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1.2.4 地球的公转（第一课时）
2024年高考（湘教版）一轮复习
课程标准
结合实例，说明地球运动的地理意义
学科素养要求
1.区域认知：结合图文材料，认识不同地区昼夜长短、正午太阳高度的特征。
2.综合思维：结合地球公转示意图，说明昼夜长短、正午太阳高度的变化规律。解释四季和五带的成因及意义。
3.地理实践力：结合生活中的观察，以示意图的形式描述地球公转的特点。通过观察、实验，认识正午太阳高度、昼夜长短对日常生活的影响。
考情考向分析
1.昼夜长短的变化； 2.太阳高度角的变化； 3.太阳视运动
提取考点：
考题 命题方向
2023 山东卷 以某文化广场圆形排列的十二生肖为背景，考察地方时与太阳视运动。
湖南卷 以非洲南部冰鼠活动规律为背景，考查区时计算及判断太阳的方位
海南卷 以日影变化与正午太阳高度示意图为载体，考察日影的判断和正午太阳高度计算，进而确定昼夜长短和地理位置；
福建卷 以彩虹的形成为背景，考查：昼夜长短和正午太阳高度角的季节变化规律
浙江卷 以青海某地塔式光热发电厂为背景，考查：正午太阳高度变化及太阳视运动规律
北京卷 以亚洲局部海平面气压图为背景，考查：昼夜长短的季节变化
提取考点：
考题 命题方向
2022 广东卷 以神舟十三号载人飞船在甘肃酒泉成功发射为背景，考查公转的角速度特点、两地正午太阳高度角的差值变化规律
海南卷 以三沙市李准滩和琛航岛的发现命名由来为背景，考查正午太阳高度角的纬度和季节变化规律和昼夜长短变化规律
浙江卷 以摄影爱好者在南半球某地拍摄太阳照片为背景，考查太阳直射点的回归运动的应用
以我国某中学在校进行天文观测为背景，考查昼夜长短和正午太阳高度角的季节变化规律
上海卷 以某地三日太阳移动轨迹和日出日落的时刻为背景，考查太阳视运动规律
湖北卷 以风云三号E星晨昏运行气象卫星的监测为背景，考查黄赤交角的运用、一天之内太阳高度角的变化规律
1.地球公转的特征； 2.黄赤交角的运动；3.太阳高度角的变化及昼夜长短的变化、四季更替； 4.太阳视运动
考情考向分析
①掌握地球公转的运动特征；
②理解黄赤交角的形成及其影响；
③理解地球公转的地理意义（昼夜长短变化及其计算、正午太阳高度变化及其计算、四季更替、五带划分等）；
备考建议
学习目标
1.高考这部分内容一般通过时政热点新闻或者生活地理为背景，考查昼夜长短的变化规律和应用、正午太阳高度角变化规律和应用、太阳视运动等原理和应用，难度较大。
2.学会将地理原理与生产生活实践相结合。
3.注重图解法和因果逻辑思维法的解题方法应用。
4.注重太阳光照图等地图的判读。
体系框架
体系框架
体系框架
地球的公转
特征
意义
方向
周期 (回归运动）
轨道
速度
昼夜长短的变化
正午太阳高度的变化
四季和五带
太阳视运动
24节气
地球的公转运动体系框架
宏观
微观
地球在黄道平面绕太阳运动
太阳直射点在地球做回归运动
公转运动特征
轨道
方向
周期
昼夜长短的变化
回归运动的过程
产生的地理意义
黄赤交角的存在
正午太阳高度角的变化
速度
四季形成和五带分布
02
正午太阳高度的变化
01
公转特征与黄赤交角
03
昼夜长短的变化
04
四季更替与五带划分
地球绕太阳的运动，叫作地球的公转，公转轨道是一个近似的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
同地球自转方向一致，地球公转的方向也是自西向东（北逆南顺）
（一）地球公转的基本特征
1.基本概念
2.方向
（一）地球公转的基本特征
3.周期
恒星年——以恒星作为参照物；
时间——365日6时9分10秒。
冬至
12月22日
夏至
6月22日
春分 3月21日
秋分 9月23日
回归年——以太阳作为参照物
时间：365日5时48分46秒
（一）地球公转的基本特征
3.周期
太阳
远日点（7月初）
1.471亿km
日地距离
61’/d
角速度
近日点（1月初）
1.521亿km
日地距离
57’/d
角速度
29.3km/s
线速度
30.3km/s
线速度
（一）地球公转的基本特征
4.速度
远日点
（7月初）
近日点
（1月初）
公转速度最慢
公转速度最快
开普勒第二定律：在椭圆上运动的物体，它与焦点的连线在相同时间里面扫过的面积相等。
（一）地球公转的基本特征
4.速度
远日点
（7月初）
近日点
（1月初）
逐渐变慢
逐渐变慢
逐渐变快
逐渐变快
春分
秋分
夏至
冬至
速度最慢
速度最快
思考：北半球夏半年日数186天，冬半年179天，为什么？
（一）地球公转的基本特征
4.速度
方法技巧：地球公转示意图判读
(1)公转方向的判读
公转方向与自转方向一致；南极上空看，公转方向为顺时针；北极上空看，公转方向为逆时针。
(2)先判断“二至”再判断“二分”
①看太阳直射点的位置：先连接太阳光线与地心，找太阳直射点判断二至日；再结合地球公转的方向即可判断春分和秋分。（先左右两图，后上下两图）
冬至日
夏至日
秋分日
春分日
方法技巧：地球公转示意图判读
②看是近日点还是远日点：近日点为1月初，接近冬至日；远日点为7月初，接近夏至日。
③看地轴的指向：“左倾左冬，右倾右冬”，即地轴向左倾斜，左面为冬至，向右倾斜，右面为冬至。
丙
甲
丁
乙
冬至日
春分日
夏至日
秋分日
（二）黄赤交角的形成及其影响
黄道平面：地球公转轨道面
赤道平面：过地心并与地轴垂直的平面
黄赤交角：黄道面与赤道面之间的夹角
目前为23°26′
北极星
赤道平面
北极
南极
地轴
66°34′
23°26′
地球公转轨道面
(黄道平面)
1.黄赤交角的形成
地球运动
自转
公转
赤道平面
黄道平面
黄赤
交角
（二）黄赤交角的形成及其影响
北极星
赤道平面
北极
南极
地轴
66°34′
23°26′
地球公转轨道面
(黄道平面)
1.黄赤交角的形成
黄赤交角＝南北回归线的度数。
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。
（1)决定了五带的范围
如果黄赤交角变大……
（二）黄赤交角的形成及其影响
2.黄赤交角的影响
直射范围、极昼极夜范围_______；
热带、寒带_______，温带_______；
冬夏季昼夜长短变化幅度_______；
（赤道、极圈内除外）
冬夏季正午太阳高度差变_______；
直射点移动速度变_______。
变大
变大
变小
变大
变大
快
（2）引起太阳直射点在南北回归线之间往返运动
A
C
B
D
冬至
12月22日
春分
3月21日
夏至
6月22日
秋分
9月23日
（二）黄赤交角的形成及其影响
2.黄赤交角的影响
春分
秋分
冬至
冬至
春分3.21
夏至6.22
秋分9.23
冬至12.22
冬至
南回归线
北回归线
赤道
23.5°N
23.5°S
次年春分
（2）引起太阳直射点在南北回归线之间往返运动
（二）黄赤交角的形成及其影响
2.黄赤交角的影响
①夏至日到冬至日：太阳直射点自北纬23°26′向南移动，经过赤道（秋分时）到达南纬23°26′即南回归线。
②冬至日到次年夏至日：太阳直射点自南纬23°26′向北移动，经过赤道（春分时）到达北纬23°26′即北回归线。
太阳直射点：地表接受太阳垂直照射的点。
太阳直射点的位置：是地心与日心连线和地球球面的交点。（任何时候太阳只能直射地球上一点，）
地球
太阳光
太阳直射点
地心
知识拓展：太阳直射点
（二）黄赤交角的形成及其影响
2.黄赤交角的影响 · 太阳直射点的回归运动
北回归线
南回归线
赤道
春分
秋分
冬至
次年春分
思考1：结合右图，说出全球不同位置年内太阳直射次数的差异。
思考2：结合上图，说出太阳直射点的移动方向。
（1）年内太阳直射次数：
回归线间,一年内直射两次
回归线上,一年内直射一次
回归线外, 太阳不直射
（2）太阳直射点位置：
春分至秋分，太阳直射点在北半球；（夏半年）
秋分至次年春分，太阳直射点在南半球；（冬半年）
冬至至次年夏至期间，太阳直射点向北移动；
夏至日至冬至日期间，太阳直射点向南移动。
（二）黄赤交角的形成及其影响
2.黄赤交角的影响 · 太阳直射点的应用
② 给出日期或范围，判断直射点的移动方向
三步骤：画图、画点、判断
① 给出日期，判断直射点位于什么半球
③ 给出日期，推算直射点纬度
23°26′N
23°26′S
0°
（6.22）
（12.22）
（3.21）
（9.23）
（来年3.21）
（7月初）
（1月初）
思考：10.1 国庆节太阳直射的半球位置？此时直射点向哪个方向移动
方法技巧：太阳直射点位置的判断
1．根据太阳直射点运动规律判断
下图为太阳直射点的回归运动图，牢记此图可有效判定太阳直射点的位置，方法如下：
(1)可根据日期大体计算出太阳直射点所在纬度：由图可知，三个月的时间，太阳直射点大约移动23.5°；平均每月，太阳直射点大约移动8°；每四天，直射点大约移动1°。
方法技巧：太阳直射点位置的判断
(2)可根据对称原则确定太阳直射点的纬度：关于两至日对称的两日期，太阳直射点位于同一纬度；关于两分日对称的两日期，太阳直射不同半球的同一纬度。
特别提醒：太阳直射点回归运动过程与太阳有关地理现象时间上具有对称性
① 昼夜长短相等日期；② 极昼极夜现象开始与结束日期；③ 某一与太阳有关的地理现象再次出现。
（3）太阳直射点的回归运动的对称性规律应用
原理：不同日期，太阳直射点位于同一条纬度上时，一些地理现象会再次出现（如立竿无影、曼哈顿悬日、卧佛含丹、极夜持续时间等特殊地理现象）
方法技巧：太阳直射点位置的判断
卧佛含丹
曼哈顿悬日
（3）太阳直射点的回归运动的对称性规律应用
技巧：北半球的，关于夏至日（6月22日）对称；南半球的，关于12月22日对称。以此推导第二个日期
应用：
关于夏至日和冬至日对称两点——日出日落方位、昼夜长短情况、正午太阳高度角等相同，昼夜长短变化情况相反；
关于春分或秋分对称两点——同一地点昼夜长短相反,日出日落方位不同；
方法技巧：太阳直射点位置的判断
方法技巧：太阳直射点位置的判断
3．侧视图根据晨昏线的倾斜方向判断
如右图：若甲所在为晨线，则左夜右昼，据其走向
可知，越往北夜越短，昼越长，则直射点位于北半球。
若甲所在为昏线，左昼右夜，据其走向可知，越往北昼越短，夜越长，直射点位于南半球。
2．根据极点及其周围的昼夜状况判断
(1)北极点及其周围出现极昼，说明直射点位于北半球；南极点及其周围出现极昼，说明直射点在南半球。
(2)晨昏线过极点，说明直射点在赤道。
但无法确定太阳直射点的移动方向。
随堂自测
下列左图示意二分二至日地球在公转轨道的位置，右图为以北极点为中心的光照示意图，图中甲点是晨昏线与某一纬线圈的切点，阴影部分表示黑夜。在一年中，甲点是移动的。据此完成下面小题。
1．地球在公转轨道中（ ）A．处于①位置时，地球公转速度最慢B．由③到④位置，公转速度逐渐变快C．处于②位置时，公转速度达到最快D．由②到③位置，北京昼夜时长差值增大
D
随堂自测
下列左图示意二分二至日地球在公转轨道的位置，右图为以北极点为中心的光照示意图，图中甲点是晨昏线与某一纬线圈的切点，阴影部分表示黑夜。在一年中，甲点是移动的。据此完成下面小题。
2．地球在公转轨道从②位置移至④位置时，甲点（ ）
A．先向南移再向北移
B．先向北移再向南移
C．一直都在向南移动
D．一直都在向北移动
A
二十四节气是我国劳动人民在生产实践中创造的文化遗产，如图为我国二十四节气示意图，相邻两个节气之间的天数大约为15天。读图完成下面小题。
3．根据图示信息，如果将太阳直射点的运动视作匀速移动，与小满这天太阳直射点纬度相同的节气是（ ）A．谷雨
B．处暑
C．大暑
D．寒露
随堂自测
C
(全国文综Ⅲ)某日，小明在互联网上看到世界各地?好友当天发来的信息：
甲：温暖的海风夹着即将到来的夏天?的味道扑面而来。
乙：冬季临近?，金黄的落叶铺满了一地。
丙：又一次入秋失败?了，这还是我四季分明的家乡吗？
丁：又是黑夜漫长的季节，向北望去，小城上空的极光?如彩色帷幕般挂在夜空。读图，完成1～2题。
1.以上四人所在地从北到南的排列顺序是
A.甲乙丙丁 B.丁乙丙甲 C.丁丙甲乙 D.甲丙乙丁
2.当天可能是
A.4月28日 B.6月28日 C.9月2日 D.11月2日
真题研析
B
D
考向1　通过“地球的公转特征”考查“综合思维”
下图示意某地天文爱好者在一天中连续拍摄的太阳视运动轨迹，拍摄日期为北半球夏至日且M位于正南。读图，完成1～2题。
1.拍摄地点可能位于
A.23.5°S以南 B.23.5°S以北
C.23.5°N以南 D.23.5°N以北
2.此时，地球位于公转轨道的
A.M点 B.N点 C.近日点 D.远日点
考向预测
A
D
考向2　通过“太阳直射点的回归运动”考查“区域认知”
读“太阳直射点周年变化示意图”，完成3～4题。
3.图中④点后的一周内，经常出现的地理现象有
A.皖北平原大部分正适合播种小麦
B.南极圈内开始出现极昼现象
C.天安门广场升国旗时间逐渐推迟
D.地球公转速度越来越快
4.9月15日太阳直射点的位置大约在
A.①②之间 B.②③之间
C.③④之间 D.④①之间
考向预测
D
B
02
正午太阳高度的变化
01
公转特征与黄赤交角
03
昼夜长短的变化
04
四季更替与五带划分
（1）太阳高度(角)：我们把太阳光线与地面的夹角，叫做太阳高度角。 （即太阳在当地的仰角）
太阳高度
地面
（一）太阳高度与正午太阳高度基本概念
(2)正午太阳高度(角)：一日内最大的太阳高度(地方时12时的太阳高度)，反映太阳辐射的强弱。
注意：不一定是90°
太阳高度——自转导致，以一天为周期变化。晨昏线上为0度。
北
南
西
东
太阳高度角
正午太阳高度角
正午太阳高度——公转导致，以一年为周期变化，每天不同。（下图H为正午太阳高度）
概念辨析
一天中，日出、日落时太阳高度=0°，正午时太阳高度最大。
地方时
12：00
太阳高度
太阳高度日变化图判读
（二）太阳高度的日变化
①交点(2个)的横坐标时间，即日出、日落时间。昼长=日落时间－日出时间。
②最高点的纵坐标即为正午太阳高度，可根据正午太阳高度的计算公式推算本地纬度或太阳直射点纬度。
③最高点的横坐标即为正午时间(地方时必为12:00）（可以求经度）。
（二）太阳高度的日变化
地方时
12：00
太阳高度
地方时
12：00
太阳高度
地方时
12：00
太阳高度
90°
90°
90°
日出
日落
刚刚极昼
已经极昼多时
出现极昼的极点
①非极点地区：太阳高度在一日之内是有变化的，一天之内有一个最大值（地方时12时时），即当地的正午太阳高度。
②极点上：在极昼期间，极点上见到的太阳高度在一天之内是没有变化的，其太阳高度始终等于直射点的纬度。
（三）正午太阳高度的计算公式
H
δ
φ
(1)公式：
H＝90°—纬度差
纬度差=丨φ ± δ丨
(2)含义
① H ：所求地的正午太阳高度。
② φ ：所求地的地理纬度；
③ δ ：直射点的地理纬度。
④± ：纬度差遵循“同减异加”
子夜（０点）太阳高度计算公式：子夜太阳高度=本地纬度-（90°-太阳直射点纬度）
（三）正午太阳高度的计算公式
正午太阳高度角计算公式:H=90°-两点纬度差。
（纬度差：即所求地点纬度与太阳直射点的所在纬度的差距，遵循同减异加的原则）
子夜太阳高度角（０点太阳高度）计算公式:
子夜太阳高度=本地纬度-（90°-太阳直射点纬度）
０点太阳高度＋正午太阳高度＝极点太阳高度×２
推论：极昼的最大太阳高度角为正午，最小太阳高度角为午夜（0时）。两者相差为（90°-当地纬度）*2，是一个固定值。
思考：结合下图，说明正午太阳高度的空间分布规律
（四）正午太阳高度的变化规律
1.H的空间变化规律
（四）正午太阳高度的变化规律
90°
80°
70°
60°
50°
40°
30°
20°
10°
南极点 南极圈 南回归线 赤道 北回归线 北极圈 北极点
90°S
66°34′S
23°26′S
23°26′N
66°34′N
90°N
0°N
春秋分日
3月21日|9月23日
夏至日
6月22日
冬至日
12月22日
1.H的空间变化规律
（四）正午太阳高度的变化规律
1.H的空间变化规律
冬至
12月22日
夏至
6月22日
秋分
9月23日
春分
3月21日
春秋分日(3月21日与9月23日前后)
由赤道(90°)向南北两侧降低
（四）正午太阳高度的变化规律
冬至
12月22日
夏至
6月22日
秋分
9月23日
春分
3月21日
北半球夏至日(6月22日前后)
由北回归线向南北两侧降低
1.H的空间变化规律
北半球冬至日(12月22日前后)
由南回归线向南北两侧降低
冬至
12月22日
夏至
6月22日
秋分
9月23日
春分
3月21日
（四）正午太阳高度的变化规律
1.H的空间变化规律
①正午太阳高度由直射点所在纬度向南北两侧递减。
②同一纬线上正午太阳高度相同，（即：同线相等）；同一时刻，与直射点所在纬线差值相等的两条纬线，其正午太阳高度也相等。
④距离直射点所在纬度越近，正午太阳高度越大；离直射点所在纬度越远，正午太阳高度越小。（即：近大远小）
（四）正午太阳高度的变化规律
1.H的空间变化规律
③同一日期，据太阳直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。（即：同距相等）
春分
秋分
冬至
冬至
春分3.21
夏至6.22
秋分9.23
冬至12.22
冬至
南回归线
北回归线
赤道
23.5°N
23.5°S
次年春分
（四）正午太阳高度的变化规律
2.H的季节变化规律
冬至日→夏至日：北回归线及其以北地区，正午太阳高度逐渐增大；
夏至日→冬至日：北回归线及其以北地区，正午太阳高度逐渐减小。
冬至日→夏至日：南回归线及其以南地区，正午太阳高度逐渐减小；
夏至日→冬至日：南回归线及其以南地区，正午太阳高度逐渐增大。
A
B
思考：结合下图，描述光点在移动过程中，A、B两地正午太阳高度的变化情况。
来增去减：若直射点接近，正午太阳高度角变大，若直射点远离，正午太阳高度角变小。
夏至日
A
C
B
冬至日
A
C
B
达一年中最小值区域
——赤道及其以北
达一年中最大值区域
——南回归线及其以南
达一年中最大值区域
——北回归线及其以北
达一年中最小值区域——赤道及其以南
（四）正午太阳高度的变化规律
2.H的季节变化规律
回归线之间
年/两次直射
回归线上
年/一次直射
年/无直射
年/无且为零
回归线至极圈
极圈至极点
（四）正午太阳高度的变化规律
2.H的季节变化规律
（四）正午太阳高度的变化规律
3.H的年变化幅度
①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′。X纬度上为(X+23°26′)。
②回归线至极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同——均为46°52′。
思考：结合右图，描述正午太阳高度年变化幅度的特征。
③极圈至极点：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小至23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
地区 最大值 最小值 作差
赤道到回归线 90°
直射时 二至日
(90°-(ɑ+23°26′)) ɑ+23°26′
回归线到极圈 (北半球为例) 夏至日 (90°-(ɑ-23°26′)) 冬至日 (90°-(ɑ+23°26′)) 46°52′
（固定值）
极圈到极点 (北半球为例) 夏至日 (90°-(ɑ-23°26′)) 0°
（极夜时最小） 夏至日
正午高度角
（四）正午太阳高度的变化规律
3.H的年变化幅度
方法技巧：正午太阳高度的分布、变化特点的判断
春分3.21
夏至6.22
秋分9.23
次年春分
A
B
（1）分布看“远近”—近大远小
距离直射点所在的纬线越近，正午太阳高度约为大；距离越远，正午太阳高度越小。
（2）变化看“移动”—来增去减
太阳直射点向某地所在的方向移来时，该地正午太阳高度逐渐增大；太阳直射点远离某地而去时，该地正午太阳高度逐渐减小。
（3）位置看“数值”—90°/0°的出现。
表为二分二至日前后甲、乙两城市正午太阳高度的变化统计表。据此完成下面小题。
春分日 夏至日 秋分日 冬至日
甲城市 64 87.5 64 40.5
乙城市 46 69.5 46 22.5
1．甲、乙两城市的纬度差值为（ ）A．18° B．24° C．38° D．44°
2．某城市的夜晚时间与乙城市白昼时间相等，则该城市的经纬度位置可能是（ ）A．44°N，175°E B．44°S，70°WC．46°N，175°E D．46°S，70°W
随堂自测
A
B
随堂自测
下表所列的是2021年12月22日甲、乙、丙、丁四地的白昼时长。根据表中的数据完成下面小题。
甲地 乙地 丙地 丁地
昼长 5小时30分 9小时09分 11小时25分 13小时56分
3．该日，甲、乙、丙、丁四地中，正午太阳高度角最低的是（ ）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
A
随堂自测
科考队在北极圈内某地进行科考时，于北京时间6月22日16时测得了当地一天中太阳高度的最小值为10°。完成下题。
4．该地的纬度为（ ）A．83°26′N B．80°34′N C．76°34′N D．72°34′N
5．该地位于（ ）A．欧洲北部 B．亚洲西部 C．亚洲东部 D．北美北部
极昼地区午夜太阳高度=X+直射点纬度-90°
C
D
（五）正午太阳高度的应用
1.确定地方时和日影
①当某地太阳高度达一天中的最大值时，地方时是12时，此时日影最短；（太阳位于正北、正南）
②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
（五）正午太阳高度的应用
2.房屋遮阳、采光问题
①正午房屋内阳光照射面积大小的判断
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；
②遮阳、采光实际应用
A、房屋朝向
房屋朝向与正午太阳所在方位有关。为了获得充足的太阳光照，在北回归线以北地区正午太阳位于南方，因此房屋多坐北朝南: 在南回归线以南地区正午太阳位于北方，因此房屋多坐南朝北。
B、房前栽树（我国北方地区）：
在房前栽种落叶阔叶林树种原因：
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。
迁移：山体的阳坡和阴坡
（五）正午太阳高度的应用
3.确定楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，L≥h×cotH （L为两楼间最短距离，H为冬至日当地正午太阳高度）。
如右图所示（图1）
一般来说，纬度较低的地区，楼距较小；纬度较高的地区，楼距较大。
南楼高度为h，该地（北半球）冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L为：L＝h×cotH。
（五）正午太阳高度的应用
4.确定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，使太阳光与受热板成直角。
α + H=90°
热水器仰角和正午太阳高度角互余
H = 90°- 纬度差
α= 90°- H
纬度差=90°- H
α = 纬度差
（五）正午太阳高度的应用
4.确定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，使太阳光与受热板成直角。
墙
体
集热板
α
α = H
H
拓展：
“追日型”太阳能发电设备可随不同时段的太阳光线，沿东西方向变换集热板的旋转角度，其水平旋转角度反映的是昼长；并随时调整集热板与地面的倾角，使集热板始终正对太阳，垂直转动的角度反映正午太阳高度。
随堂自测
北京某中学开展观测影长变化的地理实践活动，图为某日三个时刻拍摄的同学影子的照片，其中有一张为北京时间12：00拍摄。据此完成下面小题。
1．下列日期中，该日可能是（ ）
A．1月1日 B．4月1日 C．7月1日 D．10月1日
2．图示照片拍摄时间的先后排序是（ ）A．①②③ B．①③② C．②③① D．③②①
3．若乌鲁木齐（87°E）某学校同日开展活动测量该日最短影长，拍摄时间应选择北京时间（ ）
A．9:48 B．13:44 C．14:00 D．14:12
A
C
D
随堂自测
下图示意某地住宅建筑冬夏正午日照情况。据此完成问题。
1．该地可能是（ ）
A．撒哈拉沙漠 B．刚果盆地
C．北美五大湖区 D．巴西高原
2．仅考虑地球运动，图示窗户、屋檐搭配对室内光热的影响有（ ）
①利于夏季遮阳，冬季采光
②春分到夏至，正午屋檐的遮阳作用逐渐增强
③利于减少室内能源消耗
④冬至到春分，正午室内的日照面积逐渐增大A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
C
A
随堂自测
圭表是我国古人根据正午日影长度确定节气的天文仪器。直立于平地上的柱或杆为表；水平放置测定表影长度的刻度板为圭。下图示意北京古观象台（40°N，116°E）的圭表。据此完成下面小题。
3．在地质历史时期黄赤交角是不断变化的。若黄赤交角变小，则古观象台圭表表影（ ）
A．冬至变长，夏至变短
B．冬至变短，夏至变长
C．春分变长，秋分变短
D．春分变短，秋分变长
B
（2022年福建卷）非对称结构保温大棚的保温被通常白天收卷至顶部，以便棚内作物进行光合作用，收卷的保温被在棚内地面形成遮阴带（下图）。陕西省某地理研学小组观测当地大棚正午地面遮阴带的年内变化（忽略收卷的保温被厚度影响），发现棚内地面遮阴带在2月26日出现，3月29日面积最大，一段时间后变小。据此完成下面小题。
4. 棚内正午地面遮荫带面积开始变小的日期出现在（ ）
A. 6月29日前后 B. 9月15日前后
C. 10月16日前后 D. 12月14日前后
随堂自测
B
3月29日面积最大
9月15日面积最大
正午太阳高度变小
遮荫带移至棚外
棚内遮荫带开始变小（正比）
根据太阳直射点的对称性规律：关于夏至日和冬至日对称两点，太阳视运动、昼夜长短情况、正午太阳高度角等相同，所以9月15日面积也最大；
9月15日后来增去减
（2022年福建卷）非对称结构保温大棚的保温被通常白天收卷至顶部，以便棚内作物进行光合作用，收卷的保温被在棚内地面形成遮阴带（下图）。陕西省某地理研学小组观测当地大棚正午地面遮阴带的年内变化（忽略收卷的保温被厚度影响），发现棚内地面遮阴带在2月26日出现，3月29日面积最大，一段时间后变小。据此完成下面小题。
5. 仅支撑柱高度增加1米，则棚内正午地面最大遮荫带（ ）
A. 出现日期提前，面积减小 B. 出现日期提前，面积不变
C. 出现日期推迟，面积增大 D. 出现日期推迟，面积不变
随堂自测
D
棚内最大遮阴带的面积和南北屋面保温被的宽度有关
南北保温被宽度范围越大
最大遮阴带面积最大，和支撑柱的高度无关
支撑柱变高时
最大遮阴带面积不变
遮阴带全部移动到保温棚底部（此时面积最大）时的正午太阳高度角变大
出现的日期应比之前推迟，D正确
(2022·广东地理)2021年10月16日，神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，将我国3名航天员顺利送入距离地表约400 km的中国空间站。2022年4月16日，航天员安全返回地球。据此，完成1～2题。
1.符合航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度大小变化的是
A.① B.② C.③ D.④
2.驻留期间，酒泉卫星发射中心发射塔与广州市区广州塔两地每天正午太阳高度的差值
A.先变大后变小
B.先变小后变大
C.持续不断变大
D.始终保持不变
真题研析
A
D
考向1　通过“正午太阳高度的变化规律”考查“综合思维”
(2023·安徽阜阳模拟)图为江苏南京(32°N,119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成1～3题。
1.该学校当日的正午太阳高度接近
A.34° B.40°
C.50° D.55°
2.照片中教学楼的朝向为
A.东南 B.正南
C.西南 D.西北
3.若条件允许，胡老师能再次拍摄到同样效果
的照片的日期大概在
A.12月22日 B.1月18日
C.2月25日 D.4月17日
考向预测
B
A
B
考向2　通过“正午太阳高度的应用”考查“地理实践力”
2021年某楼盘(32°N,121°E)开盘销售已封顶的1～4号楼。这4幢楼均为18层，层高3米，南北楼间距为50米。如图为“该楼盘平面示意图”。据此完成4～5题。
4.小明发现4号楼底层10月22日起正午就无阳光
照射，一年中该楼层正午有阳光照射的时间约为
A.4个月 B.6个月
C.8个月 D.10个月
5.一般随楼层升高房价相应提高。小明想在4号
楼购房，希望全年正午都有太阳照射且单价较低。
建议他选择(tan34.5°≈0.7，tan58°≈1.6，
tan81°26′≈6.6)
A.4层 B.6层
C.8层 D.10层
考向预测
C
C
太阳视运动：由于地球的自转，地球上的人所看到的太阳在天空中东升西落的运动过程。
太阳视运动轨迹图能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化以及某地全年日出、日落方位的变化。
关键：日出日落方位、正午太阳的方位、正午太阳高度
图形判读2：太阳视运动
根据路线长短判定季节、昼夜长短：
超过半圈（夏至日） ——夏季——昼长夜短
不足半圈（冬至日）——冬季——昼短夜长
正好半圈（二分日）——春秋季——昼夜等长
图形判读2：太阳视运动
在晨线上看到的是日出，在昏线上看到的是日落。
规律1：二分日，全球各地的日出日落方位除了南北两极点外均为从正东方向升起、从正西方向落下。
直射赤道时
1.日出、日落方位
规律2：太阳直射北半球时，全球各地除了极昼、极夜地区以外，太阳都是从东北方向升起、从西北方向落下；极昼地区，太阳正北升，正北落；北极点不升不落，顺时针
太阳直射北半球（夏半年）
图形判读2：太阳视运动
1.日出、日落方位
规律3：太阳直射南半球时，全球各地除了极昼、极夜地区以外，太阳都是从东南方向升起、从西南方向落下；极昼地区，太阳正南升，正南落；南极点不升不落，逆时针
太阳直射南半球（冬半年）
图形判读2：太阳视运动
1.日出、日落方位
直射点位置 日出方位 日落方位 昼夜长短
北半球 除极昼极夜地区外 东北 西北 北半球昼长夜短
南半球昼短夜长
极昼地区 北极点 不升不落 除北极点外 正北 正北 赤道 正东 正西 昼夜等长
南半球 除极昼极夜地区外 东南 西南 北半球昼短夜长
南半球昼长夜短
极昼地区 南极点 不升不落 除南极点外 正南 正南 图形判读2：太阳视运动
1.日出、日落方位
记作：点北北升落，点南南升落
关键在于判断当地与直射点的南北关系，把直射点看成正午太阳
①直射点位于当地以南，正午太阳在正南；②直射点位于当地，正午太阳在头顶；
③直射点位于当地以北，正午太阳在正北。
图形判读2：太阳视运动
2.正午时太阳方位
只能是正北、正南或头顶
始终在正北
始终在正南
时南时北
图形判读2：太阳视运动
2.正午时太阳方位
全球各地的正午太阳位置规律
地平面
北
南
西
东
夏至
冬至
春秋分
南半球南回归线至南极圈之间的某地
地平面
北
南
西
东
冬至
夏至
春秋分
北半球北回归线至北极圈之间的某地
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 无极昼极夜区
出现极昼的地区(除极点)：一天内太阳不落到地面以下，正午12点时太阳高度最大，0点(24点)时太阳高度最小。
地平面
北
南
西
东
南半球刚出现极昼的某地
地平面
北
南
西
东
北半球刚出现极昼的某地
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 有极昼极夜区(极点除外)
极昼期间的极点：极昼期间的极点一天内太阳不落到地面以下，且太阳高度不变。
地平面
北
北
北
北
南极点
地平面
南
南
南
南
北极点
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 极昼期间的极点
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 无极昼极夜区
出现极昼的地区(除极点)：一天内太阳不落到地面以下，正午12点时太阳高度最大，0点(24点)时太阳高度最小。
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 有极昼极夜区(极点除外)
极昼期间的极点：极昼期间的极点一天内太阳不落到地面以下，且太阳高度不变。
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 极昼期间的极点
南极点 （沿纬线自东向西水平移动，即逆时针方向移动）
北极点（沿纬线自东向西水平移动，即顺时针方向移动）
当极点处于极昼期时，全天24小时太阳高度角为恒值（不变），并且其太阳高度的大小取决于阳光直射点的纬度。运用正午太阳高度的计算公式（h＝90°－（90°－直射点的纬度）），可推知h＝直射点所在的纬度数，即极点太阳高度角的大小恰好等于阳光直射点的纬度。
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 出现极昼的极点
①确定直射点所在半球，得出日出、日落方位：点北北升落，点南南升落(没有极昼极夜区)；点赤东升西落。
② 判断正午12点的直射点是位于已知地区的正南还是正北：正午太阳直射点与正午太阳方位是一致的。
③【“三点定轨迹”】 确定三点（日出、日落、正午）后绘制轨迹。
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 二维简图
直射点以北地区
正东→东北→正北→西北→正西
直射点以南地区
正东→东南→正南→西南→正西
N
W
E
S
N
W
E
S
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 二维简图
【春秋分日“三点定轨迹”】 确定三点（日出、日落、正午）后绘制轨迹。
直射点以北地区
东北→正北→西北
直射点以南地区
东北→正东→东南→正南→西南→正西→西北
N
W
E
S
N
W
E
S
【北半球夏半年“三点定轨迹”】 确定三点（日出、日落、正午）后绘制轨迹。
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 二维简图
图形判读2：太阳视运动
3. 太阳周日视运动轨迹 · 二维简图
【北半球冬半年“三点定轨迹”】 确定三点（日出、日落、正午）后绘制轨迹。
直射点以北地区
东南→正东→东北→正北→西北→正西→西南
直射点以南地区
东南→正南→西南
N
W
E
S
N
W
E
S
（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。
（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。
下图示意某日太阳高度及方向与物体影子方向及影长的关系。
图形判读2：太阳视运动
4. 太阳周日视运动与影子的变化
日出杆影
1
2
日落杆影
正午杆影
3
注意：
杆影方向与太阳方位相反
① 北半球夏半年直射点以北地区杆影图
西
东
日出杆影
1
2
日落杆影
正午杆影
3
西
东
② 北半球夏半年直射点以南地区杆影图
图形判读2：太阳视运动
4. 太阳周日视运动与影子的变化
日出杆影
1
2
日落杆影
正午杆影
3
西
东
③ 北半球冬半年杆影图
日出杆影
1
2
日落杆影
正午杆影
3
西
④ 北半球二分日
图形判读2：太阳视运动
4. 太阳周日视运动与影子的变化
2017年9月16日18时15分左右，游客在广东肇庆市拍摄到“卧佛含丹”(见下图)的地理奇观，夕阳仿佛一颗“金丹”，从卧佛(天然石山)口中徐徐落入。
1．该日游客在拍摄“卧佛含丹”
时，镜头朝向（ ）
A．东南偏东
B．西南偏南
C．西北偏西
D．东北偏北
N
W
E
S
随堂练习
C
随堂自测
圭表是我国古代度量日影长度的天文仪器，北京（40°N）古观象台现存有明清时期的铜制圭表。圭身正南正北平置，表杆直立，正午日影恰好能够落在有刻度的圭板上（下图）。读图，完成下面小题。
3．利用北京古观象台圭表进行观测发现，某日表在圭上的投影和表的长度相等，则该日期应介于（ ）A．2月21日-3月21日 B．6月21日-7月21日
C．8月21日-9月23日 D．11月21日-12月22日
4．劳动节进行观测时，以表为圆心画一个圆周，将日出、日落影子与圆周的交点连成一直线，则（ ）A．该直线指向南北方向，落于表以北
B．该直线指向东西方向，落于表以北
C．该直线指向南北方向，落于表以南
D．该直线指向东西方向，落于表以南
A
D
随堂自测
2023年2月8日，中国商飞C919大型客机首次亮相海南机场旗下三亚（18°N，109°E）凤凰国际机场。北京时间11时43分，执行“上海浦东—三亚—哈尔滨”航线长航程运行能力验证试飞任务的C919飞机平稳降落在三亚机场跑道上，正式开启“三亚之旅”。据此完成下面小题。
1．当日C919由上海飞往三亚，向南起飞时正值日出，太阳在驾乘人员的（ ）
A．左后方 B．左前方
C．右后方 D．右前方
2．试飞后半年内，在凤凰国际机场发生的现象有（ ）①日出方位与正北方向的夹角先变小再变大②正午日影先变短再变长③正午时太阳方位不变 ④有两次太阳直射
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
随堂练习
B
C
2023年2月8日，中国商飞C919大型客机首次亮相海南机场旗下三亚（18°N，109°E）凤凰国际机场。北京时间11时43分，执行“上海浦东—三亚—哈尔滨”航线长航程运行能力验证试飞任务的C919飞机平稳降落在三亚机场跑道上，正式开启“三亚之旅”。据此完成下面小题。
3．飞机在三亚机场降落后两小时内，机场信号塔影子（ ）
A．由西北向东北移动，影长变短
B．由西北向东北移动，影长先变短再变长
C．由东北向西北移动，影长变长
D．由东北向西北移动，影长先变短再变长
随堂练习
B
下图为我国某科考队员在北极黄河站(78°55′N,11°56′E)极昼期第一天拍摄的太阳视运动轨迹合成图(每两小时拍摄一次)。据此，完成1～2题。
1.拍摄P位置的太阳轨迹时，摄影机镜头朝向
A.正北
B.正南
C.正西
D.正东
2.当太阳位于图中Q位置时，北京某中学观察到太阳位于
A.东北
B.西北
C.东南
D.西南
针对训练
A
D
(2023·浙江绍兴模拟)我国某高中学生在校园里开展太阳观测实践活动，并绘制出夏至日太阳视运动轨迹曲线图(如下图，N、S表示正北、正南方向)。图中夹角PON是86.5°，夹角POQ是50°。据此，完成3～4题。
3.该学校所处的省级行政区、夏至日太阳视运动
轨迹曲线分别最有可能的是
A.海南省、①
B.海南省、②
C.福建省、①
D.福建省、②
4.与轨迹①所在地相比，轨迹②所在地
A.昼夜时差更短
B.日出日落更早
C.纬度数值更大
D.太阳高度更小
针对训练
A
C
我国某中学组织学生采用竖直立杆的方式观测日影变化，杆长为1米。下图为当地二至日部分时刻(北京时间)杆影方位及长度，图中①点为立杆点。据此，完成5～6题。
5.该中学所在城市最可能是
A.长春 B.长沙
C.乌鲁木齐 D.杭州
6.夏至日，当地太阳视运动轨迹是
针对训练
B
B

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