月后情况的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 D
【解析】 3个月后是2023年11月19日,太阳直射南半球。A图北极圈及其以内出现极昼现象,为6月22日前后,A错误;高邮东南日出,西南日落,正午太阳在正南,太阳视运动轨迹是东南—正南—西南,影子轨迹是西北—正北—东北,B错误;太阳直射南半球时,除极昼极夜地区外,东南日出,西南日落,若是北半球温带,则正午太阳位于正南,C错误;太阳直射南半球,位于北半球的高邮昼短夜长,昏线呈西北—东南走向,D正确。
12.(14分)阅读图文材料,回答下列问题。
图6为某日某时刻半球昼夜分布示意图,阴影为黑夜;图7为太阳能电池板示意图。
图6 图7
(1)该日的日期大约是 。(2分)
(2)该时刻太阳直射点的坐标是 ,北京时间为 。(4分)
(3)该日C地的昼长是 ,该日后,B地的正午太阳高度将变 (填“大”或“小”)。(4分)
(4)该日A地体育场馆的太阳能电池板与建筑物外墙(墙面与地面垂直,见图7)之间最合适的夹角约为 。(2分)
(5)在图中画出芜湖(31°N)此日太阳视运动大致轨迹(标出日出、正午、日落位置)。(2分)
【答案】 (1)12月22日前后(2分)
(2)(23°26′S,65°E) 15:40(4分)
(3)14小时 大(4分)
(4)36°34′(2分)
(5)绘图如下。(2分)
【解析】 第(1)题,据图可知,北极圈及其以内出现极夜现象,说明太阳直射点位于南回归线,此时为冬至日,日期为12月22日前后。第(2)题,结合上题分析可知,太阳直射点位于南回归线;此时65°E平分白昼,说明直射经度为65°E,故该时刻太阳直射点的坐标是(23°26′S,65°E);65°E为12时,可以计算出北京时间为15:40。第(3)题,根据图中纬度可知,C地在30°S,其昼长与北半球同纬度的A点的夜长相等,A点夜弧所跨经度为210°,夜长为14小时,因此C点的昼长为14小时。该日后,太阳直射点北移,离B地越来越近,B地的正午太阳高度将变大。第(4)题,太阳能电池板与建筑物外墙夹角及正午太阳高度相等(可画图推知),当日A点的正午太阳高度=90°-30°-23°26′=36°34′,该日A地体育场馆的太阳能电池板与建筑物外墙之间最合适的夹角约为36°34′。第(5)题,芜湖(31°N)位于北回归线以北,冬至日日出东南,日落西南,正午太阳位于正南,正午太阳高度为35°34′。
13.(18分)阅读图文材料,回答下列问题。
材料一 圭表是我国古代用来测定节气的一种天文仪器。水平南北方向放置一圭尺,于其南端垂直竖立一表杆,因不同节气正午时太阳高度不同,故可根据当日正午12时整(地方时)表杆在圭尺上的影长即可测得当日所处节气。图8为我国山东济南某校地理园内圭表示意图,图中A、B、C代表二分二至日的日影末端位置。
材料二 日晷是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,通常由铜制的晷针、与晷针垂直的晷盘组成,其工作原理是:将晷针朝向北极星固定,通过观察晷针投影在晷盘上的刻度来判断时间。图9为同一地理园内赤道式日晷示意图。晷盘两面均可读数,晷盘正面为上盘,背面为下盘。
图8
图9
(1)图中圭尺的C处应刻有 (填节气)。连续两次测得表影最长值或最短值之间的相隔时间是一个 (填“恒星”或“回归”)年。(4分)
(2)当某日表杆的影子末端处于A时,某学生看了手表,显示12:16,该地经度为 。关于该日的说法正确的是(4分)( )
A.该日赤道6时日出
B.该日北极圈出现极夜
C.该日地球处于公转轨道近日点附近
D.该日宁波昼长小于北京
(3)若该校位于济南(36°N),图示晷盘与地面的夹角为 。若将图8的圭表搬运至宁波使用,则圭与表之间的摆放距离应 (填“缩短”或“延长”)。(4分)
(4)当表杆的影子末端处于AB区间期间,我们应在日晷的 (填“上盘”或“下盘”)读数,这一时间段每天日晷晷针影子转动的方向呈 (填“顺时针”或“逆时针”),晷针影子转过的角度 (填“>”“<”或“=”)180°。(6分)
【答案】 (1)冬至 回归(4分)
(2)116°E AD(4分)
(3)54° 缩短(4分)
(4)上盘 顺时针 >(6分)
【解析】 第(1)题,圭表根据当日中午12时整(地方时)表杆在圭尺上的影长即可测得当日所处节气,C位于影子最长的位置,是冬至。A处于影子最短的位置,是夏至。圭表利用太阳移动带来的影子长短变化计时,和太阳回归运动有关,连续两次测得表影最长值或最短值之间的相隔时间是一个回归年。第(2)题,当某日表杆的影子末端处于A时,是北半球夏至日。某学生手表显示时间为12:16(北京时间),当地地方时为12时,当地地方时比北京时间晚16分钟,则该地经度为116°E;北半球夏至日,赤道6时日出,A正确;北半球夏至日北极圈出现极昼,B错误;地球公转到近日点附近时是1月初,C错误;该日北半球越往北昼越长,宁波昼长小于北京,D正确。第(3)题,晷针与地面的夹角是当地观测北极星的仰角,和当地的纬度数值相同,晷针与地面的夹角和晷盘与地面的夹角互余,若该校位于济南(36°N),图示晷盘与地面的夹角为54°。宁波纬度低于济南,宁波夏至、冬至太阳高度大于济南,冬至将圭表搬至宁波使用,表杆影子会缩短,则圭与表之间的摆放距离应缩短。第(4)题,C处对应北半球冬至日,A处对应北半球夏至日,B处位于北半球夏至到春秋分日之间。当表杆的影子末端处于AB区间时,太阳直射点位于北半球,北半球正午太阳高度大,我们应在日晷的上盘读数;北半球夏半年,太阳东北升、西北落,这段时间每天日晷晷针影子转动的方向呈顺时针,昼长大于12小时,晷针影子转过的角度大于180°。
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第2课时 地球公转的地理意义
【目标导航】
课标要求 素养目标
结合实例,说明地球运动的地理意义。 1.结合地球公转的规律和原理,综合分析昼夜长短变化、正午太阳高度变化、四季变化等自然现象。(综合思维)
2.结合具体图文材料,认识不同地区昼夜长短、正午太阳高度的特征。(区域认知)
3.观察昼夜长短、正午太阳高度、日出方位等现象,分析其与四季变化的关系,观察楼间距、太阳能集热板朝向,分析其与正午太阳高度的关系。(地理实践力)
必备知识·预习导学
一、昼夜长短和正午太阳高度的变化
1.昼夜长短
(1)昼夜长短与昼弧夜弧。
①昼夜长短:反映 的长短。
②昼弧与夜弧:晨昏线把所经过的纬线分割成两部分,位于昼半球的部分叫
,位于夜半球的部分叫 。如果昼弧比夜弧长,则白昼长、黑夜短;反之,则黑夜长、白昼短。
日照时间
昼弧
夜弧
[绘一绘] 在下图中用斜线画出夜半球范围(虚线分别表示回归线、极圈),并说出此时的节气。
图1 图2
图1 图2
答案:绘图如下。图1为北半球夏至,图2为北半球冬至。
(2)昼夜长短的变化规律。
①赤道上:终年昼夜 。
②春分日和秋分日:全球昼夜 。
等长
等长
③北半球状况(南半球相反)。
时间 昼夜
长短 分布规律 特殊节气
夏半年(自春分日至秋分日) 昼长
夜短 纬度越高,昼越 ,夜越 ,至北极四周为 夏至日,北半球昼最长、夜最短,北极圈及其以北地区皆为
冬半年(自秋分日至次年春分日) 昼短
夜长 纬度越高,昼越 ,夜越 ,至北极四周有 现象 冬至日,北半球昼最短,夜最长,北极圈及其以北地区皆为
长
短
极昼
极昼
短
长
极夜
极夜
2.正午太阳高度的变化
(1)太阳高度与正午太阳高度。
①太阳高度: 与地平面的交角(即太阳在当地的仰角)。
②正午太阳高度:是指一日内最大的太阳高度,反映太阳辐射的强弱。
太阳光线
(2)正午太阳高度的变化。
①随纬度变化。
特点 同一时刻,正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两方降低
夏至日 由 向南北两方降低
冬至日 由 向南北两方降低
春分日和
秋分日 由 向南北两方降低
北回归线
南回归线
赤道
[想一想] 夏至日时,北半球各地正午太阳高度是否都达到了一年中的最大值 为什么
提示:赤道和北回归线之间的地区,在太阳直射时正午太阳高度最大,而不是在夏至日;北回归线及其以北的纬度带,正午太阳高度在夏至日时,达到一年中的最大值。
②随季节变化。
北回归线及其以北的纬度带 日正午太阳高度最大, 日正午太阳高度最小
南回归线及其以南的纬度带 日正午太阳高度最大, 日正午太阳高度最小
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 次太阳直射
夏至
冬至
冬至
夏至
两
[想一想] 为什么我国北方夏季太阳能热水器的集热效果要比冬季好些
提示:夏季我国北方太阳高度大,白昼长,获得的太阳辐射多。
二、四季更替和五带划分
1.四季更替
(1)成因。
昼夜长短
正午太阳高度
太阳辐射
(2)划分(北温带地区)。
类型 范围
春季 夏季 秋季 冬季
天文
四季 过渡
季节 白昼 、正午太阳高度
的季节 过渡
季节 白昼 、正午太阳高度
的季节
气候
四季 月 月 月 月
最长
最高
最短
最低
3、4、5
6、7、8
9、10、11
12、1、2
2.五带划分
(1)划分依据:由于昼夜长短和正午太阳高度的空间变化,太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。
(2)五带的划分。
北温带
热带
南温带
[想一想] 全球哪些纬度地区会有明显的四季特征,哪些地区没有
提示:中纬度地区有明显的四季特征,低纬度和高纬度地区没有明显的四季特征。
关键能力·情境导学
学习任务一 昼夜长短的变化规律
【情境·探究导学】
作息时间变化
下面是我国某城市某学校作息时间表(表中均为北京时间)。
季节 夏季(5—9月底) 冬季(10月至次年4月底)
上午 9:00—13:30 10:00—14:00
午休 13:30—15:30 14:00—15:00
下午 15:30—19:30 15:00—19:00
(1)该学校夏季和冬季上学、放学和午休时间有什么差异
提示:上学时间夏季早于冬季;放学时间冬季早于夏季;午休时间夏季长于冬季。
(2)该学校冬、夏季节作息时间表调整的依据是什么
提示:昼夜长短的季节变化。
(3)2023年9月1日至2024年1月13日新学年上学期,该城市昼、夜分别有什么变化
提示:昼先变短,冬至日最短,后变长;夜先变长,冬至日最长,后变短。
1.昼夜长短的变化分析方法
(1)昼夜长短状况——看“位置”。
太阳直射点的位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球,哪个半球昼长夜短,且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。如下图所示。
【核心·归纳总结】
(2)昼夜长短变化——看“移动”。
太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势,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)极昼与极夜范围的确定方法。
若某日太阳直射点的纬度为α,则该日发生极昼、极夜的最低纬度为φ=90°-α(下图所示)。如:太阳直射10°N,则这一天发生极昼的范围为80°N及其以北地区,发生极夜的范围为80°S及其以南地区。
·规律总结·
昼夜长短变化的规律
(1)对称规律:同一纬线上各地昼夜长短相同(同线等长);南北半球同纬度昼夜长短相反。二分日前后时间相同的两日期,昼夜长短相反。二至日前后时间相同的两日期,昼夜长短相同。
(2)递增规律: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。
(3)变幅规律:赤道处全年昼夜平分;纬度越高,昼夜长短的变化幅度越大。
(4)极昼、极夜规律:极昼、极夜的最低纬度=90°-太阳直射点的纬度。纬度越高,极昼、极夜出现的天数越多。
2.昼夜长短的计算
(1)根据某纬线的昼弧或夜弧弧度计算。
昼(夜)长时数=昼(夜)弧度数/15°。
(2)根据日出或日落时间进行计算。
地方时正午12时把一天的白昼平分成相等的两份,如下图所示。
昼长时数=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2。
夜长时数=(日出时间-0)×2=(24-日落时间)×2。
(3)根据分布特点进行计算。
①同纬度各地的昼长相等,夜长相等。
②南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布,即同一日期,北半球某地的昼长(夜长)与南半球同纬度地区的夜长(昼长)相等。例如:40°N的昼长等于40°S的夜长。
(4)根据昼夜长短的时间对称特点进行计算。
①关于冬至日、夏至日对称的两个日期(上图中A与B、C与D):昼长、夜长相等。
②关于春分日、秋分日对称的两个日期(上图中B与C、D与E):一个日期的昼长与另一个日期的夜长相等。
二十四节气能准确反映自然节律的变化,在人们日常生活中发挥了重要的作用。下图为二十四节气图。据此回答1~2题。
【实践·学以致用】
1.下列节气中,昼长最接近的是( )
[A] 芒种和小暑 [B] 白露和寒露
[C] 小雪和小寒 [D] 清明和惊蛰
A
【解析】 芒种与小暑关于夏至日对称,昼长最接近,A正确;白露在秋分前,寒露在秋分后,昼长不相同,B错误;小雪与小寒并不关于冬至日对称,C错误;清明在春分后,惊蛰在春分前,昼长不相同,D错误。
2.2024年10月23日为霜降节气,该日广州( )
[A] 昼长夜短 昼渐长夜渐短
[B] 昼长夜短 昼渐短夜渐长
[C] 昼短夜长 昼渐长夜渐短
[D] 昼短夜长 昼渐短夜渐长
D
【解析】 10月23日,太阳直射点位于南半球,广州(位于北半球)昼短夜长,太阳直射点向南移动,广州昼渐短夜渐长,D正确。
5月11日,我国北京市(40°N)的小明同学与在新西兰惠灵顿(约40°S)留学的哥哥进行视频聊天,并在手机上查看了当天的日出、日落时间,哥哥与小明约定8月11日从惠灵顿返回北京。下图为小明用手机查询的5月11日北京日出、日落时间截图。据此回答3~4题。
3.该日惠灵顿的昼长约为( )
[A] 14小时16分钟
[B] 12小时18分钟
[C] 11小时40分钟
[D] 9小时44分钟
D
【解析】 由材料可知,该日北京日出时间为05:02,日落时间为19:18,昼长为14小时16分钟,惠灵顿约位于40°S,两地大致关于赤道南北对称,故北京的昼长与惠灵顿的夜长相等,因此惠灵顿的昼长为9小时44分钟,D正确。
4.相较于5月11日,小明哥哥返回北京的当日( )
[A] 北京昼较长,夜较短
[B] 江西昼较短,夜较长
[C] 悉尼日落时间提前
[D] 惠灵顿日出时间推迟
B
【解析】 由材料可知,哥哥与小明约定8月11日从惠灵顿返回北京,与5月11日相比,8月11日太阳直射点的位置更靠南,但仍在北半球。与5月11日相比,8月11日北京、江西昼较短,夜较长,A错误,B正确;南半球的悉尼和惠灵顿,日出提前,日落推迟,C、D错误。
【情境·探究导学】
正午太阳高度的应用
近年来,随着城市建设速度加快,住宅建设用地供应紧张,加之一些城市在对新建住宅楼规划审批环节中存在漏洞,有些开发商违规施工,超规划建设,导致新建住宅楼层数过多,密度过大,影响相邻建筑的通风、采光,使基于“阳光权”引发的纠纷日益增多。《中华人民共和国民法典》第二百九十三条规定:“建造建筑物,不得违反国家有关工程建设标准,不得妨碍相邻建筑物的通风、采光和日照。”下图是济南在二分二至日的正午太阳高度示意图。
学习任务二 正午太阳高度的变化规律及应用
(1)影响建筑物采光和日照的主要因素是 ,①②③分别表示哪一日期的正午太阳高度 其中,决定济南楼间距大小的是哪一个 这一天,全球正午太阳高度的变化规律是怎样的
提示: ①表示夏至日,②表示春分日和秋分日,③表示冬至日;其中,③决定济南楼间距的大小;这一天是冬至日,全球正午太阳高度自南回归线向南北两方递减。
正午太阳高度
(2)济南正午太阳高度的变化有何规律
提示:首先要明确济南位于北回归线以北,然后依据正午太阳高度的季节变化规律,得知济南的正午太阳高度在夏至日最大,从夏至日到冬至日递减,冬至日最小。
(3)归纳回归线之间的各地,正午太阳高度在一年中何时达到最大值,何时达到最小值
提示:北回归线与赤道之间:当太阳直射时,正午太阳高度在一年中达到最大值,为90°,冬至日正午太阳高度在一年中达到最小值。南回归线与赤道之间:当太阳直射时,正午太阳高度在一年中达到最大值,为90°,夏至日正午太阳高度在一年中达到最小值。
1.正午太阳高度的空间变化规律
【核心·归纳总结】
2.正午太阳高度的季节变化规律(北半球节气)
·温馨提示·
正午太阳高度的几点特殊规律
(1)同线相等规律:同一纬线上正午太阳高度相等。
(2)对称规律:以太阳直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线,正午太阳高度相等。
(3)近大远小规律:距太阳直射点所在纬线越近,正午太阳高度越大,反之越小。
3.正午太阳高度(α)的计算方法
(1)正午太阳高度,也就是一天内最大的太阳高度。如下图所示。
(2)计算公式及说明。
①利用公式α=90°-| -δ|进行计算。
公式中α为正午太阳高度, 为当地的纬度,δ为太阳直射的纬度(当地夏半年取正值,冬半年取负值)。
②利用公式α=90°-两点纬度差进行计算。
α:观测点的正午太阳高度。两点:太阳直射点、观测点。纬度差:若两点在同一半球,用高纬度减去低纬度;若两点分属于南、北半球,将两点的纬度求和(同减异加原则)。如下图所示。
当太阳直射B点(10°N)时,A点(30°N)正午太阳高度:αA=90°-两点纬度差=90°-(30°-10°)=70°;C点(23°26′S)正午太阳高度:αC=90°-两点纬度差=90°-(10°+23°26′)=56°34′。
4.正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间:纬度越高,正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′),赤道上为23°26′,回归线上为46°52′。
(2)回归线与极圈之间:各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区:纬度越高,正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′),极圈上为 46°52′,极点上为23°26′。
5.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,正午太阳位于南方天空,房屋坐北朝南;在南回归线以南地区,正午太阳位于北方天空,房屋坐南朝北。
(3)判断日影长短及方向(北半球节气)。
(4)计算楼间距。
一般来说,纬度较低的地区,楼间距较近;纬度较高的地区,楼间距较远。解题关键是计算当地一年中最小的正午太阳高度,并计算影长。以我国为例(见下图),南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度为α,则最小楼间距L为:
L=h cotα。
(5)计算热水器安装角度。
太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的季节变化来调整角度,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。如上图所示,
∠1+∠2=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)。
下图为某地一年内最高与最低正午太阳高度示意图,图中α表示最低正午太阳高度,β表示最高正午太阳高度。据此回答1~3题。
1.图示地点可能位于( )
[A] 北温带 [B] 南温带
[C] 北寒带 [D] 南寒带
【实践·学以致用】
B
【解析】 读图可知,当地正午太阳高度最大值小于90°,最小值大于0°,表明当地没有太阳直射和极夜现象,应位于温带,排除C、D;当地正午太阳始终处于正北方,表明当地位于南半球,即位于南温带,B符合题意,排除A。
2.图中太阳由甲移向乙位置的时段是北半球( )
[A] 秋分日—冬至日—春分日
[B] 春分日—夏至日—秋分日
[C] 冬至日—春分日—夏至日
[D] 夏至日—秋分日—冬至日
【解析】 根据上题分析可知,当地位于南温带,最高正午太阳高度应出现在冬至日(北半球),最低正午太阳高度应出现在夏至日(北半球),即图中甲为冬至日太阳位置,乙为夏至日太阳位置,由甲移向乙位置的时段是冬至日—春分日—夏至日,C正确。
C
3.图中β与α的差值约为( )
[A] 23°26′ [B] 33°
[C] 47° [D] 57°
【解析】 根据前面分析可知,当地位于南温带,处于回归线与极圈之间,根据所学知识可知,回归线与极圈之间各地一年中正午太阳高度的最大值与最小值之差为[90°-(当地纬度-23°26′)]-[90°-(当地纬度+23°26′)]=
46°52′,约为47°,C正确。
C
维加内拉是意大利的小村庄,大致位于40°N,该村庄坐落于深谷底部,四周高山林立,每年约3个月得不到阳光的照射。后来村民们安装了巨大的反射镜,并采用阳光同步技术,控制镜面随太阳的移动调整倾斜角度和水平角度,让阳光向下照射村庄。下图示意维加内拉小村庄反光镜工作原理及景观图。据此回答4~5题。
4.与11月相比,12月该村庄反射镜( )
[A] 启动时间更早,正午倾斜角度更大
[B] 启动时间更晚,正午倾斜角度更大
[C] 启动时间更早,正午倾斜角度更小
[D] 启动时间更晚,正午倾斜角度更小
D
【解析】 依据材料及所学知识可知,在北半球,12月昼长小于11月,日出时间更晚,则该镜面启动时间更晚,排除A、C;图中显示,倾斜角是镜面与垂直方向的夹角,该地位于北半球,11月正午太阳高度大于12月;正午太阳高度越大,镜面与水平方向夹角越小时获得的太阳辐射越多,此时镜面倾斜角(与垂直方向夹角)越大,反之也成立,即太阳高度越小时,镜面倾斜角越小。12月镜面更向垂直方向偏移,即倾斜角变小,排除B,D符合题意。
5.该村庄将上述阳光同步技术用于光伏发电,春分日正午光伏面板倾斜角为( )
[A] 30° [B] 40°
[C] 50° [D] 60°
【解析】 该村庄将上述阳光同步技术用于光伏发电,为了达到最佳发电效果,光伏面板应与正午太阳入射光线垂直,即光伏板倾斜角(光伏板与垂直方向的夹角)与正午太阳高度相等。春分日太阳直射赤道,该地正午太阳高度=90°-(40°-0°)=50°,光伏板倾斜角也为50°,C正确。
C
图表判读
太阳视运动图的判读
【典图示例】
北半球中纬度地区太阳视运动图
【技法点拨】
太阳视运动轨迹是以观测点为中心,目视太阳在天球上运行的轨迹。太阳周日视运动实质上是地球自转运动的反映。以上图为例。
图中北极星的仰角为40°,故该地纬度为40°N。图中A、B、C分别为北、南、东方向,正午太阳位于正南,①②③分别为夏至日、二分日、冬至日的太阳视运动路径。
以③冬至日为例:日出、日落时太阳位于地平圈上,太阳高度为0,α为冬至日正午太阳高度,其大小为90°-(40°+23°26′)=26°34′。该日的太阳视运动轨迹所跨弧度小于180°,即昼短夜长。
从图中可以看出,①为夏至日,昼长夜短,故日出东北、日落西北。日出、日落的方位与昼夜长短变化的关系(北半球非极昼区)可总结如下。
时间 二分日 夏半年 冬半年
昼夜长短状况 昼=夜 昼>夜 昼<夜
日出 时刻
(地方时) 6时 早于6时,
夏至日最早 晚于6时,
冬至日最晚
方位 正东方 东北方 东南方
日落 时刻
(地方时) 18时 晚于18时,
夏至日最晚 早于18时,
冬至日最早
方位 正西方 西北方 西南方
【对点练习】
下图示意位于我国某城市的观察者在2022年6月21日观察到的太阳视运动轨迹。下表示意我国部分城市的地理坐标。读图,回答(1)~(2)题。
城市 地理坐标
杭州 30.2°N,120.2°E
石家庄 38.0°N,114.5°E
沈阳 41.8°N,123.4°E
哈尔滨 45.8°N,126.7°E
(1)观察者所在城市可能是( )
[A] 杭州 [B] 石家庄
[C] 沈阳 [D] 哈尔滨
C
【解题思路】 第(1)题,读图可知,该地夏至日正午太阳高度约为72°,根据正午太阳高度计算公式计算可得,该地应位于41.5°N附近,对应表中各地纬度可知,沈阳最为接近,故选C。
(2)观察者在12月21日(冬至日)观察到的太阳视运动轨迹是( )
B
[A] [B]
[C] [D]
【解题思路】第(2)题,由于该地位于北半球,冬至日太阳东南升,西南落,正午太阳高度为23°左右,故选B。
课堂小结·地理视野
课堂小结 地理视野
二十四节气歌
春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连。
秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。
每月两节不变更,最多相差一两天。
上半年来六廿一,下半年是八廿三。
