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第6讲　地球公转的地理意义
必备知识 学科素养
1.昼夜长短分布和变化规律。2．正午太阳高度的分布和变化规律。3．四季更替和五带划分。4．地球公转的地理意义的实践应用。 1.综合思维：结合实例，理解昼夜长短变化的规律。2．区域认知：结合材料，分析四季更替的原因及五带的划分。3．地理实践力：通过观察总结，掌握正午太阳高度的变化规律。
一、地球的公转
1．公转定义：地球绕太阳的运动。
2．公转方向：自西向东
3．公转周期：1年。
(1)以太阳作为参照物：1年的时间长度为365日5时48分46秒，称为回归年。
(2)以其他恒星作为参照物：1年的时间长度为365日6时9分10秒，称为恒星年，这是地球公转的真正周期。
4．公转轨道与速度
区分近、远日点和冬、夏至日
(1)时间不同：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)公转轨道上位置不同：近日点位于冬至日以东，远日点位于夏至日以东。
春、秋分日的判断
(1)春分日：太阳直射点从南半球进入北半球时经过赤道的时间。
(2)秋分日：太阳直射点从北半球进入南半球时经过赤道的时间。
(3)顺地球公转方向按春分日、夏至日、秋分日、冬至日顺序确定。
　1.夏半年和冬半年天数是否相同？
提示：不相同。北半球夏半年，地球运动至离太阳较远的位置，地球公转速度较慢，用时较长；北半球冬半年，地球运动至离太阳较近的位置，地球公转速度较快，用时较短。
二、黄赤交角及其影响
1．黄赤交角的含义：地球公转轨道平面(即黄道平面)与赤道平面的交角。目前的黄赤交角是23°26′。如下图所示：
2．黄赤交角的影响：引起太阳直射点往返运动。
(1)地球在公转轨道的不同位置接受太阳垂直照射的点称为太阳直射点。
(2)太阳直射点在南、北纬23°26′之间的往返运动，称为太阳直射点的回归运动。
(3)太阳直射点回归运动的周期为365日5时48分46秒，叫回归年。
　2.如何根据日期判断直射点的纬度位置？
提示：(1)计算太阳直射点每年移动的度数。
太阳直射点一年 (365天) 移动了约23.5°×4＝94°，则每天移动约94°/365＝0.26°。
(2)判断已知日期与二分二至日中某一天间隔的天数。
(3)用间隔的天数乘以太阳直射点每日移动的纬度数即可估算太阳直射点的纬度。
三、昼夜长短的变化
1．典型图示(以北半球为例)
2．昼夜长短变化(以北半球为例)
时间 变化特点 特殊时间点解读
北半球夏半年 北半球各地昼长夜短，纬度越高，昼越长，夜越短 图1为夏至日，北半球各地昼长达到一年中的最大值，北极圈及其以北地区出现极昼现象
北半球冬半年 北半球各地昼短夜长，纬度越高，昼越短，夜越长 图3为冬至日，北半球各地昼长达到一年中的最小值，北极圈及其以北地区出现极夜现象
春、秋分日 图2代表的时间是每年的 3月21日前后或9月23日前后，全球各地昼夜等长
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。二分日前后间隔时间相同的两日期，昼夜长短相反。二至日前后间隔时间相同的两日期，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。
　3.说明物影在地面转动的角度大小与白昼长短的关系。
提示：昼长决定了物影在地面转动的角度，昼长越长，物影在地面转动的角度越大；反之则越小。
四、正午太阳高度的变化
1．太阳高度和正午太阳高度
太阳光线与地平面的交角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。
正午时日影朝向
(1)北极点：朝正南。
(2)北回归线向北至北极点（不包括极点）：朝正北。
(3)南极点：朝正北。
(4)南回归线向南至南极点（不包括极点）：朝正南。
(5)南、北回归线之间：因太阳直射点不同而出现朝北、无影子或朝南现象。影子朝向取决于该地与太阳直射点的相对位置。
2．正午太阳高度的纬度变化规律
正午太阳高度从太阳直射点所在纬线向南北两方降低。
(1)夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两方降低。
(2)冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两方降低。
(3)春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两方降低。
3．正午太阳高度的季节变化规律
北半球节气 达最大值的地区 达最小值的地区
夏至 北回归线及其以北各纬度 南半球各纬度
冬至 南回归线及其以南各纬度 北半球各纬度
春、秋分 赤道 南北两极点
　4.说明正午房屋内阳光照射面积大小与正午太阳高度的关系。
提示：正午太阳高度越大，房屋内接受的光照面积越小；反之则越大。
5．说明华北地区在房前栽种落叶阔叶林树种的原因。
提示：华北地区房屋多朝向南方。夏季正午太阳位于南方，树叶茂盛可以遮阳；冬季树木落叶，不影响采光。
五、四季更替和五带划分
1．四季更替
(1)四季的成因：由于昼夜长短和正午太阳高度的时空变化，太阳辐射在一年中呈现有规律的变化。
(2)四季的划分
②北温带许多国家的四季：3、4、5月为春季，依次类推，每三个月为一个季节。
2．五带划分
(1)五带的成因：由于昼夜长短和正午太阳高度的时空变化，太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。
(2)五带的划分
　黄赤交角及其影响
在地球公转过程中，若以地球为参照物，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。读图回答下题。
6月初，太阳在黄道上的位置是(　　)
A．甲　　　　　　　　　　 B．乙
C．丙 D．丁
【解题流程】
【尝试解答】　D
1．黄赤交角的形成及其影响
关注太阳直射点季节移动图中的“一向三线六点”，即太阳直射点移动方向，南、北回归线和赤道，二分二至日和近、远日点。学会正确判断一年中任何一天太阳直射点的南北半球位置和移动方向，对我们掌握昼夜长短和正午太阳高度的变化规律有很大帮助。　
2．黄赤交角及其变化带来的影响
黄赤交角的存在是导致地球运动产生地理意义的关键要素之一，对其理解应重点关注以下内容：
(1)与黄赤交角相关的角度及其关系
黄赤交角＝回归线的度数；黄赤交角与极圈度数互余；黄赤交角＝晨昏线与地轴的最大夹角。
(2)黄赤交角变化带来的影响
黄赤交角 回归线 极圈 直射点 热量带
变大 度数变大，向两极移动 度数变小，向赤道移动 南北移动的范围增大 热带、寒带范围变大，温带范围变小
变小 度数变小，向赤道移动 度数变大，向两极移动 南北移动的范围减小 热带、寒带范围变小，温带范围变大
为零 黄道平面与赤道平面重合，太阳终年直射赤道，地球上无季节变化、昼夜长短变化及正午太阳高度的年变化
公转轨道上二分二至日(北半球)的判断
(1)日地距离法
如上图，A点日地距离较近，时间为1月初，为冬至日稍后，B点日地距离较远，时间为7月初，为夏至日稍后，再结合地球的公转方向判断C为春分日稍后，D为秋分日稍后。
(2)地轴倾向法(连线法)
①连接日心和地心，将该线作为太阳光线。
②该线与地球表面的交点为太阳直射点(因为太阳光线与该点的地球表面垂直)。
③观察该点所在的南北半球位置：若在北半球(B处)则为北半球夏至日(太阳直射北回归线)；若在南半球(D处)则为北半球冬至日(太阳直射南回归线)。
(3)垂线法(晨昏线法)
①过地心(图中圆心)作太阳光线的垂线，该线为晨昏线(晨昏线与太阳光线始终垂直，且其所在平面通过地心)。
②观察南北极的极昼、极夜状况，若北极圈及其以北地区出现极昼、南极圈及其以南地区出现极夜，则为北半球夏至日，反之为北半球冬至日。
(2022·洪泽月考)某中学地理教师为了让学生更形象地理解知识，特制作了如图所示的教具。该教具由上下两层组成，上层为阴影的半圆，下层是画有经纬网的圆，用以模拟地球。球心黑点处用图钉把上下两层固定在一起，能使上层任意转动。据此完成1～2题。
1．此教具模拟的地理现象是(　　)
A．自转而产生的太阳东升西落
B．太阳直射点的周年回归运动
C．自转而产生的地方时的差异
D．沿地表水平运动物体的偏移
2．此教具可用于讲授(　　)
A．昼夜交替现象的产生 B．地方时的计算方法
C．昼夜长短的年变化 D．太阳高度的日变化
解析：第1题，根据材料信息，“该教具由……能使上层任意转动”说明该教具可以模拟地球的昼夜变化，所以可以模拟太阳直射点的周年回归运动，B正确。第2题，根据上题可知该教具可以模拟太阳直射点的周年回归运动，故可以用来讲授昼夜长短的年变化，C正确。
答案：1.B　2.C
　昼夜长短的变化规律和计算
(2021·河北选择考)家住某城(36.5°N，116°E)的小明，秋分时节搬进了新楼房，站在书房2.6米高的落地窗前，远处公园美景尽收眼底。下图示意书房平面布局。据此完成第1题。
1．从入住到次年春分，书房的日采光时间变化趋势是(　　)
A．一直增加　　　　　　　 B．先增后减
C．一直减少 D．先减后增
【解题流程】
【尝试解答】　1.D
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。完成第2题。
2．若乙为该日日出位置，则该窗朝向(　　)
A．正南 B．东北
C．正北 D．西南
【解题流程】
【尝试解答】　2.C
【反思领悟】
1．同一日期不同地点昼夜长短的判断方法
2．同一地点不同日期昼夜长短变化的判断方法
先判断太阳直射点的移动方向，太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球昼渐长、夜渐短，另一个半球昼渐短、夜渐长。具体如下图所示：
1．昼夜长短的分布和变化规律
(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。(晨昏线把经过的纬线圈分割成昼弧与夜弧，所求地所在的纬线圈上，若昼弧长于夜弧，则昼长夜短；反之则昼短夜长；赤道上全年昼夜等长)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、极夜的范围和变化——看太阳直射点的位置和移动方向
①太阳直射点纬度与出现极昼、极夜的最低纬度互余。
②太阳直射点向北移动，北极点周围极昼范围变大；太阳直射点向南移动，南极点周围极昼范围变大。
(4)日出、日落方位——看太阳直射点位置
直射点位置 日出方位 日落方位
北半球 东北(北半球早于6时日出) 西北(北半球晚于18时日落)
赤道 正东(6时日出) 正西(18时日落)
南半球 东南(北半球晚于6时日出) 西南(北半球早于18时日落)
注：当极圈内出现极昼时，若是北极圈，则出现极昼的地区正北日出、正北日落(0时日出、24时日落)；若是南极圈，则出现极昼的地区正南日出、正南日落(0时日出、24时日落)。
2．昼夜长短的计算
(1)根据昼弧或夜弧的长度进行计算
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×2＝(24－日落时间)×2
注：以上两个计算公式的日出时间、日落时间均为地方时。另外，昼长时数＝日落时间－日出时间，此公式中的日出时间、日落时间统一标准即可。
(3)利用昼夜长短的分布规律计算
①同一纬线上各点昼夜状况、日出和日落时间相同。
②南、北半球纬度数相同的两条纬线昼夜时长互等，即南半球某地的昼(夜)长＝北半球同纬度数某地的夜(昼)长。
(4)利用日期的对称性计算
①关于二至日对称的两个时间，如A点和B点，太阳直射点位于同一个位置。
②关于二分日对称的两个时间，如B点和C点，太阳直射点位于不同半球，但直射点的纬度数相同。
3．昼夜长短的应用
(1)根据昼夜长短，判断直射点位置
①昼夜等长，太阳直射赤道。
②北半球昼长夜短，太阳直射北半球。
③南半球昼长夜短，太阳直射南半球。
(2)根据昼夜长短差值，判断纬度高低
昼夜长短差值越大，纬度越高；赤道地区，昼夜长短差值等于0。
(3)根据昼夜长短，判断日出、日落时间
①日出时间＝12－1/2昼长。
②日落时间＝12＋1/2昼长。
(2022·洛阳高三月考)某中学研学小组的同学根据全球昼夜长短的纬度差异绘制了昼长随纬度变化图(见下图)。据此完成1～3题。
1．图中①②③代表不同日期昼长分布，其代表的日期依次是(　　)
A．冬至日、夏至日、春秋分日
B．春秋分日、冬至日、夏至日
C．夏至日、冬至日、春秋分日
D．春秋分日、夏至日、冬至日
2．图中昼夜变化幅度最大的地区是(　　)
A．中纬度地区 B．低纬度地区
C．南北极圈以内 D．赤道地区
3．当90°S午夜太阳高度最大时，表示全球昼长随纬度变化的曲线为(　　)
A．①③ B．①
C．②③ D．②
解析：第1题，由图可知，①在北极圈处昼长达24小时，在南极圈处昼长为零小时，说明①曲线代表的是夏至日；②与①昼长分布恰好相反，则②代表的是冬至日；③表示全球昼夜等分，说明为春秋分日。故选C。第2题，由图可知，南北极圈以内，昼夜长短的变化幅度可达24小时。故选C。第3题，当90°S午夜太阳高度最大时，为北半球冬至日，表示全球昼长随纬度变化特点的为曲线②。故选D。
答案：1.C　2.C　3.D
　正午太阳高度的分布和变化规律
(2021·河北选择考)家住某城(36.5°N，116°E)的小明，秋分时节搬进了新楼房，站在书房2.6米高的落地窗前，远处公园美景尽收眼底。下图示意书房平面布局。据此完成第1题。
1．冬至日天气晴朗，小明在书房于北京时间(　　)
A．6：30看到当日第一缕阳光
B．9：30沐浴着阳光伏案读书
C．12：30估算阳光进深2.6米
D．15：30看到阳光照到书柜上
【解题流程】
【尝试解答】　1.D
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。完成第2题。
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(　　)
A．济南　　　　　　　　 B．广州
C．武汉 D．拉萨
【解题流程】
【尝试解答】　2.D
【反思领悟】　判断日影长短及方向
(1)日影长短
(2)日影朝向
1．正午太阳高度的变化规律
(1)正午太阳高度的纬度变化规律
①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。
②同一纬线上，正午太阳高度相同。
③与太阳直射点所在纬线的纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同。
(2)正午太阳高度的季节变化规律
①极值
北回归线及其以北地区 6月22日前后达最大值，12月22日前后达最小值
南回归线及其以南地区 12月22日前后达最大值，6月22日前后达最小值
南北回归线之间(除赤道外) 一年有两次最大值(太阳直射时最大)，一次最小值(南半球出现在6月22日前后，北半球出现在12月22日前后)
赤道地区 一年有两次最大值(春分、秋分)、两次最小值(夏至、冬至)
②变化幅度
南、北回归线之间 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大至46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′
南回归线至南极圈之间和北回归线至北极圈之间 各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)
南极圈以南和北极圈以北 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小至23°26′)，极圈为46°52′，极点为23°26′
2.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最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果已知当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(4)判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影长缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日日影最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日日影最短；南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短(等于0)。
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年都有阳光照射，北回归线以北地区建造楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算热水器的安装角度
集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余(如图，α＋H＝90°)时效果最佳。
1．太阳直射点的确定方法
(1)纬度的确定
方法一：“太阳直射点的纬度”和“晨昏圈与纬线相切点的纬度(出现极昼、极夜的最低纬度)”互余。
方法二：通过节气来判断。夏至，太阳直射23°26′N；冬至，太阳直射23°26′S；春、秋分，太阳直射赤道。
方法三：根据某地正午太阳高度的计算公式H＝90°－两点纬度差计算。
方法四：“赤道处晨昏线与经线的交角(锐角)”等于“太阳直射点的纬度”。
(2)经度的确定
基本原则：地方时为12时的经线即太阳直射的经线。
方法一：晨线和赤道的交点(经度)向东90°或昏线和赤道的交点(经度)向西90°，即太阳直射点的经度。
方法二：根据晨昏线与纬线相切点所在经线的地方时判断太阳直射的经线。
2．正午太阳高度的计算方法
(1)公式：H＝90°－两点纬度差。
(2)说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“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)如图所示，太阳直射10°N，A地(42°N)、B地(23°26′N)、C地(23°26′S)三地的正午太阳高度分别为90°减三地与太阳直射点的纬度差(a、b、c)。
A地正午太阳高度＝90°－a＝90°－(42°－10°)＝58°
B地正午太阳高度＝90°－b＝90°－(23°26′－10°)＝76°34′
C地正午太阳高度＝90°－c＝90°－(23°26′＋10°)＝56°34′
(2022·丽水月考)石家庄市某中学地理兴趣小组开展正午太阳高度观测活动，下表示意部分观测记录。据此完成1～2题。
日期 9月22日 10月22日 11月22日 12月22日 1月22日
正午太阳高度 53° 45.5° 38° 28.5° 阴天、未观测
1.石家庄市的纬度大约是(　　)
A．36°N B．38°N
C．40°N D．45°N
2．1月22日石家庄市正午太阳高度约为(　　)
A．15° B．28.5°
C．38° D．45.5°
解析：第1题，秋分日通常在9月23日前后，石家庄市秋分日正午太阳高度应该比9月22日正午太阳高度53°稍小，而秋分日太阳直射点位于赤道，根据正午太阳高度计算公式推理，石家庄市的纬度数应略大于90°－53°＝37°，因此最接近的是38°N。故选B。第2题，1月22日和11月22日大致关于冬至日对称，则这两天太阳直射点的纬度位置相当，石家庄市的正午太阳高度大致相同，因此1月22日石家庄市正午太阳高度与11月22日差不多，约为38°。故选C。
答案：1.B　2.C
(2021·山东等级考)某日，小李在某地(110°E，40°N)广场游玩时，发现广场平面图中的指向标模糊不清(图a)。他通过观测广场石柱影子的长度和方向(图b)，确定了平面图的指向标。据此完成3～4题。
3．该广场平面图的指向标应该是图c中的(　　)
A．①　　 B．②
C．③　　 D．④
4．一周后的相同时刻，小李再次测量发现该石柱的影长变长，则第二次观测日期可能在(　　)
A．2月16日前后 B．5月8日前后
C．8月20日前后 D．11月10日前后
解析：第3题，该广场位于110°E，当北京时间为12：10时，当地地方时为11：30，太阳位于南偏东，影子朝北偏西方向，指向标为图中的②，故选B。第4题，该地位于40°N，太阳直射点位于赤道上时，该地正午太阳高度为50°，根据图中石柱高度和影长可算出此时太阳高度略大于60°，大于春分日的正午太阳高度50°，说明太阳直射点在北半球，2月16日和11月10日前后，太阳直射点在南半球，A、D可排除；影长变长，说明正午太阳高度减小，太阳直射点向南移，5月8日前后，太阳直射点向北移，B错误；8月20日前后，太阳直射点向南移，正午影子变长，C正确。
答案：3.B　4.C
　太阳视运动
(2021·浙江6月选考)我国某中学组织学生对直立物日影变化进行观测，具体做法是：先在一块平坦的地面上直立一根标杆，再以此杆直立点(甲)为圆心，以杆长为半径绘一半圈。如图为某日杆影变化图，图中阴影部分为标杆影子范围。完成1～2题。
1．甲地位于(　　)
A．东北平原　　　　　　　 B．华北平原
C．四川盆地 D．珠江三角洲
2．若从甲地垂直上方朝下看，一年中某时刻地面上昼夜状况与经纬线位置关系最有可能是(　　)
A．① B．②
C．③ D．④
【解题流程】
【尝试解答】　1.A　2.B
1．太阳视运动
太阳视运动轨迹图是以观测点为中心，目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。它能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化，也能反映某地全年日出日落方向的变化。此处通常指地平圈上方向的判读。可通过太阳的升落先判断东西方向，再利用普通地图上方向的判读方法“上北下南，左西右东”来定出方向坐标。
(1)北极点(图甲)和南极点(图乙)上太阳视运动轨迹图
(2)出现极昼的地区(除极点)
一天内太阳终日可见，正午时太阳高度最大，0时(24时)太阳高度最小，若位于北半球，太阳升落方位均为正北；若位于南半球，太阳升落方位均位于正南。
(3)回归线与极圈之间的地区(赤道除外)
在已知观测点位于南半球或北半球时，也可以直接通过正午太阳高度最高时太阳上中天的位置来判读南北方向。比如观测点位于北半球，正午太阳高度最高时太阳上中天的位置在地平圈上的投影便指向正南方向；若观测点位于南半球，正午太阳高度最高时太阳上中天的位置在地平面上的投影则指向正北方向。 如下图所示：
(4)赤道上的点
①春秋分日时，太阳从正东升起，从正西落下，正午太阳高度 H＝90°。
②夏至日时，太阳从东北升起，从西北落下，正午太阳高度 H＝66.5°。
③冬至日时，太阳从东南升起，从西南落下，正午太阳高度 H＝66.5°。如下图所示：
2．太阳视运动的判读技巧
太阳视运动的考查关键在三个点：日出点、正午点、日落点，主要涉及“三点”的位置规律及相应时间的推算。具体规律归纳如下：
(1)日出日落方位规律
①非极昼极夜区：日出日落方位与太阳直射点位置相关，即太阳直射点在北半球时，日出东北，日落西北；太阳直射点在南半球时，日出东南，日落西南。
②极昼区(极点除外)：北半球极昼区，日出正北，日落正北；南半球极昼区，日出正南，日落正南(注：极昼区太阳一直在地平圈及以上)。
(2)正午太阳规律
①北回归线以北，全年正午太阳都在南方天空。
②南回归线以南，全年正午太阳都在北方天空。
③南北回归线之间，正午太阳有时在天顶(直射时)，有时在南方天空，有时在北方天空。
(3)影子变化规律
①影长变化：根据太阳高度的大小判断影长，例如，日出时影长最长，之后缩短，正午时最短，之后变长，日落时影子又最长，直射点上无影子(与物体重合)。
②影子方位的变化：影子位于太阳相反方位，根据太阳方位即可推知影子方位。
北回归线以北地区某时刻太阳方位的判断方法
第一步：计算该时刻与12时的时间差，再根据15°/h换算成角度差( n° )。
第二步：若该时刻比12时早(上午)，则该时刻太阳约位于南偏东 n°；若该时刻比12时晚(下午)，则该时刻太阳约位于南偏西n°。[注：若n>90，则该时刻太阳约位于北偏东(西)(180°－n°)。]
北回归线以北地区一天中不同时刻的太阳方位示意图如下：
下图示意位于我国某城市的观察者在6月22日观察到的太阳视运动轨迹。下表示意我国部分城市地理坐标。据此完成1～2题。
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22日观察到的太阳视运动轨迹应是(　　)
解析：第1题，图示该日正午太阳高度约为72°，因6月22日太阳直射北回归线，经计算可知，该城市纬度约为41.5°，与表中沈阳最接近。第2题，由上题分析可知，该地(沈阳)纬度为41.8°N，12月22日太阳直射南回归线，则该日正午太阳高度约为24.7°；此日太阳日出东南、日落西南。故与图B相符。
答案：1.C　2.B
2021年6月7日，一位观测者在某条回归线上使用位置、角度固定的普通相机，以相同的时间间隔持续拍摄太阳，再通过叠加获得当日从日出到日落的太阳视运动图(如图)，太阳在R位置时树影最短。读图，完成3～4题。
3．太阳位于R所指位置时，相机朝向和观测者所在纬度分别是(　　)
A．朝北　23.5°N B．朝北　23.5°S
C．朝南　23.5°S D．朝南　23.5°N
4．若观测者要在同一地点，使用同样的方法再次获得完全相同的太阳视运动图，在不考虑天气状况的条件下，拍摄日期应选择在(　　)
A．6月17日前后 B．6月27日前后
C．7月7日前后 D．7月27日前后
解析：第3题，由题意可知，6月7日，太阳直射北半球，若观测者位于23.5°N，则正午时太阳应位于接近天顶处，与照片不符，所以该地应在南回归线上。太阳在R位置时树影最短，说明此时为正午，太阳位置位于该地的北方，故相机应朝向北。第4题，由地球的运动特征可知，此时太阳直射点位于北半球，并且向北移动，太阳直射点下一次照射该纬度时的日期应与6月7日关于夏至日对称。6月7日到夏至日(6月22日)大约是15天，所以太阳直射点下一次再照射该纬度时的日期应是7月7日前后。
答案：3.B　4.C
　　光照图的综合判读
1．分清昼、夜半球，确定晨线和昏线
(1)晨线：顺地球自转进入昼半球，以西为夜半球，以东为昼半球。
(2)昏线：顺地球自转进入夜半球，以西为昼半球，以东为夜半球。
2．确定地球自转方向
(1)根据地球自转方向判断
从北极上空看呈逆时针方向，从南极上空看呈顺时针方向。
(2)根据晨昏线判断
①若图中为昏线，为晨线，则地球呈逆时针方向自转，中心为北极点。
②若图中为晨线，为昏线，则地球呈顺时针方向自转，中心为南极点。
3．确定太阳直射点的位置
(1)确定经度
①根据光照图中已知经线的地方时找到地方时为12时的经线。
②从光照图中直观看出平分昼半球的经线。
(2)确定纬度
根据与晨昏线相切的纬线的纬度来确定。直射点纬度与该纬线的纬度互余。若与晨昏线相切的纬线的纬度为α，则太阳直射点的纬度为90°－α。
4．确定日期和季节
(1)利用北半球昼夜长短
北半球昼长夜短或北极附近有极昼现象，则为北半球夏半年，反之为冬半年；若昼夜等长，则为春分日或秋分日。
(2)特殊日期的判定
①晨昏线与经线重合(或晨昏线经过极点)，为3月21日前后或9月23日前后。
②晨昏线与极圈相切，若北极圈内为夜或南极圈内为昼，则为12月22日前后；若北极圈内为昼或南极圈内为夜，则为6月22日前后。
③根据晨昏线与经线的斜交关系。
5．确定日出、日落时间与方向
(1)确定时间
①晨线上的各地同时日出，昏线上的各地同时日落。
②某地经线与晨线交点的地方时，为该地日出地方时；某地经线与昏线交点的地方时为该地日落地方时。
(2)确定方向
①太阳直射赤道时，即春、秋分日，全球各地(除极点外)，日出正东方、日落正西方。
②太阳直射点位于北半球时，全球各地(除极昼、极夜地区外)，日出东北、日落西北。
③太阳直射点位于南半球时，全球各地(除极昼、极夜地区外)，日出东南、日落西南。
④正好出现极昼的地方，北半球日出正北、日落正北；南半球日出正南、日落正南。
6．确定地方时
(1)过晨线与赤道交点的经线的地方时是6：00。
(2)过昏线与赤道交点的经线的地方时是18：00。
(3)过昼弧中点的经线的地方时是12：00。
(4)过夜弧中点的经线的地方时是0：00或24：00。
7．确定昼夜长短
(1)确定昼长和夜长
光照图中，晨昏线将地球上的纬线分成昼弧和夜弧两部分，昼长等于该纬线昼弧所跨的度数÷15°，夜长等于该纬线夜弧所跨的度数÷15°。
(2)确定昼夜长短
同一纬线上的各地昼弧(或夜弧)是等长的，若昼弧大于夜弧，则昼长夜短，若昼弧小于夜弧，则昼短夜长。
(3)确定极昼、极夜范围
晨昏线与哪个纬线圈相切，该纬线圈与极点之间的纬度范围内就会出现极昼或极夜现象，南北半球的极昼、极夜现象出现时间正好相反。
8．确定正午太阳高度
太阳直射纬线正午太阳高度为90°，其他各地的正午太阳高度从这条纬线向南、向北递减。
右图为极地投影示意图，图中小虚线圈为极圈，大虚线圈为回归线；弧线ACB为晨昏线，且AC段为昏线；C点为晨昏线与极圈的切点，也是晨昏线与120°E的交点。读图，回答(1)～(2)题。
(1)图示的日期可能是(　　)
A．3月21日 B．6月22日
C．9月23日 D．12月22日
(2)此时正午太阳直射点的位置是(　　)
A．120°E，23°26′S B．120°E，23°26′N
C．60°W，23°26′S D．60°W，23°26′N
【判读流程】
文字信息获取
该图为极地投影示意图，图中小虚线圈为极圈，大虚线圈为回归线；弧线ACB为晨昏线，且AC段为昏线；C点为晨昏线与极圈的切点，也是晨昏线与120°E的交点。
图表信息获取
【尝试解答】　(1)D　(2)C
(2022·郑州名校期中)图中EF线是地球公转到近日点附近的晨昏线，箭头为地球自转方向，①点是东半球与西半球的分界线，②点位于东半球，①点与②③两点的最短距离是3 330 km。据此回答1～2题。
1．图示时刻北京时间是(　　)
A．3：20 B．8：40
C．15：20 D．20：40
2．图中④点的昼长约为(　　)
A．8小时 B．10小时
C．14小时 D．16小时
解析：第1题，①是东半球与西半球的分界线，②点位于东半球，则①点经度为160°E。自转方向为顺时针方向，为南半球。地球1月初位于近日点，南半球昼长夜短。根据EF线是地球公转到近日点附近的晨昏线可知，EF线为晨线。所以①点地方时为6：00(晨线与赤道的交点)。北京时间120°E比160°E晚2小时40分钟，因此北京时间为3：20，A正确。第2题，①与②③两点的最短距离是3 330 km，三点均位于赤道上(赤道上经度相差1°，纬线差111 km)，可知①点与②③点经度相差30°，地方时相差2小时。②与④位于同一经线，在①点西侧，因此④点地方时较①晚2小时。结合上题可知④点地方时为4：00，④点位于晨线上，所以④点的昼长约为16小时，D正确。
答案：1.A　2.D
3．如图为某时刻局部光照图，阴影部分为黑夜。读图回答下列问题。
(1)判断此刻太阳直射点的坐标及P点的纬度。
(2)比较A、B、C三点白昼长短。
(3)说出这一天地球上出现极夜现象的范围。
(4)如果此时A点的地方时为19时20分，计算A点的昼长，并判断B点所属时区。
(5)说明此日以后太阳直射点的移动方向及北半球白昼的变化情况。
答案：(1)(20°N，45°W)。　70°N。
(2)昼长C>A＝B。
(3)70°S及其以南地区。
(4)14小时40分钟。　西十区。
(5)第一种情况：此日以后太阳直射点向南移动，北半球白昼将变短。
第二种情况：此日以后太阳直射点向北移动，北半球白昼将变长。
选择题
北斗七星是北半球天空的重要星象，由七颗巨星组成，因曲折如斗(古代勺状舀酒的器具)，故而得名。一年中，北斗七星在天空中的方位会出现有规律的变化。我国古人通过观察北斗七星方位的变化指导生产生活。下图示意北斗七星四季的方位。据此完成1～2题。
1．图中北斗七星四季方位变化的主要原因是(　　)
A．地球公转　　　　　　 B．黄赤交角大小变化
C．地球自转 D．北斗七星自身运动
2．我国古人通过观察北斗七星方位可以(　　)
①判定季节　②安排农事　③辨认方向　④预测天气
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
解析：第1题，北斗七星四季方位变化是地球公转导致地球与北斗七星相对位置的不同，我们的视角看到的图像就不同。故选A。第2题，北斗七星是北半球天空的重要星象，古代人们根据北斗七星在不同的季节和夜晚不同的时间出现于天空的不同方位，用来定方向、定季节、定时间，并可以根据季节安排农事活动，①②③对。北斗七星的方位与天气没有关系，天气是不断变化的，④错。故选A。
答案：1.A　2.A
(2022·宁波期末)为了更好地利用太阳能，可以通过调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光线与热水器集热板成一直角。下图为太阳能热水器在全球不同纬度年内的倾角调节幅度分布图。据此完成3～4题。
3．有关图中a、b、c、d数值正确的说法是(　　)
A．a>c B．a＝c
C．b＝d D．b4．假如黄赤交角由23.5°变大到24°，a、b、c、d数值将如何变化(　　)
①a和b都变大 ②a变大，b变小
③c和d都变大 ④c变大，d变小
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：第3题，太阳能热水器的倾角与当地的正午太阳高度角互余，可以利用正午太阳高度角公式计算正午太阳高度，太阳能热水器的倾角调节幅度即正午太阳高度的年变化幅度，则a为23.5°，b为66.5°，c为23.5°，d为47°。故选B。第4题，黄赤交角的度数是南北回归线的度数，南北回归线间是地球上太阳直射的范围。假如黄赤交角变大，太阳直射的范围也将扩大；因为回归线的度数与极圈的度数互余，则极圈度数变小。结合上题可知，a为回归线，b为极圈，c的度数与回归线相同，d的度数是回归线度数的2倍，因此a、c变大，b变小，d变大，①④错误，②③正确。故选C。
答案：3.B　4.C
下图为山东济阳某村居民房屋建筑示意图，完成5～6题。
5．和传统的“面南背北，东西走向”建筑格局比较，图示房屋建筑走向能最大限度的(　　)
A．增加采光 B．通风
C．避寒 D．避风沙
6．在图示圆点立一竹竿，当竿影和图中虚线重合时，该地地方时最接近(　　)
A．6时 B．9时
C．12时 D．15时
解析：第5题，图示房屋的走向为西南—东北走向，并且在西北、东北和南面开窗，这样可以在日出、日落以及正午时分获得更多的太阳光照，有利于增加室内光照面积，A正确；通风主要是我国南方地区民居需要考虑的条件，B错误；避寒是纬度位置较高的地区，气候寒冷的地区需要考虑的条件，C错误；济阳风沙相对较小，D错误。第6题，根据图示信息可知，此时日影朝向西北，太阳位于东南方位，我国北方地区太阳位于东南方位时，最接近的时间是9时，B正确。
答案：5.A　6.B
(2022·聊城高三模拟)我国古人常用后天八卦图(如图)表示日出、日落方位，并用《定太阳出没歌》来概括十二个月中的日出、日落方位。这首歌其中一句是“五月出艮归乾上”，歌诀中的月份为农历月。据此完成7～8题。
7．离、兑、坎、震四宫代表的方向依次是(　　)
A．东、南、西、北 B．南、西、北、东
C．南、东、北、西 D．北、西、南、东
8．太阳从巽宫方向升起，坤宫方向落下时(　　)
A．海南岛正午太阳高度最大
B．北京的昼夜长短相差最小
C．索马里海域渔业活动繁忙
D．青岛日出时物影朝向西北
解析：第7题，根据我国不同季节的日出日落方位分析，农历五月即公历6月前后，太阳直射北半球，我国日出东北，日落西北，所以艮为东北，乾为西北。由此可知离为南方，兑为西方，坎为北方，震为东方。故选B。第8题，太阳从巽宫方向升起，坤宫方向落下时，日出东南，日落西南，太阳直射南半球，北半球为冬季，此时海南岛正午太阳高度较小，A错误；冬季北京昼短夜长，昼夜长短相差较大，B错误；冬季索马里海域盛行东北季风，是向岸风，夏季吹离岸风时，有上升补偿流，渔业活动才繁忙，C错误；青岛冬季日出东南，物影朝向西北，D正确。
答案：7.B　8.D
(2022·郑州高三月考)长城站(62°12′S，58°57′W)是我国在南极建立的第一个科学考察站，下图示意长城站各月最长昼长(单位：小时)。据此完成9～10题。
9．长城站6月份最长昼长可能出现在(　　)
A．6月1日 B．6月15日
C．6月22日 D．6月30日
10．长城站6月份最短昼长(　　)
A．约1.1小时 B．大于5.5小时
C．约5.5小时 D．约4.4小时
解析：第9题，6月22日，太阳直射北回归线，长城站出现该月最短昼长；相较于选项中的其他日期，6月1日太阳直射点距北回归线最远，长城站出现该月最长昼长。故选A。第10题，据图可知，12月22日长城站的最长昼长约为19.6小时，最短夜长约为4.4小时，可推断6月22日长城站的最短昼长约为4.4小时。故选D。
答案：9.A　10.D
(2022·杭州高三专题练习)科考队在某地考察中，采用立杆的方式测量影子长度和方向(如图)，图中O点为立杆点，实线表示杆影，虚线为一天中杆头影子的连线。据此完成11～12题。
11．该地可能位于(　　)
A．北极圈内 B．赤道与北回归线之间
C．南极圈内 D．赤道与南回归线之间
12．当地地方时0时刻起，该地一天内杆影朝向变化和长度变化是(　　)
A．顺时针　先变短后变长
B．逆时针　先变长后变短
C．顺时针　先变长后变短
D．逆时针　先变短后变长
解析：第11题，读图可知，图中虚线为一天中杆头影子的连线，大致呈圆形，表明该地发生极昼现象，应位于极圈以内，B、D错误；竿影最短时，其太阳高度最大，为正午。读图可知，杆影最短时，杆影指向北方，即表明正午时刻太阳在当地的正南方天空，所以该地位于北极圈内(如果位于南极圈内，正午时太阳应位于当地正北方天空，一天中杆影最短时，杆影应指向正南方)，A正确，C错误。故选A。第12题，地方时0时刻即图中杆影最长的位置(指向正南方)，地方时0时刻起，太阳在天空中从正北方向正东方运动，再向正南方运动，当太阳达到正南方时，当地的地方时为12时，其杆影最短，且指向正北方。之后太阳从当地正南方依次向西南方、正西方、西北方、正北方运动(当太阳到达正北方时，地方时为24时或称为“新一天的0时”)，所以杆影呈顺时针方向运动。其太阳高度先变大，到正午时刻达到最大，后变小(在0时或24时达到最小)，所以杆影长度先变短后变长。故选A。
答案：11.A　12.A
(2022·吉林重点高中期中)某日太阳直射地球某一纬线(赤道除外)，晨昏线与纬线的切点为M点。据此完成 13～15 题。
13．切点M点(　　)
A．与直射点时差12小时
B．纬度小于90°
C．自转速度比北京快
D．此时为6时
14．M点与太阳直射点(　　)
A．位于同一经线上 B．最短距离2万千米
C．互为对跖点 D．纬度互为余角
15．若该日北京的正午太阳高度是60°，则(　　)
A．M点位于70°S
B．太阳直射点向北移
C．太阳直射10°N
D．地球公转速度加快
解析：第13题，M点的地方时可能是12时，也可能是0时，直射点为12时，所以两地时差为0或12小时；根据材料，太阳不直射赤道，M点的最大纬度小于90°；M点自转线速度比北京小，角速度相同。故选B。第14题，M点与太阳直射点一定位于同一经线圈上，可能是同一经线，也可能是位于相对的两条经线上，但二者的连线不经过地心，所以二者不可能互为对跖点。二者之间的最短距离为1/4地球大圆长，长度约为1万千米。M点的纬度即极昼或极夜岀现的纬度，该纬度与太阳直射点的纬度互为余角。故选D。第15题，北京的纬度是 40°N，正午太阳高度是60°时，通过计算可得该日太阳直射点位于10°N，M点在地球上有两点，一是80°N，一是80°S。材料中无法得岀具体日期，故不能判断太阳直射点的移动方向和地球公转速度的变化状况。故选C。
答案：13.B　14.D　15.C
(2022·扬州高三期中)我国皖南山区传统民居为了增加采光通常会修建天井，下图为皖南某地(118°E，30°N)一处民居天井示意图。读图完成16～17题。
16．一年中，正午阳光如甲所示照射到盆景时，太阳直射点的纬度约为(　　)
A．3°N B．15°N
C．3°S D．15°S
17．正午阳光从甲向乙移动期间，当地(　　)
A．日出时刻推迟 B．日落时刻推迟
C．日出东南方位 D．日落西北方位
解析：第16题，读图，根据图中标注的数值可以得出正午阳光如甲照射盆景时，正午太阳高度为45°，该地的纬度为30°N，再根据正午太阳高度的计算公式H＝90°－太阳直射点与当地的纬度差，可以求出此时太阳直射点的纬度约为15°S。故选D。第17题，读图，根据图中标注的数值可以得出正午阳光如乙照射盆景时，正午太阳高度约为64°，计算可得，此时太阳直射点的纬度约为4°N；因此正午阳光从甲向乙移动期间即太阳直射点从15°S移动到4°N，当地昼长逐渐变长，日出时刻提前，日落时刻推迟，A错误，B正确；日出从东南方位变为东北方位，C错误；日落从西南方位变为西北方位，D错误。故选B。
答案：16.D　17.B

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