地球运动中的对称规律
【编者按】
在高中阶段研究地球运动规律时，为使问题简化，将地球看作一个正圆球体，把地球的自转、公转也当作匀速运动，即自转和公转的速度稳定不变。由此产生了很多具有“对称性”的地理现象，表现出自然对称美，在学习时从中得到美的享受和陶冶，也悟出不少奥妙，思维能力得到提升。这就是地理的神奇所在。高考命题也常以此为切入点，巧妙融合对称性规律，考查思维推理能力、空间想象能力、计算能力等。
读下图，一艘由太平洋驶向大西洋的船经过P地时，一名中国船员拍摄到海上落日景观，洗印出的照片上显示拍照时间为9时0分0秒(北京时间)。拍摄照片的当天，漠河的夜长约为( )
A．16小时 B．14小时
C．10小时 D．12小时
【命题解读】
命题立意 该题以在北京时间某时某海域行驶的船上拍摄海上落日景观为命题情境，结合区域经纬网图，考查昼夜长短的对称性特点，培养分析问题、解决问题的能力
教材探源 教材P17“北半球夏半年(自春分日至秋分日)，太阳直射北半球，北半球各纬度昼长夜短……各为12时”和教材P18“活动”1。P地位于南半球，漠河与该地纬度相近，由教材该部分内容可知，其夜长等于P地昼长。因此，根据已知条件求出P地的昼长即可
素养体现 区域认知 P地的经度，与北京的时差；漠河的纬度，与P地相近
综合思维 南北半球相同纬度昼夜长短情况关于赤道对称，即南半球的夜(昼)长等于北半球的昼(夜)长。计算P地日落的地方时，求出昼长，即为漠河的夜长
地理实践力 昼长＝(日落时间－12)×2＝(12－日出时间)×2
【思路点拨】
P地正值日落时，北京时间为9时→P地当地时间为20时→P地昼长为16小时；P地位于南半球，漠河位于北半球，两地纬度相近→P地昼长即为漠河的夜长。
[答案] A
1．纬度对称：同一天，纬度数相同的南北两条纬线上昼夜长短完全相反。
如：夏至日这一天，北极圈上昼长24小时，南极圈上夜长24小时；北回归线上昼长13小时24分、夜长10小时36分，南回归线上夜长13小时24分、昼长10小时36分。
2．日期对称：若同一地点两日期相距二分二至日的时间尺度相同，则两日期为二分二至日的对称日期。两对称日期的昼夜长短和正午太阳高度有如下特点。
同一地点两日期对称特点 同一地点两日期昼夜长短 同一地点两日期正午太阳高度
关于春分日(或秋分日)对称 相反 不同
关于夏至日(或冬至日)对称 相等 相等
(1)图a中的A日与B日以夏至日为对称中心，则A日与B日的昼夜长短相等，即日出和日落时刻均相同，当地两日期的正午太阳高度也相同。其对应的日期应是太阳往返直射同一条纬线上的日期，即图b中的M日与N日。若M日期已知，则N日期＝6月22日＋(6月22日－M日期)。图a中C日与D日，图b中P日与Q日亦同理。
(2)图a中的D日与A日以春分日为对称中心，则D日与A日的昼夜状况完全相反，即D日的昼长等于A日的夜长，D日的夜长等于A日的昼长。其对应的日期应是太阳直射纬线距赤道距离相同的日期，即图b中的Q日与M日，若Q日期已知，则M日期＝3月21日＋(3月21日－Q日期)。图a中B日与C日，图b中N日与P日亦同理。
3．正午太阳高度的对称
以太阳直射的纬线为对称轴，在南北对称分布的纬线上，正午太阳高度相等。
下图为正午太阳高度相等的对应纬度示意图。
4．对称思维法的应用
很多地理事物或地理现象在南北半球、昼夜半球都存在对称现象，因此，在解决许多实际问题时都要用到对称思维。
例如：(1)当66.5°N以北出现极昼现象时，66.5°S以南一定出现极夜现象；晨昏圈与70°N相切时，它一定同时与70°S相切。
(2)晨昏圈一定平分赤道。由此可以推出，晨线与赤道交点所在经线地方时为6：00，昏线与赤道交点所在经线地方时为18：00。
(3)一天的正午为12：00，上午和下午的时间等长，日出与日落时间关于正午对称。
(4)南、北半球季节相反。北半球为冬季，南半球就为夏季；北半球为春季，南半球就为秋季；反之亦然。
(5)太阳直射北半球时，全球(除极昼、极夜区域外)日出方位均为东北，日落方位就一定是西北；太阳直射南半球时，全球(除极昼、极夜区域外)日出方位均为东南，日落方位就一定是西南。
(6)北半球某纬度的昼长与南半球同纬度夜长相等。理论上，某地昼长最大值与昼长最小值之和为24小时。
1．某科考队结束了两个月的海上考察，于4月21日返回P地。科考队出发日P地昼长约为11小时，返回到P地时，P地当日的昼长约为( )
A．10小时 B．11小时
C．13小时 D．14小时
C [科考历时两个月，4月21日返回，可推知该科考队2月21日出发，2月21日和4月21日正好关于春分日(3月21日)对称，2月21日的昼长和4月21日的夜长相等，约为11小时，所以4月21日昼长约为13小时。]
“曼哈顿悬日”是指在美国纽约曼哈顿出现的自然现象。由于曼哈顿街道大多呈棋盘式布局，在每年的特定日子，日出或日落时阳光将洒满曼哈顿的街道，呈现出一幅壮观的景象。据此回答2～3题。
2．每年的12月5日，这样的景观将伴随着日出而出现，那么下一次出现日出阳光洒满曼哈顿街道是在次年的( )
A．2月22日 B．11月5日
C．1月8日 D．9月23日
3．曼哈顿街道走向最可能是( )
A．西北—东南走向 B．东西走向
C．南北走向 D．东北—西南走向
2．C 3．A [第2题，一年中，太阳直射点位置相同的两天，太阳的日出、日落方位相同，因此，与12月5日关于12月22日对称的日期为1月8日，这两天太阳直射的纬度相同，日出、日落的方位相同，因此会出现同样的现象。第3题，12月5日和1月8日前后太阳直射南半球，美国纽约曼哈顿的日出方位在东南方，该街道应是西北—东南走向。]
下表中所列的是一年中甲、乙、丙、丁四地的昼长差(即一年中昼长最大值－昼长最小值)。据此完成4～6 题。
甲 乙 丙 丁
昼长差 0 5小时30分 13小时56分 24小时
4．四地中属于寒带的是( )
A．甲 B．乙
C．丙 D．丁
5．四地所处的纬度从高到低的排列顺序是( )
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、乙、丁、丙
C．丁、丙、甲、乙
D．丁、丙、乙、甲
6．乙地的最短昼长值是( )
A．9小时15分 B．8小时35分
C．10小时25分 D．14小时45分
4．D 5．D 6．A [第4题，丁地昼长差为24小时，为极圈内的点，属于寒带。第5题，根据昼夜长短的变化可知，昼长差从赤道(0小时)到极圈(24小时)，逐渐增大。第6题，因为任何地点夏至日和冬至日的昼长和为24小时，设最长昼长为x，则最短昼长为24－x，利用x－(24－x)＝5小时30分，可求出x为14小时45分，最短昼长为24－14小时45分＝9小时15分。]
主题拓展专练(一) 地球运动中的对称规律
选择题
某年7月1日12时30分52秒，广州市花地大道时间园里的九根铁柱瞬间失去黑影，出现“立杆无影”的奇观，引得现场的数百名广州市民啧啧称奇。据此完成1～2题。
1．此景象发生时( )
A．地球公转到远日点附近
B．地球公转到近日点附近
C．此时公转速度由慢变快
D．此时公转速度达到最快
2．此景象在一年内会出现两次，另一次可能发生在( )
A．4月18日前后 B．6月11日前后
C．8月11日前后 D．10月6日前后
1．A 2．B [第1题，“立杆无影”反映的是太阳直射现象。根据材料可知，此时时间为7月1日，7月初地球处于公转轨道上的远日点，公转速度最慢；1月初地球处于公转轨道上的近日点，公转速度最快。第2题，广州市位于北回归线和赤道之间，一年内有两次太阳直射现象。7月1日出现“立杆无影”现象，表示该日太阳直射广州市。此次太阳直射广州市的日期大约为北半球夏至日后的第9天，所以另一次太阳直射广州市的日期大概为夏至日前的第9天，即6月11日前后。]
下图是甲、乙两地一天中太阳高度变化图。读图，完成3～4题。
3．甲、乙两地位置关系正确的是( )
A．关于地心对称 B．关于地轴对称
C．关于赤道对称 D．关于极点对称
4．关于甲、乙两地状况说法正确的是( )
A．甲、乙两地该日正午太阳高度相同
B．甲、乙两地昼夜长短相同
C．甲、乙两地地转偏向力方向相同
D．甲、乙两地地方时相差12小时
3．A 4．D [第3题，甲地正午北京时间为4时，乙地正午北京时间为16时，所以两地经度差为180°；两地昼长之和为24小时，即甲地的昼长等于乙地的夜长，故两地纬度数相等，但分别在南、北半球，故而甲、乙两地互为对跖点，关于地心对称，故选A。第4题，根据图示信息可知，该日乙地的正午太阳高度大于甲地，A错误。乙地该日昼长长于甲地，B错误。根据上题分析可知，甲、乙两地分属不同的南、北半球，地转偏向力方向不相同，C错误。两地经度相差180°，地方时相差12小时，D正确。]
如图为我国30°N某校园内的雕塑景观图。在世界读书日(4月23日)这天，某地理兴趣小组在此观测日影。北京时间12：12，该雕塑的影长最短；18：00过后某一时刻，该雕塑的影子朝向正东。据此完成5～7题。
5．该地位于( )
A．长江中下游平原 B．巫山
C．四川盆地 D．青藏高原
6．此后3个月内，该雕塑正午时的影长( )
A．不断变短 B．不断变长
C．先变短后变长 D．先变长后变短
7．三亚市一学校(18°N)也定制了同款雕塑。夏至日，三亚市同款雕塑的影子朝向正东的现象 ( )
A．比30°N早出现 B．比30°N晚出现
C．与30°N同时出现 D．全天不出现
5．A 6．C 7．D [第5题，北京时间12：12，该雕塑的影长最短，意味着太阳在正南方向，此时当地地方时为12：00，判断该地位于117°E。结合选项各地所处经度可知，只有长江中下游平原符合题意，故选A。第6题，在4月23日之后的3个月内，太阳直射点先向北移动，6月22日之后又向南移动，因此该地正午太阳高度先变大后变小，正午时雕塑影长先变短后变长，C正确。第7题，夏至日，太阳直射北回归线，三亚市太阳从东北升起，西北落下；又由于三亚市位于太阳直射点南侧，正午时太阳在其正北方，因此可知太阳全天在其北半边天空，无法到达正东、正西方向，因此三亚市同款雕塑的影子不会出现朝向正东的现象，故选D。]
8．下图为我国某地二分二至日的日落时刻(北京时间)及方位图。读图，当太阳于方位①处落下时，该地当天的昼长为( )
A．9小时 B．12小时
C．13小时 D．14小时
A [当太阳于方位②处落下时，为二分日，当地时间为18时，北京时间为20时。所以当太阳于方位①处落下时，即当地时间为16：30，则该地当天的昼长＝2×(16：30－12)＝9小时。]
下图为二十四节气与地球在公转轨道上的位置关系示意图(北半球)。读图，完成9～10题。
9．太阳直射点在南半球且向北移动的是( )
A．甲→乙 B．乙→丙
C．丙→丁 D．丁→甲
10．北半球某地点在下列两个节气时昼长相加最接近24小时的是( )
A．小满和大暑 B．处暑和霜降
C．小雪和大寒 D．立春和惊蛰
9．C 10．B [第9题，甲为夏至，乙为秋分，丙为冬至，丁为春分，因此太阳直射点在南半球且向北移动的是由丙到丁。第10题，北半球某地点小满和大暑时昼长相加大于24小时；处暑和霜降时昼长相加等于24小时；小雪和大寒时昼长相加小于24小时；立春和惊蛰时昼长相加小于24小时。]
如图示某年3月21日(春分日)，站在山脚地带的人在5：00(地方时)看到日出，站在山顶的人在4：00(地方时)看到日出，已知该山的相对高度为800米。据此完成11～12题。
11．此时，山顶日照时长约( )
A．10小时 B．12小时
C．14小时 D．16小时
12．此山顶海拔约为( )
A．800米 B．1 000米
C．1 200米 D．1 600米
11．D 12．D [第11题，日照时长即为昼长时间，山顶4：00日出，因此昼长为16小时。第12题，由材料可知，该山的相对高度为800米，而山脚和山顶日出时间差1小时；春分日全球昼夜等长，即6：00日出，而山脚地带的人在5：00(地方时)看到日出，由此可推知山脚海拔800米，因此山顶海拔约为1 600米。]
下图为某年2月6日摄影师在西湖拍摄到的日出景象。太阳从城隍阁正后方升起，金色的阳光勾勒出城隍阁的形状，投向湖面，呈现出非常优美的景观。据此完成13～14题。
13．拍摄该日出照片时，摄影师位于城隍阁的什么方向( )
A．东南 B．东北
C．西北 D．西南
14．下列日期中，在同一地点也可能拍到如图所示日出景观的是( )
A．5月6日 B．8月5日
C．11月7日 D．12月22日
13．C 14．C [第13题，2月6日为北半球冬半年，日出东南，摄影师必须在城隍阁西北方向才能拍摄到太阳从城隍阁正后方升起，C正确。第14题，太阳直射点的回归运动使全球各地日出(落)方位不断变化。2月6日在冬至日后约6周时间，则冬至日前6周时，约11月7日，两天的日出方位相同，C正确。]
我国古人把十二个月中的太阳升落方向用一首歌诀来概括，这首歌诀就是《定太阳出没歌》。其中一句是“五月出艮归乾上，仲冬出巽没坤方”。歌诀中的月份为农历月。右图为后天八卦图。据此完成15～16题。
15．表示正南的宫位是( )
A．震 B．兑
C．坎 D．离
16．当太阳从震宫方向升起、兑宫方向落下时 ( )
A．全球各地昼夜等长
B．青海湖畔油菜花开
C．挪威北部出现极昼
D．东北平原冰天雪地
15．D 16．A [第15题，我国农历五月昼长夜短，日出东北、日落西北；仲冬昼短夜长，日出东南、日落西南，正午太阳位于正南；再结合“出艮归乾”“出巽没坤”，以及图中方位，可判断离为表示正南的宫位。第16题，由上题分析可知，震为正东方、兑为正西方；而太阳直射点位于赤道时，全球各地昼夜等长，日出正东、日落正西，则题干表示的日期为春、秋分日；青海湖位于青藏高原，油菜花开在夏季；挪威北部位于北极圈附近，出现极昼在夏至日前后；东北平原冰天雪地主要在冬季。]
尤坎镇(59°53′N)地处深山峡谷，每年9月起都会出现整日见不到太阳的现象，于是当地人在山上架设三面巨镜(见下图)把阳光反射到小镇的广场上。据此完成第17题。
17．该地一年中整日见不到太阳的现象大约持续( )
A．3个月 B．12个月
C．6个月 D．9个月
C [该地整日见不到太阳是因为地处深山峡谷，太阳光线被山地阻挡。如果将开始整日看不到太阳的9月某日的正午太阳高度记为a，则与该日关于冬至日对称的日期为次年3月的某日，这两个日期之间，正午太阳高度要小于a，则该地区整日看不到太阳，因此该地一年中整日见不到太阳的现象大约从9月某日持续到次年3月某日，大约6个月，故C正确。]
1 / 12地球运动中的对称规律
【编者按】
在高中阶段研究地球运动规律时，为使问题简化，将地球看作一个正圆球体，把地球的自转、公转也当作匀速运动，即自转和公转的速度稳定不变。由此产生了很多具有“对称性”的地理现象，表现出自然对称美，在学习时从中得到美的享受和陶冶，也悟出不少奥妙，思维能力得到提升。这就是地理的神奇所在。高考命题也常以此为切入点，巧妙融合对称性规律，考查思维推理能力、空间想象能力、计算能力等。
读下图，一艘由太平洋驶向大西洋的船经过P地时，一名中国船员拍摄到海上落日景观，洗印出的照片上显示拍照时间为9时0分0秒(北京时间)。拍摄照片的当天，漠河的夜长约为( )
A．16小时 B．14小时
C．10小时 D．12小时
【命题解读】
命题立意 该题以在北京时间某时某海域行驶的船上拍摄海上落日景观为命题情境，结合区域经纬网图，考查昼夜长短的对称性特点，培养分析问题、解决问题的能力
教材探源 教材P17“北半球夏半年(自春分日至秋分日)，太阳直射北半球，北半球各纬度昼长夜短……各为12时”和教材P18“活动”1。P地位于南半球，漠河与该地纬度相近，由教材该部分内容可知，其夜长等于P地昼长。因此，根据已知条件求出P地的昼长即可
素养体现 区域认知 P地的经度，与北京的时差；漠河的纬度，与P地相近
综合思维 南北半球相同纬度昼夜长短情况关于赤道对称，即南半球的夜(昼)长等于北半球的昼(夜)长。计算P地日落的地方时，求出昼长，即为漠河的夜长
地理实践力 昼长＝(日落时间－12)×2＝(12－日出时间)×2
【思路点拨】
P地正值日落时，北京时间为9时→P地当地时间为20时→P地昼长为16小时；P地位于南半球，漠河位于北半球，两地纬度相近→P地昼长即为漠河的夜长。
1．纬度对称：同一天，纬度数相同的南北两条纬线上昼夜长短完全相反。
如：夏至日这一天，北极圈上昼长24小时，南极圈上夜长24小时；北回归线上昼长13小时24分、夜长10小时36分，南回归线上夜长13小时24分、昼长10小时36分。
2．日期对称：若同一地点两日期相距二分二至日的时间尺度相同，则两日期为二分二至日的对称日期。两对称日期的昼夜长短和正午太阳高度有如下特点。
同一地点两日期对称特点 同一地点两日期昼夜长短 同一地点两日期正午太阳高度
关于春分日(或秋分日)对称 相反 不同
关于夏至日(或冬至日)对称 相等 相等
(1)图a中的A日与B日以夏至日为对称中心，则A日与B日的昼夜长短相等，即日出和日落时刻均相同，当地两日期的正午太阳高度也相同。其对应的日期应是太阳往返直射同一条纬线上的日期，即图b中的M日与N日。若M日期已知，则N日期＝6月22日＋(6月22日－M日期)。图a中C日与D日，图b中P日与Q日亦同理。
(2)图a中的D日与A日以春分日为对称中心，则D日与A日的昼夜状况完全相反，即D日的昼长等于A日的夜长，D日的夜长等于A日的昼长。其对应的日期应是太阳直射纬线距赤道距离相同的日期，即图b中的Q日与M日，若Q日期已知，则M日期＝3月21日＋(3月21日－Q日期)。图a中B日与C日，图b中N日与P日亦同理。
3．正午太阳高度的对称
以太阳直射的纬线为对称轴，在南北对称分布的纬线上，正午太阳高度相等。
下图为正午太阳高度相等的对应纬度示意图。
4．对称思维法的应用
很多地理事物或地理现象在南北半球、昼夜半球都存在对称现象，因此，在解决许多实际问题时都要用到对称思维。
例如：(1)当66.5°N以北出现极昼现象时，66.5°S以南一定出现极夜现象；晨昏圈与70°N相切时，它一定同时与70°S相切。
(2)晨昏圈一定平分赤道。由此可以推出，晨线与赤道交点所在经线地方时为6：00，昏线与赤道交点所在经线地方时为18：00。
(3)一天的正午为12：00，上午和下午的时间等长，日出与日落时间关于正午对称。
(4)南、北半球季节相反。北半球为冬季，南半球就为夏季；北半球为春季，南半球就为秋季；反之亦然。
(5)太阳直射北半球时，全球(除极昼、极夜区域外)日出方位均为东北，日落方位就一定是西北；太阳直射南半球时，全球(除极昼、极夜区域外)日出方位均为东南，日落方位就一定是西南。
(6)北半球某纬度的昼长与南半球同纬度夜长相等。理论上，某地昼长最大值与昼长最小值之和为24小时。
1．某科考队结束了两个月的海上考察，于4月21日返回P地。科考队出发日P地昼长约为11小时，返回到P地时，P地当日的昼长约为( )
A．10小时 B．11小时
C．13小时 D．14小时
“曼哈顿悬日”是指在美国纽约曼哈顿出现的自然现象。由于曼哈顿街道大多呈棋盘式布局，在每年的特定日子，日出或日落时阳光将洒满曼哈顿的街道，呈现出一幅壮观的景象。据此回答2～3题。
2．每年的12月5日，这样的景观将伴随着日出而出现，那么下一次出现日出阳光洒满曼哈顿街道是在次年的( )
A．2月22日 B．11月5日
C．1月8日 D．9月23日
3．曼哈顿街道走向最可能是( )
A．西北—东南走向 B．东西走向
C．南北走向 D．东北—西南走向
下表中所列的是一年中甲、乙、丙、丁四地的昼长差(即一年中昼长最大值－昼长最小值)。据此完成4～6 题。
甲 乙 丙 丁
昼长差 0 5小时30分 13小时56分 24小时
4．四地中属于寒带的是( )
A．甲 B．乙
C．丙 D．丁
5．四地所处的纬度从高到低的排列顺序是( )
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、乙、丁、丙
C．丁、丙、甲、乙
D．丁、丙、乙、甲
6．乙地的最短昼长值是( )
A．9小时15分 B．8小时35分
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