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第一章地球的运动
第二节地球运动的地理意义
课程标准
1．结合实例，说明地球自转的地理意义。
2．结合实例，说明地球公转的地理意义。
基础知识
一　昼夜交替和时差
1．昼夜交替
同一时间里，太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球是白昼，称为昼半球；背着太阳的半球是黑夜，称为夜半球。昼半球和夜半球的分界线(圈)，叫作晨昏线。
(1)图中甲为夜半球，乙为昼半球，为晨昏线。
(2)昼夜交替的成因：
①地球不停地自转；②地球是一个不透明、不发光的球体。
(3)昼夜交替的周期：1个太阳日，时长为24小时。
2．产生时差
(1)时差产生的原因：地球自西向东自转，同一纬度的地区，东边的地点比西边的地点先看到日出，东边地点比西边地点时间要早。
(2)地方时特点：同一瞬间，不同经度的地方，地方时不同，经度每隔15°，地方时相差1小时。
①时区：由图可知，全球共划为24个时区。中时区以0°经线为中央经线，向东西各跨7.5°；东西十二区以180°经线为中央经线。由中时区向东为东时区，向西为西时区，每个时区跨经度为15°。
②规律：相邻两个时区的区时相差1小时，每向东跨1个时区，时间早1小时；每向西跨1个时区，时间晚1小时。
③区时：各时区都以本时区中央经线的地方时作为本时区的区时。
(4)国际日期变更线
①概念：为了避免日期的紊乱，国际上规定原则上以180°经线作为地球上“今天”和“昨天”的分界线，并把这条线叫作“国际日期变更线”，现改称“国际日界线”。
②特征：地球上新的一天就从这里开始；东十二区和西十二区的区时相同，日期相差一天
，即东十二区比西十二区早一天。
[思维拓展]昼夜现象与昼夜交替有何区别？
提示：昼夜现象是一个静止的概念，它不涉及地球的运动，而是由于地球“不透明、不发光，太阳只能照亮地球表面的一半”这一特性决定的。昼夜交替是一个动态概念，它的形成除“地球是不透明、不发光的球体”外，还有一个更重要的原因是地球不停地自转。
二、沿地表水平运动物体的运动方向的偏转
(1)偏转的原因：由于受到地球自转产生的地转偏向力的作用。
(2)偏转条件：①地球表面的物体；②沿水平方向运动时。
(3)偏向规律：北半球向右偏，南半球向左偏，赤道上不偏转。
(4)产生影响：地转偏向力在气流和水流的水平运动中表现得最为明显。
(5)应用：河流沿岸人类活动的选址受地转偏向力的影响，北半球河流冲蚀右岸，在左岸淤积，故港口、防洪堤坝一般建于右岸，聚落、挖沙场宜选在左岸(如下图所示)。
[方法技巧]歌诀记忆偏向规律
南左北右赤道不，纬度越高越显著。
[特别提醒]地转偏向力只改变水平运动物体的运动方向，不影响其速度。
三、昼夜长短和正午太阳高度的变化
太阳直射点的移动，使太阳辐射在地表的分布因时因地而变化。这种变化可以用昼夜长短和正午太阳高度的变化来描述。
1．昼夜长短的变化
(1)昼弧与昼长、夜弧与夜长
晨昏线将地球上的纬线圈分成昼弧和夜弧两部分。如果昼弧长于夜弧，则昼长夜短；如果昼弧短于夜弧，则昼短夜长；赤道上昼弧等于夜弧，昼夜等长。
(2)昼夜长短的变化规律
①分布规律：直射点所在半球，昼长夜短，且纬度越高昼越长；与直射点的移动方向无关。
②变化规律：太阳直射点移向哪个半球，该半球昼变长夜变短，且纬度越高昼夜长短变化幅度越大；与直射点位置无关。
[易误辨析]太阳直射的地方，昼最长夜最短吗？
提示：不一定。例如，北半球各地只有夏至日这一天昼最长，南半球各地冬至日这一天昼最长。
2．正午太阳高度的变化
(1)太阳高度和正午太阳高度的区别
太阳光线与地平面之间的夹角，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)。
(2)正午太阳高度的变化
①纬度变化规律
直射点 正午太阳高度的纬度变化规律
二分日 赤道 由赤道向南北两侧递减
夏至日 北回归线 由北回归线向南北两侧递减
冬至日 南回归线 由南回归线向南北两侧递减
规律总结 “近大远小”规律：正午太阳高度由直射纬线(90°)向南北两侧递减
②季节变化规律
最值 变化
北回归线 以北地区 夏至日达最大值 冬至日达最小值 冬至→春分→夏至逐渐增大
南回归线 以南地区 冬至日达最大值 夏至日达最小值 夏至→秋分→冬至逐渐增大
南北回归 线之间 一年两次最大值(直射时)，夏至日或冬至日达最小值 直射点移来，该地正午太阳高度就增大
规律总结 “来增去减”规律：直射点向本地所在纬线移来，正午太阳高度增大；反之减小
四、季更替和五带划分
1．四季更替
(1)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，形成四季。
(2)天文四季
①夏季：一年中白昼最长、正午太阳高度最高的季节。
②冬季：一年中白昼最短、正午太阳高度最低的季节。
③春季和秋季：冬夏两季的过渡季节。
(3)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。
五带划分
[易误辨析]春秋分时，40 °N和40 °S两条纬线上的正午太阳高度相同吗？
提示：相同，因为春秋分时太阳直射赤道，两条纬线与赤道纬度间隔相同，因此正午太阳高度相同。
[思维拓展]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
为了获得更充足的太阳光照，确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。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)判断日影长短及方向
正午太阳高度越大，日影越短，正午太阳高度越小，日影越长，且日影方向背向太阳。如图中各点旗杆日影长短及日影所在方向(图中是6月22日，经线和纬线的交点是直射点)。
(4)确定当地的地理纬度
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。
问题探究
一、地方时与区时计算
1．地方时的计算
地方时的计算依据：地球自转，东早西晚，1度4分，东加西减。求地方时的步骤与规则：
跟踪检测
1．如图是某房地产公司在北京市（约40°N）开发的一梯两户式多层商品房平面示意图和地球公转示意图。读图回答下列问题。
（1）若在该楼的南面再建一幢新楼，并要求新楼全年不能遮挡北楼底层的阳光，那么设计师要考虑哪些因素？
（2）说出地球从A公转到B期间北京的昼夜长短情况。
（3）说出地球从B公转到D期间，北京正午屋内的光照面积的变化情况。
【答案】（1）两楼的间距，冬至日的正午太阳高度。
（2）昼长夜短；昼渐短夜渐长。
（3）B到C：屋内光照面积由小变大，在C处达到最大。C到D：屋内光照面积由大变小。
【分析】
本题以北京商品房的平面示意图为地理背景，考查正午太阳高度角的应用、昼夜长短的变化，难度适中。
【详解】
（1）若在该楼的南面再建一幢新楼，并要求新楼全年不能遮挡北楼底层的阳光，设计时需要考虑：两楼的间距、冬至日的正午太阳高度。（冬至日的太阳高度为该地最小值，影长最长，如果冬至日新楼都不会遮挡到北楼底层的阳光，则全年其他时间都不会。）
（2）读图A为北半球夏至日，B为北半球秋分日，夏至日北京昼长为一年中最长，秋分日为昼夜等分，夏至到秋分，太阳直射点位于北半球，北半球各地昼长夜短；所以从A公转到B期间北京的昼长夜短，昼变短夜变长。
（3）B为北半球秋分日，C为北半球冬至日，D为北半球春分日；当地球从B（秋分日）公转到C（冬至日）位置时，正午屋内的光照面积的变化情况是由小变大。（北京正午太阳高度变小，射进屋内的阳光面积变大），从C（冬至日）公转到D（春分日）时，太阳直射点北移，北京正午太阳高度角变大，射进屋内阳光面积变小。
【点睛】
直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短；直射点北移，北半球昼变长，夜变短；直射点南移，南半球昼变长，夜变短。
2．图1为太阳光照图，图中阴影部分表示黑夜。据图回答下列问题。
（1）图1中圆外短线表示地球自转的方向为____时针方向旋转。
（2）该图1为北半球____（节气）的太阳光照图。
（3）A与B相比，正午太阳高度较大的是____，白昼时间较长的是____。
（4）该日，地球位于图2中的____位置（填序号）。此时，地球的公转速度较____（填“快”或“慢”）。从③至①的过程，地球公转速度发生怎样的变化____。
（5）若去北京看红叶，应选择在____之后的时段。（填序号）
【答案】逆 夏至 A B ① 慢 先变快再变慢 ④
【分析】
本题考查地球运动的特征以及地球运动的地理意义。
【详解】
（1）由图中字母可知，该图为北极俯视图，根据地球自西向东自转的特征，圆外短线表示地球自转的方向为逆时针方向旋转。
（2）图1中晨昏线与北极圈相切，北极圈以及以北为极昼，所以太阳直射北回归线，为北半球夏至日。
（3）A与B相比，正午太阳高度以直射点为中心向南北两侧递减，该日太阳直射北回归线，A点离北回归线更近，A点正午太阳高度较大，该日昼长由北向南递减，所以白昼时间较长的是距北极更近的B点。
（4）该日为北半球夏至日，根据图2中的地球公转方向和地轴倾斜方向可知，图2中①位置为夏至。此时为6月22日前后接近7月初远日点，地球的公转速度较慢。从③冬至日至①夏至日的过程，经过了1月初近日点，所以地球公转速度先变快后变慢。
（5）若去北京看红叶，应选择在秋季，在秋分日④之后的时段。
【点睛】
在地球公转轨道图上判断各点的节气，关键是判断出二至日的位置，判断方法有三种：(1)根据太阳直射点的位置判定“北夏南冬”：首先画出太阳与地球中心的连线，标出该线与地球表面的交点，该点就表示太阳直射点。该点若在北半球则为夏至日；该点若在南半球则为冬至日；(2)根据地轴的倾斜方向判定“北倾为夏，南倾为冬”：即南半球地轴倾向太阳时为冬至日；（3）根据极圈内的极昼和极夜状况判断“北昼为夏，南昼为冬”：北极圈内为白昼，该处节气为夏至日，二至日的位置确定之后，再根据地球的公转方向，判定春分日、秋分日的位置。
3．根据材料，探究下列问题。
材料为改善农村生活条件，济南地区推行了“阳光工程”，即在农村推广使用太阳能热水器。山东一个农村中学（约36°N）地理学习小组的同学对学校附近村庄的太阳能安装使用情况进行了走访调查，发现太阳能支架是固定的，长度不可调节，于是他们提出了整改方案，将支架改造成可调节的活动支架，如下图。
（1）将太阳能支架由固定式改为活动式，请你思考这样做的理由是什么？
（2）一年中该地太阳能支架最短的日期是哪一天，为什么？
（3）为了充分利用太阳能，集热板与地面夹角的调节范围是多少？
【答案】（1）为了在正午时集热板获得最多的太阳热量，必须使太阳光线垂直于集热板，由于正午太阳高度不断变化，因此要调整支架高度，保证正午太阳光线垂直于集热板。
（2）6月22日前后（夏至日）。因为6月22日前后该地正午太阳高度最大，因此必须调整支架为最短，才能使集热板与太阳光线垂直。
（3）12°34′～59°26′。
【分析】
本题考查正午太阳高度变化规律及其对人类活动的影响等知识点。
【详解】
（1）太阳直射点在南北回归线之间来回运动，导致正午太阳高度不断变化，为了在正午时集热板获得最多的太阳热量，必须使太阳光线垂直于集热板，只有随时调节支架长度，使集热板与太阳光线每天都能保持垂直关系，即集热板和地面的夹角与正午太阳高度互余，，才能保证每天太阳能集热板都能发挥最大效能。
（2）太阳能支架最短，即集热板与地面夹角最小，集热板和地面的夹角与正午太阳高度互余，正午太阳高度最大。6月22日前后该地正午太阳高度最大，一年中该地太阳能支架最短的日期是6月22日前后（夏至日）。
（3）该地夏至日集热板与地面夹角最小，冬至日最大。集热板和地面的夹角与正午太阳高度互余，冬至日正午太阳高度是30°34′，集热板和地面的夹角是59°26′；夏至日正午太阳高度是77°26′，集热板和地面的夹角12°34′。
4．阅读图文材料，完成下列要求。
2019年10月1日，我国迎来中华人民共和国成立70周年。北京时间10月1日上午，北京天安门广场隆重举行庆祝中华人民共和国成立70周年大会，举行盛大的阅兵式和群众游行。如图为地球公转二分二至日地球位置示意图。
（1）简述材料中北京时间的含义。
（2）地球公转从甲到乙的过程中，简述地球公转速度和北京昼长的变化特点。
（3）当地球位于丁位置时，归纳全球昼长和正午太阳高度的空间分布特点。
【答案】（1）120°E的地方时或东八区的区时。
（2）公转速度先减慢后加快，7月初远日点时最慢；北京昼长不断缩短。
（3）全球昼夜等长；正午太阳高度由赤道向两极递减。
【分析】
本题考查北半球春分日、地球公转二分二至的判断及直射点移动规律等知识点。
【详解】
（1）北京时间为我国统一使用时间，为东八区的区时。北京时间是中国采用国际时区东八时区的区时作为标准时间。北京时间并不是北京（东经116.4°）的地方时间，而是东经120°的地方时间。
（2）据图中地球位置及地轴倾斜方向判断，甲是北半球夏至日的位置，乙是北半球秋分日的位置，丙是北半球冬至日的位置，丁是北半球春分日的位置。7月初，地球公转到远日点，公转速度最慢。从甲到乙为夏至日到秋分日期间，地球公转速度先变慢，7月初远日点时最慢，后变快。北京北半球夏至日最长，秋分日昼夜等长，因此夏至日到秋分日期间北京昼长不断变短。
（3）地球位于丁位置即北半球春分日，太阳直射点在赤道上，全球昼夜平分，正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。
5．2019年10月1日，新中国成立70周年庆祝盛典在北京天安门广场隆重举行。当气势磅礴的阅兵式结束后，11时30分“国旗方阵”通过天安门，开始了“同心共筑中国梦”为主题的群众游行。阅读材料，回答下列各题。
材料一：下图为“地球公转轨道上二分二至日位置示意图”
材料二：北京某中学地理关趣小组采用“立竿测影”斱法测定太阳直射点的纬度，下图为“最短竿影长度不竹竿长度兲系示意图”。
（1）“国旗方阵”通过天安门时,全球属于10月1日的范围是_____。
（2）国庆节假期，地球处于图中的_____和_____之间（填字母），此时段内北京昼夜变化幅度变_____（大、小），地球公转速度变化特征是 _____。
（3）若该小组某日测得最短竿影长度与竹竿长度相等，此日太阳直射点的纬度是_____，且该日后最短竿影长度变短，太阳直射点的位置正处于图中的_____（填字母）时段。
（4）当地时间9月30日8时，俄罗斯总统与机从莫斯科（东三区）机场起飞，大约飞行9小时后降落北京大关国际机场，此时北京时间为_____月_____日_____时。
【答案】西经52.5度—180度 C D 大 变大 南纬5度 C 9 30 22
【分析】
本题考查地球运动的相关知识，属于对基础知识的考查，难度一般。
【详解】
（1）将全球分成两个日期的分界线为180°经线和地方时为0时的经线。2019年10月1日11时30分“国旗方阵”通过天安门，即120°E经线的地方时为11时30分，则10月1日0时经线位于52.5°W，此时全球属于10月1日的范围是52.5°W向东至180°。
（2）2019年国庆节介于9月23日至12月22日之间，据图根据地轴倾向和太阳位置可知，B为夏至，C为秋分，D为冬至，A为春分，国庆节假期，地球处于图中的C和D之间。秋分全球昼夜平分，冬至日北半球昼长达到一年中的最短，此时段内北京昼夜变化幅度变大。1月初，地球位于近日点附近，公转速度最快，因此地球公转速度变大。
（3）若北京（40°N）某中学地理兴趣小组某日测得最短竿影长度与竹竿长度相等，说明此时的正午太阳高度为45°，利用正午太阳高度计算式H=90-丨所在地纬度±直射点纬度丨（同半球相加、异半球相减），可求得此日太阳直射点的纬度是5°S。若该日后最短竿影长度变短，说明太阳直射点向北移动。12月22日至3月21日直射点位于南半球且向北运动，太阳直射点的位置正处于图中的C时段。
（4）当地时间9月30日8时，俄罗斯总统专机从莫斯科（东三区）机场起飞，北京时间比东三区早5小时，此时北京时间是9月30日13时，大约飞行9小时后降落北京大兴国际机

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