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第五讲 地球公转
新课导入：倾斜的地球仪
　　局长到某校查看，看见教室里有一个地球仪，便问学童甲："你说说看，这地球仪为何倾斜23.5度？"学童甲非常惊恐，答道："不是我弄的。"此时，教室里走进另一名学童　乙。局长再问，学童乙答道："你知道的，我也是刚进来，什么也不知道。"　局长疑惑地问教师这是怎么回事。教师满怀歉意地说："这不能怪他们，地球仪买来时，就已经是这样了。"校长见局长脸色越来越难看，连忙解释："说来惭愧，"校长赔笑说，"因为学校经费有限，我们买的是地摊货。"
新课导入：倾斜的地球仪
倾斜的地轴，即为地球的轴，可假想为南北极连线，总是处于同样的位置。它与铅垂线大约倾斜成23.5度。地球绕地轴一圈即为24小时。地球自转的同时，每年都绕着近似椭圆的轨道环绕太阳公转。由于地轴的倾斜，才能让地球在公转的过程中，在不同的纬度接收不一样的阳光。太阳光线将赤道直射，但随着离赤道的距离增大，射向地球的太阳光线的角度也在增大，因此减小了太阳能量的强度，并使气候产生了随纬度变化的规律。
主题探究：
　　
地球仪为什么倾斜23.5度 ？
分析：
　　因为地球总是斜着身子围着太阳公转， 黄赤交角为23°26〃 地轴与黄道面的倾斜角度是66°34〃 所以地球仪也要倾斜23°26〃 。
基础知识
一、地球公转的基本特征
1.公转规律
(1)定义:绕 太阳　的运动。
(3)周期:365日6时9分10秒,即 一个恒星年　。
(4)轨道与速度
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2.黄赤交角及其影响
(1)含义
地球公转轨道平面(即黄道面)同 赤道面　的交角。目前,其大小是 23.5°　。
(2)黄赤交角的影响
①太阳直射点在 南、北回归线　之间往返移动,形成四季和五带。
基础知识
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②决定了五带的范围
a. 回归线　的度数=黄赤交角的度数。
b. 极圈　的度数=90°-黄赤交角的度数。
③决定了有无太阳直射现象和极昼、极夜现象的范围
a. 南、北回归线　及其之间有太阳直射现象。
b. 南、北极圈　及其以内有极昼、极夜现象。
基础知识
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二、地球自转的意义(一)——四季更替和五带
1.成因
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。
基础知识
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3.五带划分:以 回归线　和 极圈　为界限,将全球划分为南北寒带、南北温带和热带。
基础知识
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地球公转的意义(二)——昼夜长短的变化
1.典型图示(以北半球为例)
基础知识
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　2.变化规律
基础知识
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地球公转的意义(三)——正午太阳高度角的时空分布
1.纬度分布
正午太阳高度角从太阳 直射点　所在纬线向南、北两侧递减。
(1)夏至日:正午太阳高度角由 北回归线　向南、北两侧递减。
(2)冬至日:正午太阳高度角由 南回归线　向南、北两侧递减。
(3)春秋分日:正午太阳高度角由 赤道　向南、北两侧递减。
2.季节变化
基础知识
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1.看昼夜弧长→定昼夜长短
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。(如图示)
难点突破：昼夜长短的分布和变化规律　　
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2.看太阳直射点位置→定昼夜长短分布
太阳直射点的位置决定昼夜长短的状况。太阳直射在哪个半球(南、北半球)，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。(如图示)
难点突破：昼夜长短的分布和变化规律　　
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3.看太阳直射点移动方向→定昼夜长短变化
太阳直射点的移动方向，决定昼夜长短的变化趋势，纬度的高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳向哪个半球(南、北)移动，哪个半球昼将变长，夜将变短；且纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大。(如图示)
难点突破：昼夜长短的分布和变化规律　　
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4.看太阳直射点的位置和移动方向→定极昼、极夜范围和变化
(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，北极点周围极昼范围变大；太阳直射点向南移，南极点周围极昼范围变大。(见上图)
难点突破：昼夜长短的分布和变化规律　　
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5.看太阳直射点位置→定日出、日落方位
难点突破：昼夜长短的分布和变化规律　　
直射点位置 日出方位 日落方位 昼夜长短
北半球 东北 西北 北半球昼长夜短
南半球昼短夜长
赤道 正东 正西 昼夜等长
南半球 东南 西南 北半球昼短夜长
南半球昼长夜短
注　当极圈内有地区出现极昼时，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)。
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(1)根据日出日落地方时判断
若日出时间早于6时，日落时间晚于18时，则该地昼长夜短。
若日出时间晚于6时，日落时间早于18时，则该地昼短夜长。
(2)根据日出日落方位判断
若日出东北，日落西北，则北半球昼长夜短，南半球昼短夜长。
若日出东南，日落西南，则北半球昼短夜长，南半球昼长夜短。
若日出正东，日落正西，则全球昼夜等长。
(3)根据晨昏线走向判断(如下图阴影表示夜)
难点突破：昼夜长短的判读技巧　　
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某一天昼夜长短的不同反映出各地的纬度高低。
(1)昼长大于12小时的，昼越长纬度越高；昼长小于12小时的，昼越短纬度越高。
(2)如果一地大于12小时，一地小于12小时，比较两地与12小时的时间差，相差时间越大，纬度越高。如果某地昼长与12小时的时间差为12小时(－12小时)，则该地位于极圈以内，出现了极昼(夜)。极昼(夜)区内的地点不能采用此方法比较。
难点突破：利用昼夜长短判断纬度的高低　　
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1.常规计算
(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)根据日出日落时间进行计算：
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)
昼长时数＝(12：00－日出地方时)×2＝(日落地方时－12：00)×2
夜长时数＝(日出地方时－0)×2＝(24：00－日落地方时)×2
难点突破：昼夜长短的计算　　
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(3)特殊地点的昼长确定：
①赤道上，昼长＝夜长＝12小时；
②极昼区，昼长＝24小时，夜长＝0；极夜区，昼长＝0，夜长＝24小时。
难点突破：昼夜长短的计算　　
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2.规律推断
(1)同一纬线上各地昼长相等，夜长相等。
(2)北半球某度数纬线上各地的昼长＝南半球同度数纬线上各地的夜长。
(3)利用时间的对称性计算：
相对于夏至日或者冬至日对称的两个时间，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时间，某地一个时间的昼长等于另一个时间的夜长。如下图：
a与b两个时间的昼长、夜长是相同的，
c与d两个时间的昼长、夜长也是相同的；
b与c两个时间中，b时间的昼长等于
c时间的夜长。
难点突破：昼夜长短的计算　　
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公式：H＝90°－两点纬度差
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。如图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度：
H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。
C点(23.5°S)正午太阳高度：
H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。
难点突破：正午太阳高度的计算　　
典例应用：
　　 “一线天”是我国名山奇峰中常有的石景,因两壁夹峙,缝隙所见蓝天如一线而得名。下图中的“一线天”一年中有两次(2月21日和A日)清晨日出时,阳光能穿过夹缝照到“一线天”的尽头。
读图,完成下列各题。
1．该“一线天”的走向为(　　)
A．东南—西北走向
B．东北—西南走向
C．东西走向
D．南北走向
2．A日可能为(　　)
A．4月21日 B．6月22日
C．8月23日 D．10月21日
典例应用：
　　
【详解】
1．“一线天”是我国名山奇峰中常有的石景，2 月 21太阳从东南方升起，该日阳光能穿过夹缝照到“一线天”的尽头，说明该“一线天”的走向为东南-西北走向，故A项正确。
2．据材料可知，“一线天”一年中有两次 2 月 21 日和 A日的清晨日出时，阳光能穿过夹缝照到“一线天”的尽头；2月21日距离春分日有30天左右，则秋分日之后的30天左右是10 月 21 日，一年中这两日的太阳升起方向是同一个方向，故D项正确。
答案提示：１.Ａ 2.D　　
典例应用：
　　 2019年女排世界杯于9月14日至29日在日本举行。中国女排连克对手，取得十一连胜的骄人成绩，成功卫冕世界杯冠军。据此完成下面小题。
3．女排世界杯比赛期间
A．北京昼长逐渐增大 B．太阳直射点位于北半球
C．地球公转速度加快 D．洛阳正午树影逐渐缩短
4．北京时间9月29日14：00，中国女排对阵世界杯最后一个对手阿根廷女排，在纽约（西五区）留学的小明想完整的观看这场比赛，打开电视不能晚于当地时间
A．1:00 B．2:00 C．3:00 D．4:00
典例应用：
【详解】
3．9月14日至29日，太阳直射点向南移动，北京昼长逐渐减小，A错误。9月23日之前，太阳直射点位于北半球，之后位于南半球，B错误。1月初地球公转速度最快，9月14日至29日越来越接近1月初，地球公转速度加快，C正确。太阳直射点向南移动，洛阳正午树影逐渐增长，D错误。故选C。
4．北京时间（东八区）9月29日14：00，纽约（西五区）比北京时间晚13小时，为9月29日1：00，故打开电视不能晚于当地时间1:00。故选A。
答案提示：３.C　　４.A。
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(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
确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。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，因此房屋坐北朝南；在南回归线以南地区正午太阳位于北方，因此房屋坐南朝北。
(3)确定当地的地理纬度
当太阳直射点位置一定时，可根据两地纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度，可判断该地区纬度大小。
拓展延伸：正午太阳高度规律在生产、生活中的应用　　
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(4)判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为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)。
拓展延伸：正午太阳高度规律在生产、生活中的应用　　
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(5)确定楼间距、楼高
为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例，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为：L＝hcot H。如下图：
拓展延伸：正午太阳高度规律在生产、生活中的应用　　
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(6)计算太阳能热水器的安装角度
为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与集热板成直角。
集热板与地面之间的夹角(α)和当天的正午太阳高度角(H)互余，即α＋H＝90°时效果最佳。如下图：
拓展延伸：正午太阳高度规律在生产、生活中的应用　　
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(7)判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度
一般情况下，由于阳坡正午太阳高度大，得到的光热多，阴坡得到的太阳光热少，因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度。
这类问题，实际上是利用到太阳高度与影长的关系。影子的位置与太阳的位置相反，影子的长度与太阳高度呈负相关。一天中，物体影子随着太阳高度的变化，先变短，后变长，正午太阳高度是一天中太阳高度最大值时，此时物体影长最短。一年中，正午太阳高度不断变化，正午影长也不断变化。以北回归线以北某纬度为例，夏至日这一天影长达一年中最小值，冬至日这一天影长达一年中最大值。
拓展延伸：正午太阳高度规律在生产、生活中的应用　　
典例探究：
阅读材料，完成下列问题。
材料一：1997年哈萨克斯坦将首都从阿拉木图迁到阿斯塔纳。2019年3月20日，阿斯塔纳更名为努尔苏丹，以纪念首任总统努尔苏丹·纳扎尔巴耶夫。下图为中亚区域图。下表为阿拉木图(43.2°N，76.9°E，海拔851米)和努尔苏丹(51.2°N，71.4°E，海拔350米)两地气候统计表。
典例探究：
材料二：哈萨克斯坦是“一带一路”沿线重要的国家，目前中哈两国在能源领域进行了广泛的合作。
（1）从地理位置和城市用地的角度，分析哈萨克斯坦迁都的必要性。
（2）比较阿拉木图和努尔苏丹降水特征的差异，并分析其原因。
（3）简述中哈两国在能源领域进行合作的具体方式，并说明这种合作对中国能源安全的积极意义。
（4）计算努尔苏丹更名时两个城市的正午太阳高度角差值，并简析夏季努尔苏丹日落时间(区时)比阿拉木图晚的原因。
典例探究：
（1）从地理位置和城市用地的角度，分析哈萨克斯坦迁都的必要性。
【详解】首先，地理格局逼仄，土地资源有限。从图中可看出阿拉木图地处国土的东南边陲，位于阿拉套山北麓，东西南三面环山，仅在北面敞开有少许平原，这使得它很难提供更多的土地资源，城市空间无法有效开拓，也不可能新建众多卫星城，且对全国的辐射作用弱。就地理位置而言，阿克莫拉市位于哈萨克斯坦的中北部地区，虽非绝对地理中心，却与各州首府的距离都不远。从地图上看，阿克莫拉市所在的同名州，恰好被北方三州——巴甫洛达尔州、北哈萨克斯坦州和克斯塔奈州，从东、北、西三个方向环抱，与三州州府的距离更在500公里以内。阿克莫拉市处于半沙漠草原地带，视野极为开阔。伊希姆河穿城而过，水资源充沛。阿克莫拉土地资源丰富，拥有大规模建设所必须的空间资源。
典例探究：
（1）从地理位置和城市用地的角度，分析哈萨克斯坦迁都的必要性。
答案提示：地理位置：阿拉木图位于哈萨克斯坦东南边陲，政治中心无法对全国形成有效的影响和辐射；努尔苏丹位于哈萨克斯坦的中北部地区，接近全国地理中心，能够有效地辐射全国。城市用地：阿拉木图三面环山，北部是广阔的沙漠，发展空间比较有限；努尔苏丹后备土地资源丰富，拥有大规模建设所必须的空间资源。
典例探究：
（2）比较阿拉木图和努尔苏丹降水特征的差异，并分析其原因。
【详解】降水的特征描述从降水的总体特征和季节变化、年际变化等方面进行描述。从图中可看出阿拉木图年降水量大于努尔苏丹；努尔苏丹7月、8月降水稍多，阿拉木图冬春季节降水较多且雨季降水量更大。原因从两地的地形进行分析。阿拉木图地势东南高西北低，利于北冰洋水汽和中纬西风深入和抬升，形成地形雨；阿拉木图位于伊犁河河畔绿洲，水汽较丰富且冷岛效应显著。而努尔苏丹地势较低，地形抬升作用不明显，降水少。
答案提示：差异：阿拉木图年降水量大于努尔苏丹；努尔苏丹夏季降水稍多，阿拉木图冬春季节降水较多且雨季降水量更大。原因：阿拉木图位于地形迎风坡，冬春季节来自北冰洋、大西洋的冷湿气流遇到山坡阻挡抬升，形成地形雨，而努尔苏丹地势较低，地形抬升作用不明显，降水少。
典例探究：
（3）简述中哈两国在能源领域进行合作的具体方式，并说明这种合作对中国能源安全的积极意义。
【详解】由于哈萨克斯坦有充足的能源资源，而中国需要从哈萨克斯坦进口石油和天然气，所以中国为哈萨克斯坦提供资金、技术、管理等；哈萨克斯坦向中国出口丰富的石油、天然气资源。保证能源资源的安全积极意义从增加能源供应量、实现能源供应地多元化，保证能源资源供应的安全等方面进行分析。
答案提示：合作方式：中国为哈萨克斯坦提供资金、技术、管理等；哈萨克斯坦向中国出口丰富的石油、天然气资源。积极意义：增加能源供应量，实现能源供应地多元化。
典例探究：
（4）计算努尔苏丹更名时两个城市的正午太阳高度角差值，并简析夏季努尔苏丹日落时间(区时)比阿拉木图晚的原因
【详解】根据正午太阳高度的计算公式：H=90°-｜直射地与所求地的纬度差｜，由于直射地是相同的，两地的正午太阳高度差实际上就是计算两地的纬度差。根据材料“阿拉木图(43.2°N，76.9°E，海拔851米)和努尔苏丹(51.2°N，71.4°E，海拔350米)”可知两地的纬度差是8°。日落时间的早晚与两地的东西位置和纬度位置有关。努尔苏丹位于阿拉木图的西面，日落时间晚；努尔苏丹位于阿拉木图的北面，夏季纬度越高白昼时间更长，所以夏季努尔苏丹日落时间比阿拉木图晚。
答案提示： 8°；努尔苏丹位于阿拉木图的西面，日落时间晚；努尔苏丹位于阿拉木图的北面，夏季白昼时间更长，所以夏季努尔苏丹日落时间比阿拉木图晚。
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