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第二章 宇宙中的地球
第3讲　地球的宇宙环境及太阳对地球的影响
课程标准 素养目标
1.运用资料，描述地球所处的宇宙环境，说明太阳对地球的影响。 2．运用示意图，说明地球的圈层结构 1.综合思维：利用地球相关参数、数值大小，描述地球形状特征。 2．综合思维、人地协调观：结合重大天文事件，分析地球所处的宇宙环境及地球存在生命的条件，分析影响太阳辐射的因素和太阳活动对地球的影响
主干梳理
一、多层次的天体系统
1．主要的天体类型和特点
(1)主要天体类型。
①自然天体：星云(云雾状)、__恒星__(能自行发光)、__行星__(反射光而发亮)、__卫星__(绕行星运转)等。
②人造天体：人类发射进入太空的__人造卫星__、宇宙飞船、__空间实验室__、各种探测器等。
(2)特点：在宇宙中分布不均匀，处于不停地__运动__中。
【特别提醒】判断某一物质是不是天体的方法
①看其是不是宇宙中物质的存在形式。星际物质尽管用肉眼看不见，但它是天体。
②看其是不是天体的某一部分。天体的某一部分不是天体。
③看其是不是位于地球的大气层之外。位于地球大气层中的不是天体。
2．天体系统的级别和层次
(1)天体系统：__万有引力__和天体的__永恒运动__维系着天体之间的关系，组成了多层次的天体系统。
(2)天体系统的层次
可观测宇宙
3．太阳系示意图及地球在太阳系中的位置
(2)运动特征
①同向性：绕日公转方向都是__自西向东__。
②近圆性：__绕日公转__的轨道形状近似圆形。
③共面性：轨道面几乎在__同一平面__上。
【思考】北斗七星是天体系统吗？
提示：不是；没有相互吸引、相互绕转。
二、普通而特殊的行星——地球
1．地球上存在生命的条件：充足的__水分__；恰到好处的大气厚度和大气成分；适宜的太阳光照和__温度__范围等。
2．地球上存在生命的原因
(1)大小行星各行其道，互不干扰，使地球有一个相对安全的宇宙环境。
(2)__太阳光照__一直稳定，有利于地球上生命的产生和演化。
(3)日地距离和__自转周期__适中，使地球表面有适宜的温度范围，有利于液态水的存在。
(4)地球的__体积__和__质量__适中，使其有恰到好处的大气厚度和大气成分。
【特别提醒】大气层对生命存在和发展的作用
①减少天体对地表的撞击。
②大气的削弱作用和保温作用使地表昼夜温差不至于过大。
③氧气可供生物呼吸，臭氧等可以使生物免受过多紫外线的伤害。
三、太阳辐射与地球
1．太阳辐射的概念及能量分配
(1)概念：太阳以__电磁波__的形式向宇宙空间放射的能量。
(2)波长范围：为0.15～4微米，分为A__紫外光__、B__可见光__、C__红外光__三部分。
(3)能量分布：太阳辐射能量主要集中在波长较短的__可见光__波段，约占总能量的50%。
2．太阳辐射对地球环境和人类的影响
(1)太阳辐射经植物的__生物化学__作用，可以转化成有机物中的__生物化学__能，如__煤炭__、石油资源是地质时期储存的太阳能。
(2)太阳辐射是地球__大气运动__、__水循环__的主要能源。
(3)太阳辐射本身以及大气运动、水循环等，也为人类源源不断地提供能源。
【特别提醒】地球表面的能量来源
①地球表面的主要能量来源有两个。一个是太阳，另一个是地球内部。
②太阳是地表能量的主要来源。地表能量的绝大部分来源于太阳，太阳通过辐射，把能量传递给地球，并形成了目前人类正在利用的化石能源、风能、水能、生物质能、太阳能及正在尝试利用的潮汐能(也与太阳有关)、波浪能等。
四、太阳活动与地球
1．太阳活动的类型和特点
(1)太阳大气层的结构：A__光球__层，B__色球__层，C__日冕__层。
(2)太阳活动的主要类型：A层的__太阳黑子__，B层的__耀斑__，其周期约为__11__年，它们是太阳活动的重要标志。
(3)太阳活动的特点
①太阳黑子：光球层中高速旋转的__气体涡旋__，温度比光球层平均温度__低__1 000～2 000K。太阳黑子的多少和大小，可以作为太阳活动强弱的标志。
②耀斑和日珥：__耀斑__是太阳活动最激烈的显示，短时间释放巨大能量。
③太阳风：出现于__日冕__层，在太阳活动高峰年，其强度相应增大，特别是在耀斑爆发时，太阳风格外强烈。
2．太阳活动对地理环境的影响
(1)影响地球气候：地球气候变化与太阳活动有明显的相关性。
(2)干扰__电离__层，影响__短波__通信。
(3)扰乱地球磁场，产生“__磁暴__”现象。
(4)在地球高纬地区出现__极光__。
【思考】“磁暴”发生时，对地球的影响有哪些？
提示：通信卫星将无法正常通信，甚至会中断通信；气象卫星、军事卫星也无法监测地球。另外会干扰电子设备，对地面上的电网以及通信都有影响。
要点研析
课标要点一　地球在太阳系中的位置及天体类型的特点
【典题示例】
2022·淳安中学模拟右图是2019年1月18日6：20杭州(120°E，30°N)某教师在某公交站拍摄的照片，其中亮星是金星，据此完成下题。
以下太阳、金星和地球的相对位置关系与以上景观图一致的是(　　)
　　　　　　　A.　　　　　　　　B.
　　　　　　　C.　　　　　　　　D.
【素养指向】
地理实践力 通过照片和示意图，考查观测天文现象的实践能力
区域认知 区域方位感的认知
【自主解答】__C__
【解题能力】由题可知，图中照片是在晨线附近拍到的，图中地球呈逆时针自转，金星比太阳升起得早，C项正确。A项图中金星凌日，与太阳同升同落，A项错误。B项图中太阳遮挡金星，在地球上观察不到金星，B项错误。D项图中金星出现在昏线附近，日落前后可见，D项错误。故选C。
【拓展提升】
一、“天文观测”的入手点
1．能不能观测到天空中的某个天体
(1)是不是在晚上看？白天很难看到天空中的天体。
(2)是不是有光线干扰？即使是夜晚，如果在城区或其他光线较强的地方，也很难看到一些亮度较小的天体；有月光的夜晚，观测也很困难，因为“月朗星稀”。
(3)天体的亮度够不够？有些亮度较小的天体，不借助光学仪器是看不到的。
(4)大气透明度够不够？污染较重的地方，空气不洁净，很难看到天体。
2．在不同的天体上观测，情况不同：如月球上没有大气，看到的天体情况与地球上是不一样的。
3．观测到天体的时间需和地球自转结合：如子夜时分，观测者在夜半球正中的位置。
4．被观测天体在天空中的方位及高度(相对于地平面)要能够画出示意图。
二、航天基地建设的区位条件
1．航天发射基地选择的条件
(1)气象条件：晴天多、阴雨天少，风速小，温度低，有利于发射和跟踪。
(2)纬度因素：纬度低，自转线速度大，可以节省燃料和成本。
(3)地形因素：地形平坦开阔，有利于跟踪观测。
(4)海陆位置：大陆内部气象条件好，隐蔽性强，人烟稀少，安全性强；海上人类活动少，安全性强。
(5)交通条件：内外交通便利，有利于大宗物资运输。
(6)安全因素：出于国防安全考虑，有的建设在山区、沙漠地区，有的建设在地广人稀处。
2．发射时间、方向和回收场地选择
【跟踪训练】
2021年2月8日，南天区出现流星雨。下图为当天从北极上空看到的太阳系部分行星位置示意图。完成下题。
当天晚上，地球上能够观察到火星、木星、土星位置关系正确的是(　A　)
　　
　　　　A.　　　　　　　　　 B.
　　
　 　　　　　C.　　　　　　　 　　D.
解析 根据材料“从北极上空看到的太阳系部分行星位置示意图”的提示，可以推断图中地球自转为逆时针方向，图中按照逆时针方向排列，自西向东依次是木星、火星和土星；再结合八大行星绕日公转“共面性”的特征，可以确定木星、火星和土星应基本位于同一平面上。故选A。
课标要点二　地球上存在生命的条件及原因
【典题示例】
科学家最近发现，距太阳4.2光年的比邻星周围有一颗潜在的宜居行星。宜居行星与比邻星相距约700万千米，比邻星比太阳暗1 000倍。据此完成下题。
判断该行星宜居的主要依据是(　A　)
A．具有与地球表面相近的温度
B．具有与地月系一样的天体系统
C．与比邻星的距离接近日地距离
D．获得与地球表面相似的可见光
解析 根据地球上存在生命的条件，判断该行星宜居的主要依据是具有与地球相近的温度，A对；具有与地月系一样的天体系统、获得与地球表面相似的可见光不是该行星宜居的条件，B、D错；该宜居行星距比邻星的距离比日地距离近，C错。
【拓展提升】地球上存在生命的条件及原因
分析地球上生命存在的条件，要结合生命存在所必备的水、气、热等条件，从地球的外部环境和自身条件两方面综合分析，具体如下：
【方法指导】生命存在问题的分析思路
【跟踪训练】
最新研究表明，类似地球最简单、最远古的微生物，可幸存于火星极端稀薄的大气层中。当前火星表面干燥寒冷，但是大量证据显示，数十亿年前河流、湖泊和海洋覆盖在火星表面，由于地球存在液态水的区域都会存在生命，科学家猜测当火星处于潮湿气候状态下，生命体可以进化形成。据此回答1～2题。
1．通常情况下火星很难有生命的孕育主要是因为(　D　)
A．常年低大气压环境　　B．缺乏足够的液态水
C．日温度两极化现象　　D．距日距离较远
2．火星生命体可以形成的条件必须要有(　B　)
①微生物的存在　②水资源充足　③光照、温度适宜
④适宜的大气环境
A．①②③　　　　　　　B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析 第1题，当前火星表面干燥寒冷，而数十亿年前潮湿的环境下可能有生命体进化，说明火星的低气温、干燥使其很难孕育生命，而这是火星距离太阳较远造成的。第2题，火星生命体形成的条件可以借鉴地球生命存在的基本条件，②③④符合条件。
课标要点三　太阳辐射分布及影响
【典题示例】
蒙自市位于云南省东南部，北回归线从其境内穿过，地貌主要由断陷盆地、岩溶高原、山地等组成，是国家石漠化综合治理工程区和生态安全屏障区。为培育适宜治理石漠化的植被，科研小组对盆地和高原面上的相关自然要素进行观测分析。下图为蒙自市同纬度地区盆地和高原面逐月总太阳辐射量统计图。据此完成1～2题。
1．月总太阳辐射量春季高于夏季，原因是(　D　)
A．春季太阳高度最大 B．夏季白昼较短
C．春季没有降水 D．夏季云雨天气多
2．月总太阳辐射量高原面比盆地低的原因最可能是高原面上(　B　)
A．植被较多 B．降水较多
C．污染较重 D．太阳高度较小
解析 第1题，该地位于北回归线附近，夏季太阳高度比春季大，夏季白昼长。月总太阳辐射量春季高于夏季应与天气相关，蒙自市位于云南省东南部，为季风气候，夏季云雨天气多，春季少雨，但不会没有降水，D正确，A、B、C错误。第2题，同纬度的高原和盆地，太阳高度相同，D错误；植被多少不是影响太阳辐射量多少的主要因素，A错误；高原面平坦开阔，应比盆地风力强，污染物更易扩散，污染应相对较轻，C错误；该地地形复杂且盆地相对封闭，水汽不易进入，盆地降水相对较少，B正确。所以选B。
【拓展提升】
一、影响不同地区太阳辐射大小的因素
1．太阳辐射强弱的影响因素分析
2．中国太阳年辐射量空间分布及成因图示
【温馨提示】太阳辐射强的地方，热量不一定丰富，如青藏高原，由于海拔高，空气稀薄，水汽、尘埃少，晴天多，太阳辐射强，光照充足；但由于空气稀薄，大气吸收的地面长波辐射很少，大气的保温作用弱，成为我国夏季气温最低的地区。
二、太阳能资源的优缺点
具体特点
优点
能量巨大：太阳能是人类可以利用的最丰富的能源，可以说取之不尽，用之不竭
分布广泛：地球表面太阳能分布广泛，可以就地开发利用，不存在运输问题
清洁能源：开发利用太阳能时，一般不会造成污染
缺点
能量密度较低：采光装置占地面积大、用料多，成本高
受天气影响较大：到达地面的太阳辐射，因受地区、气候、季节和昼夜变化等因素影响，时强时弱，时有时无，在使用时带来不少困难
【跟踪训练】
读我国某地区太阳年辐射总量(单位：kW·h/m2)分布图。完成1～2题。
1．影响本地区太阳年辐射总量差异的最主要因素是(　D　)
A．地形地势
B．纬度位置
C．植被状况
D．气象特点
2．与甲、乙两地相比，丙、丁两地太阳能利用更普遍，最主要原因是(　D　)
A．甲地煤炭储量最大
B．乙地太阳能最丰富
C．丙地利用技术落后
D．丁地用电需求量大
解析 第1题，从图中看，本地区太阳辐射从东南向西北递增，与降水分布相反。降水越多，光照越弱。第2题，甲地位于黄河上游，人烟稀少；乙地煤炭资源丰富。丙地位于四川盆地，丁地位于长江中下游地区，人口众多、城市密集，用电需求量大。
课标要点四　太阳活动及对地球的影响
【典题示例】
2017年9月6日，太阳出现了一次强耀斑爆发，耀斑出现(　C　)
A．较少的年份，短波通信常中断
B．较少的年份，农业生产倾向增产
C．较多的年份，磁暴现象出现多
D．较多的年份，地球上的降水较少
解析 耀斑是太阳活动最激烈的表现，耀斑出现较多的年份，会影响地球电离层，干扰无线电短波通信，也会影响地球磁场，磁暴现象出现较多。故C正确，A错误。太阳活动与天气、气候异常存在一定相关性，但不同地区所受到的影响不一样，有的地区降水较多，有的地区则会出现干旱，因此也不能说耀斑出现与农业生产有必然联系。故B、D错误。
【拓展提升】
1．太阳活动的特征及对地球的影响
太阳活动 特征 对地球的影响
太阳 黑子 ①高速旋转的气体涡旋 ②温度比光球层平均温度低 ③周期约为11年 与地球不同纬度的年降水量变化有明显的相关性
耀斑 ①激烈的能量爆发 ②以太阳射电爆发(太阳的电磁辐射急剧增加)和高能粒子喷发等方式放出辐射能 引起地球大气电离层中强烈的电磁扰动——磁暴，影响短波通信，干扰电子设备，威胁太空中的宇航器安全
太阳风 高速运动脱离太阳引力的高能带电粒子(人教版：高速带电粒子)流 轰击地球高层大气，在高纬度地区上空形成极光
2.太阳黑子与耀斑的区别与联系
(1)区别：①发生的太阳大气层不同：黑子发生在光球层，耀斑发生在色球层。②表现不同：黑子是光球层上温度较低，光线较暗的区域；耀斑是色球层上突然增亮的区域，它释放巨大的能量。
(2)联系：①周期都约为11年；②黑子增强的年份也是耀斑频繁爆发的年份；③黑子发生的区域所对应的之外的色球区域也是耀斑出现频率最高的区域。
3．耀斑和太阳风均与无线电短波通信中断、磁暴和极光产生有关，但短波通信的中断和磁暴主要受耀斑的影响，极光主要受太阳风的影响。
4．极光观看条件：①太阳活动强烈的时段；②高纬度地区；③极夜时期。
5．举例说明太阳活动对地球的影响
(1)理顺太阳活动对应的太阳大气层及其对地球环境和人类的影响的逻辑关系图。如太阳黑子—光球层—影响降水(呈相关性)—农业丰歉(年轮疏密)；耀斑—色球层—电离层—短波通信(航空等)；太阳风—日冕层—两极—极光等。
(2)光球层是我们能用肉眼看到的太阳表面，地球上接收到的太阳光基本上都是由光球层发射出来的。
(3)许多自然灾害的发生与太阳活动有关，如地震、水旱灾害等。
【跟踪训练】
2018年4月9日，日面上约30°S附近出现太阳第25活动周首个高纬黑子群，并伴随有小级别耀斑爆发活动。随着太阳活动的高频率出现，空间天气灾害将逐年增加。受其影响，中国航天、卫星、国防、通信、导航定位、长距离管网等系统的安全将受到全局性的威胁。据此回答1～2题。
1．目前，人类对太阳活动的正确认识是(　C　)
A．太阳黑子增多、增大时，耀斑不会频繁爆发
B．太阳活动会引发极光、流星雨、磁暴及气候变化
C．太阳活动大体上以11年为周期
D．自光球层到日冕层依次出现太阳黑子、太阳风、耀斑
2．航天、卫星、国防、通信、导航定位等系统的安全将受到全局性的威胁是因为(　B　)
A．太阳活动引发极光
B．太阳活动引发磁暴
C．太阳活动引发气候变化，形成恶劣天气
D．太阳风形成的风力较大
解析 第1题，目前，人类对太阳活动的正确认识是太阳活动大体上以11年为周期，C正确。太阳黑子增多、增大时，耀斑也会频繁爆发，A错误。太阳活动会引发极光、磁暴及气候变化，与流星雨出现无关，B错误。自光球层到日冕层依次出现太阳黑子、耀斑、太阳风，D错误。第2题，航天、卫星、国防、通信、导航定位等系统的安全将受到全局性的威胁是因为太阳活动能引发磁暴，导致无线电短波通信中断，B正确，A、C不符合题意。太阳风是高能带电粒子流，并非普通的大气水平运动，风力较大的说法错误，故D错误。
读2020年5月10日和15日中国国家天文台太阳活动情况预报中心发布的太阳活动情况对比表，完成3～4题。
时间 黑子群面积 耀斑 地磁场
5月10日 280 有弱耀斑 平静
5月15日 170 无耀斑 强磁暴
注：表中数值越大，代表面积越大。
3．有关太阳活动的理解正确的是(　D　)
A．黑子发生在太阳大气的色球层
B．黑子不可能产生磁场
C．耀斑发生在太阳大气的光球层
D．耀斑温度高于太阳表面
4．致使5月15日地磁场产生强磁暴现象的太阳活动是(　B　)
A．耀斑　　　B．太阳风　　　C．黑子　　　D．日珥
解析 第3题，黑子发生在太阳大气的光球层，A错误；强磁场是黑子的基本特征，B错误；耀斑发生在太阳大气的色球层，C错误；耀斑是色球层上有时出现局部区域突然增亮的现象，其温度高于太阳表面，D正确。第4题，由表可知，5月15日太阳黑子数减少，黑子不是5月15日地磁场产生强磁暴现象的太阳活动，C错误；太阳风是太阳表层向外抛出的高能带电粒
子流，会扰乱地球磁场，B正确；由表可知，5月15日无耀斑，耀斑不是5月15日地磁场产生强磁暴现象的太阳活动，A错误；日珥是太阳表层向外伸展的气体云，不影响地磁场，D错误。第二章 宇宙中的地球
第4讲　地球的运动(一)自转
课程标准 素养目标
结合实例﹐说明地球运动(自转)的地理意义 1.区域认知：以景观图、示意图、区域地图、热点事件为背景，考查地球自转的特征。 2．综合思维：以示意图、统计图表、热点事件为背景，考查地方时、区时的计算，分析日期变更。 3．地理实践力：以示意图、光照图为背景，考查晨昏线、光照图的判读。 4．人地协调观：以示意图、区域地图为背景，考查地转偏向力的应用
主干梳理
一、地球自转的方向、速度、周期
方向 __自西向东__(图A，可通过东西经度判断)；从极地俯视：北逆南顺(图B，从北极上空看，地球呈逆时针方向旋转；图C，从南极上空看，地球呈顺时针方向旋转)
周 期 太阳 日 以太阳为参照物 时间长度为__24小时__(1个太阳日)
恒星 日 以恒星为参照物 时间长度为__23时56分4秒__(1个恒星日)
速 度 角速 度 除极点为0外，其他地点都相等，均为__15°/时__
线速 度 由赤道向南北两极递减，极点为0；60°纬线上的线速度约为赤道的一半
【特别提醒】地球表面的自转线速度与纬度因素和海拔高低有关
(1)同海拔的两地，纬度越高，线速度越小；反之越大。
(2)同纬度的两地，海拔越高，线速度越大；反之越小。
【思考】航天卫星发射中心为什么多分布在中低纬度地区且选择向偏东方向发射？
提示：在中低纬度设立航天卫星发射场地，选择偏东方向发射，有利于借助地球自转产生的线速度脱离地球引力。偏东方向的火箭推力与地球自转离心力形成的合力相对较大，火箭载荷容易入轨。
二、地球自转的地理意义
1．昼夜交替现象
(1)成因：地球__自转__ ；地球自身__不发光、不透明__。
(2)周期： __24__小时，即一个__太阳__ 日。
(3)影响
①导致各地__温度__发生昼夜变化；最高气温出现在14时左右，最低气温出现在日出前后。
②生物形成__昼夜节律__(又称“生物钟”现象)；白天植物以光合作用为主，夜晚呼吸作用旺盛。
【特别提醒】 昼夜现象和昼夜交替
(1)昼夜现象是一个静止的概念，主要是由于地球的不透光性决定的。昼夜交替是一个动态的概念，主要是由地球自转运动产生的。
(2)昼夜的形成与地球自转运动无关。如果地球不自转只公转，也有昼夜交替现象，只不过周期为一年。
2．水平运动物体的偏转现象
(1)基本特征
具体内容 图示
成因 地球__自转__；水平运动物体__惯性__
特点 地转偏向力只作用于水平运动的物体，始终垂直于__物体的水平运动__方向，并随纬度的增高和物体水平运动速度的增加而__加大__
偏转 方向 南左北右(北半球向__右__偏，南半球向__左__偏)；__赤道__上不偏转(如图)
力度 大小 赤道上为0，纬度越高，地转偏向力越__大__
(2)意义：对风向、洋流流向、河流的运动及空投物品、导弹发射等有影响。
【方法指导】用“手势”记忆地球上水平运动物体的偏向
面向物体的运动去向，手心向上“南左北右”，四指指向初始运动方向，则拇指所指方向即为水平运动物体的偏转方向。
【思考】若地球自转方向与现在相反，你能想到地球上哪些现象会发生改变？
提示：①日月星辰西升东落；②地方时东晚西早；③水平运动物体(包括河流、气流)偏向会是北半球向左偏，南半球向右偏；④太阳日将比恒星日短。
3．产生时差
(1)地方时
①定义：因__经度__不同而出现的不同时刻， __东__早__西__晚。
②特点：同一条经线上的各地，地方时__相同__；经度相差15°，地方时相差__1__小时。
(2)时区和区时
①时区：全球共分为__24__个时区，每个时区占 __15__个经度。
②区时：每个时区__中央经线__的地方时即为该时区的标准时。
(3)日期界限
①自然界线：地方时为__24__时(或0时)的经线。
②人为界线：又称国际日界线。大致沿180°经线穿行。
【特别提醒】地方时的计算
(1)已知某一地的地方时，求另一地的地方时
公式：已知地地方时±4分钟/1°×经度差＝所求地地方时
【注意】所求地点在已知地点东侧为“＋”，西侧为“－”。以0°经线为基准，同侧两地经度差为“－”；异
侧两地经度差为“＋”。
(2)已知某一地的经度，求另一地的经度
公式：已知地经度±两地地方时差数(分钟)÷4分钟＝所求地经度
【注意】当所求经度地点的时刻比已知地点的时刻早时，已知地点位于东经度和零经度时用“＋”，已知地点位于西经度时用“－”。当所求经度地点的时刻比已知地点的时刻晚时，已知地点位于东经度和零经度时用“－”，已知地点位于西经度时用“＋”。地方时差的计算：用两地地方时的大数减去小数。
(3)已知某地经度，推算时区
公式：(某地经度＋7.5°)÷15°＝该地所在的时区数(取商的整数部分)
【注意】东经度为东时区，西经度为西时区。
(4)已知某地时区序数，推算时区中央经线
公式：某地时区序数×15°＝该时区中央经线度数
【注意】时区序数乘以15°所得的积为该时区中央经线的度数，东时区为东经度，西时区为西经度。将某时区中央经线的度数分别加、减7.5°所得的和与差即为该时区的范围。
(5)已知某一时区的区时，求另一时区的区时
公式：已知地的区时±两地的时区差数＝所求地的区时
【注意】若所求地在已知地的东边，则要用“＋”；若所求地在已知地的西边，则要用“－”。
两地的区时差数，即为两地的时区差数。求得的时间是0至24时，为当日时间。24时也可写作次日0时。求得的时间大于24时，则是第二天，因此，钟点要减去24小时，日期则要加一天；求得的时间是负值时，则是前一天，因此，钟点要加上24小时，日期要减一天。
【思考】北京时间就是北京的地方时吗？
提示：不是。北京时间是中国采用国际时区东八区的区时作为标准时间。北京时间并不是北京(东经116°)的地方时间，而是东经120°的地方时间，故东经120°地方时比北京的地方时早约16分钟。
要点研析
课标要点一　地方时与区时的区别及计算
【典题示例】
5月23日，当太阳直射墨西哥某城市(103°W)时，北京时间是(　　)
A．24日2时52分　　　　　B．24日2时08分
C．23日3时08分 D．22日2时52分
【素养指向】
区域认知 认识墨西哥该城市和北京时间所在地位置
地理实践力 计算地方时
【自主解答】__A__
解析 当太阳直射墨西哥某城市时，该市103°W的地方时为正午12时，北京时间(120°E)位于该市东侧，经度相差223°，即可计算得到两地时间相差14小时52分钟，该市为5月23日12时，加上14小时52分钟，计算可得北京时间为5月23日26时52分，即为24日2时52分。
? 【解题能力】
【拓展提升】
1．地方时与区时的区别
概念 特点 联系
地 方 时 以一个地方太阳升到最高时的时间为正午12时，将连续两个12时之间等分为24小时而形成的时间系统 经度相同地方时相同，经度不同地方时不同；地理位置越靠东，地方时越早
区 时 国际规定将全球划分为24个时区(15°/区)，以时区中央经线上的地方时为全区的统一时间，叫区时(又称标准时) 同一时区内，区时均相同；同一日期内，位置越向东靠近东十二区，区时越早 区时是所在时区的中央经线的地方时
2.地方时和区时的计算
依据“地球自转，东早西晚，转换时差，东加西减”的方法计算，计算时均可分为以下步骤进行。
(1)地方时的计算
定时 (确定出用以计算的参照时间) ①从材料中直接获取时间信息； ②从图中获取昼、夜半球中央经线的地方时分别为12时、24时(或0时)，如ND、NB；晨、昏线与赤道交点所在经线的地方时分别为6时、18时，如NC和NA
定向 (确定两点的相对东、西方向) 如图中求E点的地方时，以D点作为已知时间点，则E点位于D点以东，应“东加”；若求F点的地方时，以B点作为已知时间点，则F点位于B点以西，应“西减”
定差 (确定两点的经度差) 如E点所在经线与ND经线相差45°，时差为3小时
定值 (确定所求地的地方时) 某地的地方时＝已知地的地方时±两地的经度差(度)×4分钟(以180°经线自西向东绕地球一周再到180°经线为参照，所求地在已知地的东侧为“＋”，西侧为“－”) 如以D求E点地方时为12：00＋＝15：00，以B求F点地方时为24：00－＝21：00
(2)区时的计算
计算步骤：一定时区、二定区时、三定向、四定差、五定值。
①一定时区：若题中只有经度，可根据经度确定出所在的时区，方法为：该地的经度数÷15°，所得商“四舍五入”保留的整数位即为该地所在时区数，东西时区根据东西经确定。同一时区区时相同。
②二定区时、三定向、四定差、五定值的方法同地方时的计算。
定时 (确定出两地所在的时区) 时区＝经度/15°，若所得余数>7.5°，则时区数为所得商＋1，若所得余数<7.5°，则时区数为所得商取整数，东西时区根据东西经确定
定向 (确定两时区的相对东、西方向) 如果两地分别在东西时区，则东时区在东、西时区在西 如果两地都在东时区，时区数大的在东，时区数小的在西 如果两地都在西时区，时区数大的在西，时区数小的在东
定差 (确定两地的时区差) 如果两地分别在东西时区，相差的时区数即为两时区数相加 如果两地都在东时区或西时区，相差的时区数即为两时区数相减
定值 (确定所求地的区时) 所求地的区时＝已知地的区时±时区差×1小时 (以西十二区自西向东到东十二区为参照，所求地在已知地的东侧为“＋”，西侧为“－”)
【特别提醒】与行程有关的时间计算
若有一架飞机某日某时从A地起飞，经过m小时飞行，降落在B地，求飞机降落时B地的时间。
计算公式如下：降落时B地时间＝起飞时A地时间±时差＋行程时间(m)
[注意]正负选取原则，东加西减。
【跟踪训练】
恩克斯堡岛(如下图)是考察南极冰盖雪被、陆缘冰及海冰的理想之地。2017年2月7日，五星红旗在恩克斯堡岛上徐徐升起，我国第五个南极科学考察站选址奠基仪式正式举行。2月7日，当恩克斯堡岛正午时，北京时间约为(　A　)
A．2月7日9时　　　B．2月7日15时
C．2月7日17时 D．2月8日7时
解析 恩克斯堡岛正午地方时为12时，结合图示为南极，按照顺时针方向自西向东，可知恩克斯堡岛的经度约为165°E。北京时间是120°E的地方时，两者相差45°，时差为45°×4＝180分钟＝3小时，因此北京时间大约为12：00－3：00＝9：00。故A项正确。
课标要点二　日期变更
【典题示例】
2021·余姚中学测试右图中MON表示晨昏线，非阴影部分与阴影部分的日期不同。此时关于日期和时间的说法，正确的是(　　)
A．Q点的地方时为17：00
B．N地地方时为6：00
C．若阴影部分日期是5日，则非阴影部分是4日
D．再过8小时全球为同一日期
【素养指向】
区域认知 通过光照图辨别区域差异
地理实践力 计算时间、日期
【自主解答】__D__
解析 图中P所在经线与晨昏线垂直，地方时为0：00，Q所在经线应为国际日界线，即180°经线；P、Q相差120°，Q的地方时应为16：00，A错；NO为晨线，但晨昏线MON并不平分图示大圆，所以N不是晨线与赤道的交点，故地方时不是6：00，B错；非阴影部分与阴影部分的日期不同，若阴影部分日期是5日，则非阴影部分是6日，C错；图示时刻，再过8小时，Q为0：00，则全球为同一日期，D对。
【拓展提升】地球自转下的日期变更
由于地球自转，一般情况下，地球上都有两个日期，我们在进行时间的换算时，不可避免地要涉及日期的变更，因此我们应明确以下两个方面的内容。
1．明确两条日期分界线的区别与联系
两条日期分界线 两侧日期差异 特性
日界线(大致沿180°经线) 东侧(西十二区)晚一天 西侧(东十二区)早一天 人为规定的 日期变更线
0时所在的经线 东侧早一天，西侧晚一天 随时变化的自然日期界线
联系 ①全球早一天的范围是从零时所在的经线向东到国际日界线； ②全球同一天的条件是两条日期分界线重合，即180°经线与零时经线重合
2.明确日期的变更特点
顺着地球自转的方向，过零时经线日期要加一天，过国际日界线日期则要减一天。如下图所示：
(1)经线展开图示
(2)极地投影图示
3．确定日期范围
(1)新的一天范围是从0时所在经线向东到180°经线。
(2)旧的一天范围是从0时所在经线向西到180°经线。
4．计算日期比值
(1)新的一天占全球的比值＝新的一天所跨经度数/360°
(2)旧的一天占全球的比值＝旧的一天所跨经度数/360°。
(3)新旧两天的比值＝新的一天所跨经度数/旧的一天所跨经度数。
【跟踪训练】
下图示意海南岛的位置。读图，完成1～2题。
1．1月1日，当海口正午时，地球上进入新年的区域面积与地球总面积的比例(　D　)
A．等于1/2　　　　　　　B．多于1/2少于2/3
C．等于2/3 D．多于2/3
2．1月1日，与海口相比，三亚(　A　)
A．白昼更长 B．正午太阳更低
C．日出方位更偏南 D．正午时刻更早
解析 第1题，通常以180°经线和地方时为0时的经线为界将全球划分成两个日期，0时经线以东至180°经线为新的一天。图中海口的经度约为110°E，所以当地为1月1日正午即110°E的地方时约为1月1日12：00，因此地方时为0时的经线为70°W，即70°W向东至180°共250个经度进入新年，250/360＞2/3，故D正确。第2题，三亚和海口同在北半球，但三亚纬度较低，1月1日太阳直射点位于赤道与南回归线之间，此时北半球纬度越低白昼越长，正午太阳高度角越大，日出方位越偏北，故A正确，B、C错误。三亚经度位置比海口靠西，正午时刻应更晚，故D错误。
课标要点三　地转偏向力的判读及应用
【典题示例】
读某平直河道处的截面图(面向河流下游)，完成1～2题。
1．该河流位于(　　)
A．南半球　　B．北半球　　C．东半球　　D．西半球
2．若该河流的流向为自西向东，为了防洪，需加固的河岸是(　　)
①左岸　　②右岸　　③北岸　　④南岸
A．①③ B．②③ C．③④ D．②④
【素养指向】
综合思维 河流、地形和人类活动的整体性
人地协调观 不同河流地貌区对人类活动的影响
【自主解答】1．__A__　2．__A__
解析 第1题，图中标注的左岸、右岸，是面向河流下游标注的，河流横断面左岸坡度较陡，右岸坡度较缓，推知河流左岸侵蚀、右岸沉积，该河流在南半球。故选A。第2题，因河流自西向东流，河流北岸(左岸)冲刷侵蚀严重，易出现溃堤决口险情；南岸泥沙沉积，侵蚀冲刷较少，不易出现险情，所以为了防洪，应加固北岸(左岸)大堤。故选A。
【拓展提升】
1．“左右手”演示法判断地转偏向力方向
掌心朝上，四指指向物体运动的方向，大拇指的指向即为物体的偏转方向。据此判断下列表示北半球地转偏向力判断方法的是②③。
2．地转偏向力对地球环境的影响(以北半球为例)
物体水平运 动产生偏转 向右偏
气旋 逆时针方向流动
反气旋 顺时针方向流动
三圈环 流风向 ①由副热带高气压吹向赤道低气压，形成东北信风；②由副热带高气压吹向副极地低气压，形成西南风
季风环流 ①东亚冬季，由蒙古高压吹向西太平洋低压，形成西北季风；②南亚冬季，由蒙古高压吹向赤道低压，形成东北季风；③东亚夏季，由西太平洋高压吹向亚洲东部，形成东南季风；④南亚夏季，南半球的东南信风越过赤道向右偏，形成西南季风
洋流 ①东北信风形成北赤道暖流；②中纬西南风形成北太平洋暖流或北大西洋暖流；③北印度洋冬季吹东北季风，海水向西流，呈逆时针方向流动；夏季吹西南季风，海水向东流，呈顺时针方向流动
河流右岸 侵蚀现象 河道右偏，右岸侵蚀，左岸泥沙堆积。如长江下游南岸冲刷明显，北岸沉积明显，崇明岛逐渐与长江北岸接近
【跟踪训练】
2021·温州十校联考下图示意某区域2021年某月29日8时海平面气压形势。图示天气系统正以75千米/小时的速度东移。据此完成1～2题。
1．图示M地29日08时的风向为(　B　)
A．东北风　　　　　　　B．西北风
C．东南风 D．西南风
2．与29日08时相比，M地风向基本逆转的时间大致是(　D　)
A．29日14时 B．29日20时
C．30日02时 D．30日08时
解析 第1题，由图可知闭合曲线里为一局部高压中心。M地位于高压中心东侧，该处气压梯度力大致指向东，北半球水平运动物体右偏，则风向为西北风。第2题，图中M点西侧的高压中心和M点大致相隔10个经度，与29日08时相比，风向基本逆转时，M点应位于该高压中心的西侧对称点附近，即该高压中心东移20个经度；结合图中M地纬度可大致计算出东移20个经度的距离，再结合75千米/小时的速度，可计算出约耗时24小时。第二章 宇宙中的地
第5讲　地球的运动(二)公转
课程标准 素养目标
结合实例﹐说明地球运动(公转)的地理意义 1.区域认知：掌握地球公转的轨道、方向、周期和速度。 2．区域认知、综合思维：理解黄赤交角的产生及其影响。 3．区域认知、综合思维：理解正午太阳高度和昼夜长短的季节变化、纬度变化及其成因
主干梳理
一、公转规律
1．概念：地球绕__太阳__运行。
2．方向：自西向东
3．周期：恒星年(365日6时9分10秒)。
4．速度：近日点(1月初)较__快__，远日点(7月初)较__慢__。
【特别提醒】近、远日点与冬、夏至日的区别
①时间上的区别：近日点为1月初，冬至日为12月22日前后；远日点为7月初，夏至日为6月22日前后。
②在公转轨道上的区别：近日点的位置较冬至日偏东，远日点的位置较夏至日偏东。
【思考】为什么北极熊比企鹅多晒几天太阳？
提示：主要是因为在北半球冬半年时，地球位于近日点附近，公转速度较快，此时正值北极地区极夜期，南极地区极昼期；在北半球夏半年时，公转速度较慢，此时正值北极地区极昼期，南极地区极夜期。因此北极地区极昼天数多于南极地区，北极熊比企鹅多晒几天太阳。
二、黄赤交角
1．概念：地球的__黄道__面与__赤道__面之间的夹角，目前黄赤交角约为__23.5°__。
2．影响：引起太阳直射点在__南北回归线__之间往返运动。
【方法指导】高效记忆黄赤交角
1．“一轴两面三角度”
“一轴”指地轴；“两面”指黄道面和赤道面；“三角度”指黄道面和赤道面的夹角为23.5°；地轴与黄道面的夹角为66.5°；地轴与赤道面的夹角为90°。
2．“三个基本不变”
指地球在运动过程中，地轴的空间指向基本不变，北极始终指向天空的北极星附近；黄赤交角的大小基本不变，约保持23.5°；地球运动的方向不变，总是自西向东。
【思考】黄赤交角增加或减少1°，对五带范围有何影响？
提示：黄赤交角增加(减少)1°，热带范围增加(减少)2°，寒带范围增加(减少)2°，温带范围缩小(增加)4°。
3．黄赤交角变化带来的具体影响
影响的方面 若黄赤交角变大(小)
太阳直射范围 扩大(缩小)
极昼和极夜现象范围 扩大(缩小)
五带的范围 热带和寒带的范围扩大(缩小)，温带的范围缩小(扩大)
正午太阳高度角的年变化 年变化幅度增大(减小)
昼夜长短的年变化 年变化幅度增大(减小)(赤道与寒带除外)
季节的变化 变化明显(不明显)
三、公转的意义
1．昼夜长短的变化
时间 变化特点
北半球夏半年(春分日至秋分日) 北半球各纬度__昼长夜短__，纬度越高，昼越__长__，夜越__短__。夏至日时，北半球各地昼长达到一年中__最大值__，北极圈及其以北出现__极昼__现象
北半球冬半年(秋分日至次年春分日) 北半球各纬度__昼短夜长__，纬度越高，昼越__短__，夜越__长__。冬至日时，北半球各地昼长达到一年中__最小值__，南极圈及其以南出现__极昼__现象
春、秋分日 全球各地__昼夜平分__
典型图示(以北半球为例)
2．正午太阳高度的变化
(1)正午太阳高度：各地太阳高度在地方时__12时__时最大，称为正午太阳高度。
(2)正午太阳高度的变化规律
随纬度 ①同一时刻：从太阳直射点所在纬度向__南北__两侧递减；②夏(冬)至日：由北(南)回归线向南北两侧递减；③春秋分日：由赤道向南北两侧递减
随季节 ①夏至日：北回归线及其以北地区达一年中的最__大__值，南半球各纬度达一年中的最__小__值；②冬至日：南回归线及其以南地区达一年中的最__大__值，北半球各纬度达一年中的最__小__值；③春秋分日：赤道上达一年中的最大值
(3)正午太阳高度计算：某地、某日正午太阳高度H＝90°－两点纬度差。
【特别提醒】“两点纬度差”指该地所在纬线与该日太阳直射点所在纬线之间的纬度差。纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。
3．四季的更替
(1)天文四季：依据昼夜长短和正午太阳高度的变化划分。夏季是一年中白昼最__长__、正午太阳高度最__大__的季节；冬季是一年中白昼最__短__、正午太阳高度最__小__的季节；春秋两季是冬夏两季的过渡季节。
(2)气候四季(北温带)：春季为3、4、5月，夏季为6、7、8月，秋季为9、10、11月，冬季为12月和次年1、2月。
4．五带划分
(1)依据：__太阳辐射__的纬度分布。
(2)划分：热带——南北__回归__线之间；南北温带——__回归__线到__极圈__之间；南北寒带——__极圈__到__极点__之间。
【特别提醒】地球运动中判断季节的依据
北半球冬季 北半球夏季
地球公 转规律 位于近日点附近，公转速度快 位于远日点附近，公转速度慢
直射点 位置 太阳直射南半球 太阳直射北半球
昼夜长 短变化 12月22日，北半球昼最短，夜最长 6月22日，北半球昼最长，夜最短
正午太 阳高度 12月22日，由南回归线向南北两侧递减；南回归线及其以南地区达一年中最大值，物影最短 6月22日，由北回归线向南北两侧递减；北回归线及其以北地区达一年中最大值，物影最短
太阳升 落方位 东南升西南落(极昼区域除外) 东北升西北落(极昼区域除外)
日出、 日落 时间 北半球各地日出地方时晚于6时，日落地方时早于18时 北半球各地日出地方时早于6时，日落地方时晚于18时
注意：判断季节的依据，除地球运动相关规律外，还有气温和气压、季风、天气和气候、洋流和水文特征、山地植被和雪线变化、农事活动和极地考察等。
【思考】四季和五带有何联系与区别？
提示：四季和五带都是描述太阳辐射热量在地球上的分布。但四季描述的是热量在时间上的分布规律，五带描述的是热量在空间上的分布规律。具体区别如下：
要点研析
课标要点一　黄赤交角及其太阳直射点移动 【典题示例】
在地球公转过程中，若以地球为参照系，可看到太阳在黄道上运行。图1是天赤道与黄道的示意图，图2是太阳在黄道上的视运行轨迹图。读图，回答1～2题。
1．6月初，太阳在黄道上的位置是(　　)
A．甲　　　B．乙　　　C．丙　　　D．丁
2．太阳处于甲、乙位置时(　　)
A．地球公转速度相同
B．同一地点昼长变化趋势相同
C．日地距离相同
D．同一地点日出方位相同
【素养指向】
综合思维 通过太阳的视运动轨迹图，考查地球公转图中太阳直射点的时空分布特征
【自主解答】1.__D__　2.__D__
解析 第1题，春分是3月21日前后，夏至是6月22日前后，因此6月初位于春分和夏至之间且靠近夏至点，甲、乙、丙分别是1月初、12月初和7月初。第2题，近日点是1月初，公转速度最快，远日点是7月初，公转速度最慢，由乙到甲速度越来越快，故A项错误。太阳位于甲地时，直射点在南半球且向北移动，南半球昼长夜短，且昼渐短，夜渐长，北半球反之；太阳位于乙地时，直射点在南半球，且向南移动，南半球昼长夜短，且昼渐长，夜渐短，北半球反之，故B项错误。甲地为1月初，最接近近日点，故C项错误。甲、乙分居冬至日两侧对称分布，此时两地昼长相同，日出方位均为东南，故D项正确。
【解题能力】
【方法指导】地球公转轨道示意图的判读
(1)看地球极点：地球北极点在图中上端，或者俯视北极，地球公转方向为逆时针；地球南极点在图中下端，或者俯视南极，地球公转方向为顺时针。
(2)看自转方向：地球自转与公转方向都是自西向东，若地球逆时针自转，公转方向也是逆时针，相反则皆为顺时针。
(3)看地轴倾向：地轴北端“右倾右冬、左倾左冬”，即若地轴北端朝上且向右倾斜，则地球公转至右侧位置时为北半球冬季，公转到左侧时为北半球夏季。
(4)看直射点纬度：直射地球的太阳光线沿黄道平面穿过地心，将太阳中心与地球中心相连，与地面的交点即为太阳直射点，可以判断太阳直射点所在的纬线，从而区分冬季与夏季。
【拓展提升】
一、多角度认识黄赤交角
1．黄赤交角的数据关系
(1)黄赤交角＝回归线的度数。
(2)黄赤交角与极圈度数互余。
(3)黄赤交角＝晨昏线与地轴的最大夹角。
2．黄赤交角的地理意义：黄赤交角的大小决定着太阳直射点移动的范围，即南、北回归线之间的范围，决定着回归线与极圈的度数。
3．黄赤交角变化的影响
二、太阳直射点
1．含义：太阳直射点，是地球表面太阳光射入角度(即太阳高度角)为90度的地点，它是地心与日心连线和地球球面的交点。太阳直射点所在的经线的地方时为正午12时。
2．活动规律：春分(3月21日前后)，太阳直射点在赤道(0°)，此后向北移动。夏至(6月22日前后)，太阳直射点在北回归线(23.5°N)上，此后向南移。秋分(9月23日前后)，太阳直射点在赤道上(0°)，此后继续南移。冬至(12月22日前后)，太阳直射点在南回归线(23.5°S)上，在此之后向北移动。
3．地理意义
(1)太阳直射点的移动引起全球热量分布变化。
(2)太阳直射点的季节移动带动行星系的南北偏移。
(3)太阳直射点的季节移动引起昼夜长短和正午太阳高度的变化。
【跟踪训练】
下面图中A平面为黄道平面，B平面为赤道平面。读图，回答1～2题。
1．当太阳直射点位于图中P点时，北半球的节气应是(　B　)
A．春分　　　B．夏至　　　C．秋分　　　D．冬至
2．若图中②角比现在增大2°，则(　C　)
A．黄赤交角变为25.5°
B．回归线的度数将变为24.5°
C．太阳直射的范围将缩小4个纬度
D．地球上出现极昼极夜的范围将扩大2个纬度
解析 第1题，图中①为黄赤交角，则P点位于北回归线上。当太阳直射P点时，北半球的节气应是夏至。第2题，若图中②角比现在增大2°，即黄赤交角比现在减小2°，变为21.5°，则回归线的度数将变为21.5°，太阳直射的范围将缩小4个纬度，地球上出现极昼极夜的范围将扩大4个纬度。
课标要点二　正午太阳高度的变化规律及其应用
【典题示例】
2020·1月浙江选考月球与八大行星一样作自西向东公转，在地球上的观测者可以观测到月球、地内行星经过太阳表面的天象，且前者比后者经过日面的时间短。下图为甲地观测到的正午、子夜太阳高度年内变化示意图。据此回答1～2题。
1．若h为11°，则该地夏至日正午太阳高度为(　C　)
A．18°　　　B．23.5°　　　C．29°　　　D．34.5°
2．若观测者在甲地某日先后观测到月球、水星经过太阳表面的天象，则第二天正午三大天体在星空中的位置可能是(　D　)
　　　　　　A.　　　　　 　　　B.
　　　　　　C.　　　　　 　　　D.
解析 第1题，本题主要考查地球运动。根据图中信息夏至日时正午、子夜太阳高度角都为正值，可推出甲为北半球有极昼现象的地区，假定夏至时正午太阳高度角为H1，子夜为H2，当地的纬度为X，根据正午太阳高度的推算公式，正午太阳高度角之差等于当地与太阳直射点的纬度之差，可建立方程式90°－H1＝X－23.5°；H2－0°＝X－66.5°，H1－H2＝11°，于是可求出H1为29°，故选C。第2题，本题主要考查天体观测。根据题意“月球、地内行星，前者比后者经过日面的时间短”，说明月球公转速度较快，结合“甲地某日先后观测到月球、水星经过太阳表面的天象”分析，第二天正午时，太阳在正南方(由夏至时有正午、子夜太阳高度，说明是北半球高纬地区)，月球应在太阳东侧，水星应在西侧，故选D。
【拓展提升】太阳高度的变化及应用
1．太阳高度的变化规律
(1)极点地区：在极昼期间，极点上的太阳高度在一天之内几乎没有变化，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度。
(2)非极点地区：非极点地区的太阳高度在一日内是有变化的，一天之内有一个最大值，即当地的正午太阳高度。
(3)极圈及其至极点之间地区：极昼期间，太阳高度24小时内都大于或等于0°；刚好出现极昼地区的纬度与太阳直射点纬度和为90°，且该日该地区太阳高度最小值为0°，其他极昼地区该日太阳高度最小值＝当地纬度－刚好出现极昼地区的纬度；某地某日刚好出现极昼，则该地当日正午太阳高度等于太阳直射点纬度的2倍。
(4)赤道：赤道上正午太阳高度与太阳直射点的纬度和为90°。
2．正午太阳高度的变化规律
(1)正午太阳高度的空间变化规律(全球正午太阳高度的纬度变化规律)：同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在纬线分别向南、北两侧递减；离太阳直射点距离越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大。正午太阳高度的计算公式为：正午太阳高度＝90°－观测点和太阳直射点的纬度差。
(2)正午太阳高度的季节变化规律：同一地点，正午太阳高度随着季节作有规律的变化。其数值具有“来增去减”的特点，即太阳直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如图所示。
【方法指导】正午太阳高度角纬度分布规律
主要规律 纬度分布规律
对称规律 南北半球纬度数相同的地区昼夜长短“对称”分布，即北半球各地的昼长与南半球相同纬度的夜长相等，例如某日23.5°N的昼长等于23.5°S的夜长
递增规律 向哪个方向移动，哪个半球的昼变长，夜变短
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
极昼、极 夜规律 极昼(极夜)的起始纬度＝90°－太阳直射点的纬度。纬度越高，极昼(极夜)出现的天数越多
昼夜长短 状况规律 太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且越向该半球高纬地区白昼时间越长。与太阳直射点的移动方向无关
3.正午太阳高度的应用
(1)确定地方时：当某地太阳高度角达一天中的最大值时，日影最短，地方时是12时。
(2)确定房屋的朝向：为了获得更充足的太阳光照，在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(3)判断物影长短及方向：正午太阳高度角越大，物影越短；正午太阳高度角越小，物影越长，且物影方向背向太阳。如图中各点旗杆杆影长度(实线)及杆影所在方向(图中是6月22日前后，经线和纬线的交点是太阳直射点)。
(4)计算楼间距：解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度角，并计算影长。以我国为例，如图，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L＝h·cot H。
(5)计算热水器安装角度：应使太阳能热水器集热面与太阳光线垂直。其倾角和正午太阳高度角的关系为α＋h＝90°(如图)。
【跟踪训练】
天津广播电视塔(简称“天塔”)高度约415米。读图，回答1～2题。
1．拍摄到该照片的时间(北京时间)最可能介于(　B　)
A．5：00—7：00　　　　　B．8：00—10：00
C．12：00—14：00 D．15：00—17：00
2．拍摄到该照片的日期最可能介于(　C　)
A．1月15日到2月15日　B．3月1日到3月30日
C.5月15日到6月15日 D．10月1日到10月30日
解析 第1题，结合“天塔”位置示意图中“天塔”周围连接“天塔”道路的形状，再观察“天塔”景观照片中天塔周围连接“天塔”道路的情况，可判断此时影子朝向西北，故太阳应位于东南，为上午，排除C、D；如果是5：00—7：00，夏季日出东北，日影朝向西南，冬季5：00多天津还未日出，排除A，故选B。第2题，结合塔影比塔身短，且塔影约200米，设此时太阳高度为α，则tanα＝415÷200≈2.08，故该日正午太阳高度肯定大于60°，结合天津市的纬度(接近40°N)和正午太阳高度的计算公式可知，此时太阳直射点位于10°N以北，据此选C。
课标要点三　昼夜长短的变化
【典题示例】
2021·1月浙江选考我国某中学生发现，在书桌的固定观测点上，每年仅有一天通过窗户既可观察到日出也可看到日落。下图为该日日出、日落的位置示意图。完成1～2题。
1．若乙为该日日出位置，则该窗朝向(　C　)
A．正南　　　B．东北　　　C．正北　　　D．西南
2．若该日日出为北京时间6点56分，日落地方时为18点59分，正午太阳高度为83.8°，则该学生所在地最可能是(　D　)
A．济南　 B．广州 C．武汉　 D．拉萨
解析 第1题，联系所学知识可知，夏半年，我国日出东北、日落西北；冬半年，我国日出东南、日落西南，春秋分，正东日出、正西日落。如图，甲乙在180°的视线范围内时间上不可能是春秋分，空间上应面向正北或正南，A、B错误。若乙为该日日出位置，甲则为日落位置，如果朝向正南，则乙为西南应为日落位置，与题干不符，D错误。则图示窗户朝向正北，C正确。第2题，由题干信息可知，正午太阳高度能达到83.8°的城市应在30°N以内，且为昼长夜短的夏半年。日落地方时距正午相差6小时59分，则日出地方时距正午也应相差6小时59分，即日出地方时为5点01分，这与北京时间(中央经线120°地方时，东八区区时)相差1小时55分，经度相差约30°，即该地约位于90°E，最有可能是拉萨，D正确；A、B、C错误。
【拓展提升】多角度认识昼夜长短
1．昼夜长短的判读：晨昏线将地球上的纬线分成昼弧和夜弧两部分，昼弧和夜弧的长短决定昼长与夜长。弧长15°为1小时。在日照图中，常常画出经线，若图中相邻两条经线经度差为30°，地方时相差2小时。昼夜的时间长短可通过读经度差数得出。
2．昼夜长短时空规律总结
(1)纬度分布规律总结
①赤道上始终昼夜平分；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太阳直射点在赤道与南、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。
(2)季节变化规律图示：(以北半球为例)
①太阳直射某地，该地不一定昼最长、夜最短，北半球各地夏至日这一天昼最长，南半球各地冬至日这一天昼最长。
②昼变长、夜变短不等于昼长夜短，如北半球昼变长说明太阳直射点向北移动，但太阳直射点可能在南半球，此时北半球昼短夜长。昼变短夜变长与昼短夜长亦是同样道理。
③太阳直射点的纬度越高，地球上各地昼夜相差越大，出现极昼、极夜的范围越大。
④同一纬线上各地同一天的昼夜长短相等(日出、日落地方时也相同)；同一纬线的昼夜长短在一年中有两个日期相同(除二至日)，且这两个日期近似关于二至日对称。
3．昼夜长短的计算
(1)根据昼弧或夜弧的长度进行计算：昼长时数＝昼弧度数/15°；夜长时数＝夜弧度数/15°。
(2)根据日出日落时间计算
①昼长＝日落时间－日出时间(这里的日出时间、日落时间不必要求是地方时，但日出时间、日落时间所用的时间要统一，如都是北京时间或都是伦敦时间)
②昼长＝(12：00－日出地方时)×2＝(日落地方时－12：00)×2
③夜长＝(日出地方时－0)×2＝(24：00－日落地方时)×2
(3)根据纬度的分布特点
①同一纬线上各地昼长相等，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，即北半球各地的昼长(夜长)与南半球同纬度的夜长(昼长)相等。例如35°N的昼长等于35°S的夜长。
(4)利用日期的对称性计算：相对于夏至日或者冬至日对称的两个日期，某地的昼长、夜长都是相同的；相对于春分日或者秋分日对称的两个日期，某地一个日期的昼长等于另一个日期的夜长。如下图。
a与b两个日期的昼长、夜长是相同的，c与d两个日期的昼长、夜长也是相同的；b与c两个日期中，b日期的昼长等于c日期的夜长。
4．日出、日落时刻及日出、日落的方位：日出、日落的方位因太阳直射点的移动而不同，以北半球为例比较说明如下表。
时间 春分日 夏半年 秋分日 冬半年
日 出 时刻 (地方时) 6时 早于6时 夏至日最早 6时 晚于6时 冬至日最晚
方位 正东方 东北方 正东方 东南方
日 落 时刻(地方时) 18时 晚于18时 夏至日最晚 18时 早于18时 冬至日最早
方位 正西方 西北方 正西方 西南方
【跟踪训练】
假期里，小明同学外出旅游。某日早晨小明拍摄了日出的照片，随即发到微信朋友圈。在天津(117°E，39°N)的爸爸和在国外甲城市出差的妈妈马上做出了回复(如下图)。读图，回答1～2题。
1．小明拍摄日出照片时所在的城市最可能是(　D　)
A．呼和浩特(112°E，40°N)
B．兰州(104°E，36°N)
C．杭州(120°E，30°N)
D．南宁(108°E，23°N)
2．据图文信息，可以推测出甲城市的(　C　)
A．纬度位置 B．经度位置
C．当天日落的方位 D．当日正午太阳高度
解析 第1题，从材料中可知，小明拍摄日出照片后，随即就发到朋友圈，时间是7时29分，可以判断出该地处于冬半年。考虑选项都为中国城市，再结合北半球冬半年晨线特征分析：北半球冬半年，我国城市纬度越高，白昼越短，日出也就越迟。小明所在的城市日出时间和天津接近，符合条件的城市存在两种情况：一是纬度比天津低，经度比天津小；二是纬度比天津高，经度比天津大。排除A、C。兰州纬度与天津纬度相近，但经度差别较大，时间相差约一个小时，天津日出后的几分钟内，兰州不可能拍到日出，故排除B。第2题，北半球正处于冬半年，此时无论甲城市位于北半球还是南半球，观测到的太阳日出方向都位于东南方，日落方向都位于西南方。具体纬度位置、经度位置和当日的正午太阳高度都无法从材料提供的数据中推断出来。

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