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第一章　地球的运动
第二节　地球运动的地理意义
第4课时　正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
课标要点：结合实例，说明地球运动的地理意义。
研习任务一　正午太阳高度的变化
1．太阳高度
(1)概念：太阳高度角的简称，如下图，是太阳光线与_________的交角，即太阳在当地的______。
(2)特点：在太阳_________上，太阳高度是90°；在_________上，太阳高度是0°。
地平面
仰角
直射点
晨昏线
2．二分二至日太阳视运动轨迹
下图为北半球某地二分二至日太阳视运动示意图，读图并进行连线。
答案：
3．正午太阳高度变化规律
(1)空间(纬度)变化规律
二分二至日正午太阳高度分布示意图
①夏至日：正午太阳高度由____________向南北两侧递减，如图中折线___所示；
②冬至日：正午太阳高度由____________向南北两侧递减，如图中折线___所示；
③春、秋分日：正午太阳高度由______向南北两侧递减，如图中折线___所示；
④由上述可归纳出，正午太阳高度从太阳_________所在纬度向南北两侧递减。
北回归线
c
南回归线
a
赤道
b
直射点
(2)时间(季节)变化规律(以北半球为例)
节气 最大值地区 最小值地区
夏至日 ____________及其以北各纬度 _________各纬度
冬至日 ____________及其以南各纬度 _________各纬度
二分日 赤道 ______
北回归线
南半球
南回归线
北半球
极点
微思考　1.太阳高度与正午太阳高度相同吗？
提示：太阳高度是线面角，正午太阳高度只是特定时刻(地方时正午12时)的太阳高度。正午太阳高度是某地区一天中最大的太阳高度，但不一定是90° 。如下图所示：
2．某地正午太阳高度最大时，昼最长、夜最短。
提示：位于南北回归线之间的区域，其太阳直射时，正午太阳高度最大，但并不是昼最长、夜最短。
11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好投在乙楼中央挡住乙楼1～3层中部(如下图所示)，该地纬度为31.8°N、经度为117.2°E。
1．12月22日，该地理小组再次观测，发现甲楼阴影投在乙楼的层数，发生了怎样的变化？(地理实践力)
提示：甲楼阴影投在乙楼的层数明显增加，高于原来的1～3层。
2．12月22日之后，甲楼阴影投在乙楼的层数将会怎样变化？(地理实践力)
提示：甲楼阴影投在乙楼的层数将逐渐变小，甲楼影长变短，甚至挡不住乙楼。
3．造成这种变化的主要原因是什么？(综合思维)
提示：太阳直射点的南北移动。
1．纬度变化规律
同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。如下表所示。
日期 太阳直射纬线 正午太阳高度的纬度变化
春、秋分日 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
2.季节变化规律
地区 达全年最大值 达全年
最小值
北回归线及其以北地区 夏至日 冬至日
南回归线及其以南地区 冬至日 夏至日
南北回归线之
间的地区 赤道至北回归线之间 太阳直射时(一年中有两次太阳直射，达90°) 冬至日
赤道至南回归线之间 太阳直射时(一年中有两次太阳直射，达90°) 夏至日
赤道 春分日、秋分日 冬至日、夏至日
3.正午太阳高度的计算
公式：H＝90°－直射点与所求地点纬度之差。
注：公式中的H为所求的正午太阳高度；若直射点与所求地点同在南半球或者同在北半球，两点纬度差为大数减去小数；若直射点与所求地点分属于南北不同半球，两点纬度差为两点纬度之和。各地正午太阳高度的计算除按公式计算外，利用图示法也非常便捷。如下图所示：
若计算出某地正午太阳高度等于零，说明此点在晨昏线上；若小于零，说明此点此时为黑夜。
4．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。夏至日，太阳直射23°26′N；冬至日，太阳直射23°26′S；春、秋分日，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°－两地纬度差计算。
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时的经线即为太阳直射的经线。
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°，即为太阳直射点的经度。
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。
下图为我国某地春分日时正午太阳与头顶夹角示意图。读图，回答1～3题。
1．该地此日正午太阳高度是(　　)
A．28° B．62°
C．90° D．0°
2．该地的地理纬度是(　　)
A．18°N B．28°N
C．32°N D．52°N
3．次日该地正午太阳高度将(　　)
A．变大 B．变小
C．不变 D．不确定
B
B
A
解析：第1题，据图可以算出该地此日正午太阳高度为90°－28°＝62°。第2题，据正午太阳高度计算公式可知，当地纬度为90°－62＝28°(太阳直射点在赤道上)。第3题，春分日过后太阳直射点北移，与28°N的纬度差变小，故该地正午太阳高度将变大。
研习任务二　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
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
4．计算楼间距
一般来说，纬度较低的地区，楼间距较近；纬度较高的地区，楼间距较远。解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度，并计算影长。以我国为例(见下图)，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为：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°(如下图)。
我国《中华人民共和国国家标准城市居住区规划设计规范(GB50180－93)》(下称《规范》)规定：“大城市住宅日照标准为大寒日≥2小时，冬至日≥1小时，老年人居住建筑不应低于冬至日日照2小时的标准；在原设计建筑外增加任何设施不应使相邻住宅原有日照标准降低；旧区改造的项目内新建住宅，日照标准可酌情降低，但不应低于大寒日日照1小时的标准。”
因此，如果低于上述标准，则采光权受到侵害无疑，当然最好了解一下所居住的地方是否还有地方性的规定。
当一套住宅居室空间总数超过4个，其中有两个应该获得日照。采光系数最低值卧室、客厅不得小于1%，窗户和地面的面积比应为1比7的比例。窗户的上沿距地面高度不宜低于2米。
1．分析影响建筑物采光和日照的主要因素。(地理实践力)
提示：主要是楼高和正午太阳高度。
2．判断图中①②③分别表示哪一日的正午太阳高度，判断其中决定北京楼间距大小的是哪一个。分析这一天全球正午太阳高度的变化规律。(区域认知、综合思维)
提示：①表示夏至日，②表示春、秋分日，③表示冬至日。其中，③决定北京楼间距的大小。冬至日，全球正午太阳高度自南回归线向南北两侧递减。
2023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。下图为该楼盘平面示意图。读图，回答第1题。
1．若某女士想在4号楼购房，希望全年正午都有太阳照射且单价较低。一般来说，随楼层升高房价相应提高。作为专业置业顾问的你建议她选择的最佳楼层是(tan 34°34′≈0.7，tan 58°≈1.6，tan 81°26′ ≈6.6)(　　)
A．6楼 B．8楼
C．10楼 D．12楼
B
解析：要保证全年正午都有太阳照射，只要保证一年中正午太阳高度最小的冬至日可以获得太阳光照即可。该地冬至日正午太阳高度H＝90°－(32°＋23°26′)＝34°34′；南北楼的间距为50米，可以求得4号楼冬至日正午有太阳照射的高度L＝50×tan 34°34′≈35(米)，再由楼高54米可以求出4号楼19米以下的楼层不是全年正午都有太阳照射；每层楼高3米，因此7楼的一部分及其以下楼层不是全年正午都有太阳照射，即8楼及其以上的楼层全年正午都有太阳照射；再由随楼层升高房价相应提高可以判断，满足该女士购房条件(全年正午都有太阳照射且单价较低)的最佳楼层为8楼。故选B项。
(2024·安徽马鞍山质检)某地理研究性学习小组在北京市(40°N，116°E) 居民楼楼顶观测太阳，此时，太阳处于正南方位，楼顶上太阳能热水器的集热板接收的太阳辐射达到了一天中的最大值，其倾角为60° (下图)，倾角可自由调整。读图，回答2～3题。
2．此时(　　)
A．北京时间为12时
B．太阳直射点位于南半球
C．当日北京昼长夜短
D．太阳直射点向北移动
3．为了冬至时太阳能热水器的使用效果最好，学习小组建议居民将太阳能集热板(　　)
A．调整朝向 B．不调倾角
C．调大倾角 D．调小倾角
B
C
解析：第2题，此时太阳处于正南方位，这说明116°E的地方时为12时，北京时间用的是120°E 的地方时，故A项错误；倾角为60°，表示该纬度(40°N) 正午太阳高度为30°，因此太阳直射点的纬度为20°S ，故B项正确；此时太阳直射点位于南半球，北京昼短夜长，故C项错误；根据已知信息无法判断太阳直射点向南还是向北移动，故D项错误。故选B项。第3题，冬至日正午太阳高度为90°－(40°＋23°26′)＝26°34′，太阳能热水器的集热板与地面的夹角是90°－26°34′＝63°26′，图中太阳能热水器的集热板与地面的夹角是60°，应调大倾角；正午太阳位于正南方向，朝向没有变化，不需调整朝向。故选C项。
研习任务三　四季更替和五带划分
1．四季更替
(1)成因
(2)划分(以北半球为例)
类型 天文四季 气候四季
范围 春季 过渡季节 3、4、5月
夏季 白昼______、正午太阳高度______的季节 6、7、8月
秋季 过渡季节 9、10、11月
冬季 白昼______、正午太阳高度______的季节 12、1、2月
最长
最高
最短
最低
2.五带划分
(1)划分依据：太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律______。
(2)五带的划分
递减
连一连　请正确连线。
30°N 热带
67°N 南温带
15°N 北温带
35°S 南寒带
70°S 北寒带
提示：
春至细雨如丝，杨花飞舞；
夏则傍流水亭轩，赏芙蓉花开；
秋来隔窗听雨，小扇扑萤；
冬可踏绵柔雪地，聆暗香遁地。
1．诗句中描述的季节更替在我国的北方和南方，哪个表现更明显？(区域认知)
提示：在北方更明显。
2．寒冬腊月，许多东北的老人愿意到海南三亚过冬，主要原因是什么？(综合思维)
提示：海南三亚纬度较低，属于热带，冬季时气温较高。
1．四季和五带的形成
2．五带的划分
3．黄赤交角与五带范围的关系
(1)黄赤交角的度数＝回归线的度数，回归线决定了热带的范围。
(2)极圈的度数＝90°－黄赤交角的度数＝90°－回归线的度数，极圈的度数决定了寒带的范围。
(3)若黄赤交角变化，太阳直射点移动的范围发生变化，则回归线和极圈的度数发生变化，从而导致热带、温带、寒带的范围发生变化。如下表所示。
黄赤交角变化 增大 减小
五带范围变化 热带 扩大 减小
温带 减小 扩大
寒带 扩大 减小
下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节分配示意图。读图，回答1～2题。
1．图示季节分配所属的城市自上而下依次为(　　)
A．北京、广州、武汉、哈尔滨
B．北京、武汉、哈尔滨、广州
C．广州、武汉、哈尔滨、北京
D．广州、北京、哈尔滨、武汉
2．下列关于季节更替的叙述，错误的是(　　)
A．低纬度地区季节更替不明显
B．中纬度地区季节更替明显
C．高纬度地区季节更替明显
D．季节更替表现为昼夜长短和正午太阳高度的季节变化
D
C
解析：第1题，纬度越低的地区得到的太阳辐射越多，热量越充足，夏季时间应越长，故夏季时间由长到短的顺序为纬度由低到高的顺序，对应图中应为广州、北京、哈尔滨、武汉。故选D项。第2题，低纬度地区接受太阳辐射较多，热量变化较小，故季节更替不明显；中纬度地区不同季节接受的太阳辐射热量差异明显，季节更替明显；高纬度地区接受太阳辐射较少，温度较低，季节更替不明显；季节更替表现为昼夜长短和正午太阳高度的季节变化。故选C项。
读五带分布图，回答3～4题。
3．下列地区四季变化最明显的是(　　)
A．热带 B．北温带
C．北寒带 D．低纬度地区
4．假设黄赤交角为30°，地球上(　　)
A．寒带的范围变大 B．温带的范围变大
C．热带的范围变小 D．寒带的范围不变
B
A
解析：第3题，由图可知，热带有阳光直射现象，终年炎热；寒带有极昼极夜观象，终年寒冷；温带既无阳光直射也无极昼极夜现象，四季分明。故选B项。第4题，黄赤交角变大为30°，说明太阳直射点最北可到达30°N、最南到达30°S，因此热带的范围变大，C项错误；极圈的纬度变为60°N和60°S，故寒带的范围变大，A项正确，D项错误；温带的范围缩小，B项错误。故选A项。
(2024·重庆检测)我国古代历法按地球公转的方向，将每15°定为一个节气，共有二十四个节气。在国际气象界，二十四节气(下图)被誉为“中国的第五大发明”。读图，回答5～6题。
5．如果把地球公转轨道按春夏秋冬大致均分为四段，则北半球得到太阳辐射最多的一段是(　　)
A．立春到立夏 B．立夏到立秋
C．立秋到立冬 D．立冬到立春
6．天文四季以大气上界的太阳辐射为划分依据，气候四季以气温为划分依据。二者在时间划分上有一定的错位，其主要原因是(　　)
A．东西方历法不同
B．阳历与阴历计时标准不同
C．闰年与闰月的计时方法不同
D．热量的传导过程需要一段时间
B
D
解析：第5题，北半球得到太阳辐射的多少，取决于太阳直射点的位置。立夏到立秋，太阳直射点都位于北半球，这个时间段北半球得到太阳辐射最多，B项正确；立春到立夏，太阳直射点从南半球向北半球移动，立秋到立冬，太阳直射点从北半球向南半球移动，这两个时间段北半球获得的太阳辐射均不是最多的，A、C项错误；立冬到立春，太阳直射点都位于南半球，这个时间段北半球得到太阳辐射最少，D项错误。故选B项。第6题，根据题干信息可知，天文四季以大气上界的太阳辐射为划分依据，大气上界获得太阳辐射的多少与纬度以及太阳直射点的回归运动紧密相关。而气候四季以气温为划分依据，结合大气的受热
过程可知，到达大气上界的太阳辐射经过大气层的削弱到达地面，使地面温度升高，之后对流层大气吸收地面长波辐射而增温，热量的传导过程需要一段时间，所以天文四季与气候四季在时间划分上有一定的错位，D项正确。这种错位与东西方历法、阳历与阴历的计时标准、闰年与闰月的计时方法等无关，A、B、C项错误。故选D项。
课时作业(五)　正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
立冬，是我国二十四节气中的重要节气。北京时间2023年11月8日0时35分23秒，我国进入立冬节气。下图为我国二十四节气示意图。读图，回答1～2题。
1．下列时间段中，太阳直射点在北半球且向北移动的是(　　)
A．小雪→大雪 B．立秋→处暑
C．谷雨→立夏 D．小寒→大寒
2．立冬至冬至期间下列地理景象正确的是(　　)
A．大连日出时间越来越早
B．大连正午室外旗杆影子越来越短
C．大连白昼渐长黑夜渐短
D．大连室内正午采光面积越来越大
C
D
解析：第1题，据图及地球运动规律可知，谷雨→立夏，太阳直射点在北半球，且向北移动，C项正确，A、B、D项错误。故选C项。第2题，大连位于北半球。立冬至冬至期间太阳直射南半球，且直射点往南移动，因此大连白昼逐渐变短，日出时间越来越晚，A、C项错误；由于正午太阳高度逐渐减小，正午旗杆影子越来越长，室内正午采光面积越来越大，B项错误，D项正确。故选D项。
某学校地理兴趣小组到附近海域一无人海岛(38°N)进行野外考察活动，通过“立竿测影”的方法确定当日太阳直射点纬度。读图，回答3～4题。
3．该兴趣小组采用“立竿测影”的方法测定当日太阳直射点的纬度时，竹竿长度已知，则接下来必须观测和记录的数据是当日竿影最短时的(　　)
A．白昼长度 B．竿影方位
C．北京时间 D．竿影长度
4．该兴趣小组测得当日最短竿影长度与竹竿长度相等，则该日太阳直射点的纬度为(　　)
A．7°N B．7°S
C．17°S D．17°N
D
B
解析：第3题，正午太阳高度角公式：H＝90°－(当地纬度±太阳直射点的纬度)，(太阳直射点与当地属于同一半球时用－，不同半球用＋)，tan H＝竹竿长度/当日最短竿影的长度。由材料可知，当地纬度为38°N，竹竿长度已知，观测到当日最短竿影的长度就可以计算出正午太阳高度角，从而可得出太阳直射点的纬度，D项正确。测定当日太阳直射点的纬度与当日最短竿影方位、北京时间、白昼长度无关，A、B、C项错误。故选D项。第4题，若该兴趣小组测得当日最短竿影长度与竹竿长度相等，则该地的正午太阳高度角为45°；根据正午太阳高度角的计算公式，代入数据，可计算出该日太阳直射点的纬度为7°S，B项正确，A、C、D项错误。故选B项。
太原市(37°54′N,112°33′E)某中学地理研学小组在校园的操场竖立一竹竿，观察竹竿影子朝向和长短的变化(见下图)，图中实线表示不同时刻竹竿的朝向和影长。读图，回答5～7题。
5．当竹竿影长最短时，北京时间约(　　)
A．10时48分 B．11时30分
C．12时48分 D．12时30分
6．由此推测，该日(　　)
A．太阳直射点向北移动 B．太阳直射点向南移动
C．昼短夜长 D．昼长夜短
D
C
7．若该研学小组连日观测竹竿影子朝向和长短的变化，可以印证地球公转的地理意义有(　　)
①正午太阳高度的变化　②当地所处的气候带　③一日内昼与夜的交替　④当地所处的季节
A．①② B．③④　
C．②③ D．①④
D
解析：第5题，根据题干可知，太原市的经度是112°33′E，北京时间为120°E的地方时，两地的经度相差约7.5°，时间相差约30分钟。120°E位于太原以东，时间要早，所以当竹竿影长最短时，太原市的地方时为12时，则北京时间约为12时＋30分钟＝12时30分。故选D项。第6题，读图可知，日出时竹竿影子朝向西北方向，说明该日太原市日出东南方向，则日落西南方向，故太阳直射南半球，是北半球冬半年，该日太原昼短夜长，C项正确，D项错误。由于无法确定日期，所以不能确定太阳直射点向北或向南的移动方向，A、B项错误。故选C项。第7题，观测竹竿影子长短的变化可以反映正午太阳高度的变化，
属于地球公转产生的地理意义，①正确。竹竿影子朝向和长短的变化无法直接反映当地所处的气候带，②错误。一日内昼与夜的交替是地球自转产生的地理意义，③错误。观测竹竿影子朝向的变化可以反映当地所处的季节，属于四季的变化，也是地球公转产生的地理意义，④正确。故选D项。
(2024·江苏南通检测)我国古代人民根据日月运行位置和天气及动植物生产等自然现象，把一年平分为二十四等份，这就是二十四节气。二十四节气能反映季节的变化，指导农事活动。二十四节气是中华文明的结晶，已被列入世界非物质文化遗产。读图，回答8～9题。
8．下图中最能示意立冬这天南通(约32°N)太阳视运动的是(　　)
C
9．下列各组节气中，南通的昼夜时长恰好相反的两个节气是(　　)
A．立春、立冬 B．惊蛰、寒露
C．谷雨、霜降 D．芒种、小暑
C
解析：第8题，立冬，北半球昼短夜长，日出东南，日落西南。A、B项图中，日出东北、日落西北，A、B项错误。从二十四节气图中可以看出，立冬位于秋分和冬至正中间，因此可以推出此时太阳直射点大致位于赤道和南回归线正中间，即12°S附近。通过计算可知，此时南通(32°N)的正午太阳高度约为46°，C项正确，D项错误。故选C项。第9题，南京冬至和夏至昼夜时长恰好相反，所以昼夜时长恰好相反的两个节气应满足的条件：一个在夏半年，一个在冬半年，距离冬至日或夏至日的时间差一致。立春与立冬昼夜时长相同，A项错误；惊蛰与寒露昼夜时长相同，B项错误；谷雨与霜降昼夜时长相反，C项正确；芒种与小暑昼夜时长相同，D项错误。故选C项。
二十四节气是历法中表示自然节律变化的特定节令，是我国独有的农业物候历，也是我国优秀传统文化之一。地球绕太阳运行一周为360°，其中春分、夏至、秋分、冬至四节气地球在黄道上的位置分别为0°(360°)、90°、180°、270°。下图示意二十四节气地球在黄道上的位置。读图，回答10～11题。
10．2022年10月23日为霜降节气，该日地球在黄道上的位置为(　　)
A．120° B．165°
C．210° D．285°
11．惊蛰，又名“启蛰”，于公历3月5～6日交节；而谷雨是二十四节气中的第6个节气，于公历4月19～21日交节。从惊蛰至谷雨期间，我国可能发生的地理现象是(　　)
A．济南日照变弱 B．农民收割早稻
C．天气渐渐转暖 D．鸿雁南飞避寒
C
C
解析：第10题，据材料可知，春分、夏至、秋分、冬至四节气地球在黄道上的位置分别为0°(360°)、90°、180°、270°，据图可知，每个节气差15°，则霜降为秋分之后的第二个节气，为210°。第11题，据图可知，从惊蛰至谷雨期间，太阳直射点从南半球到赤道再到北半球，我国太阳高度角增大，太阳辐射增强，天气渐渐转暖。
12．二十四节气是根据太阳在黄道(地球绕太阳公转的轨道)上的位置来划分的。读图，回答下列问题。
(1)说出图中代表春分节气的字母及其日期。
(2)描述地球公转从图中B到C时段北半球正午太阳高度的变化规律。
(3)读图，说出传统上我国划分四季开始的节气。
(4)从我国传统四季中任选一个季节，描述北
京昼夜长短的变化规律。
(5)近几年，人们越来越关注二十四节气，
并在社交软件中纷纷转发关于二十四节气的内
容。下图为某学生发的图片，请说出与此节气
相关的谚语、习俗、诗词等内容。
答案：(1)D。3月21日前后。(2)北半球正午太阳高度逐渐减小，到C点时北半球正午太阳高度达到一年中的最小值。(3)立春、立夏、立秋、立冬。(4)示例：春季：昼渐长夜渐短；立春到春分前昼长小于夜长，春分到立夏昼长大于夜长；春分日昼长等于夜长。(5)示例：清明前后，种瓜点豆等谚语。扫墓、祭祖、踏青、郊游等习俗。“清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂”等诗词。
13．读我国北方某地房屋内朝南窗户的阳光照射示意图(图1)和地球公转示意图(图2)，回答下列问题。
图1
图2
(1)地球运行到A、B、C、D中的______位置时，北半球白昼达最大值。地球运行到A、B、C、D中的___________位置时，全球没有极昼、极夜现象。
(2)地球公转到图中D位置时，正值北半球的________(节气)。此时，正午射进屋内的阳光面积可达一年中最____值。
(3)当墙上的时钟显示为11时时，屋内阳光的影子就已经与窗户垂直，这说明该地的经度大约是_________。
(4)地球从图中A位置公转到B位置期间，该地每天白昼的时间发生的变化是____________。
B
A、C
冬至
大
135°E
越来越长第4课时　正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
课标要点：结合实例，说明地球运动的地理意义。
正午太阳高度的变化
1．太阳高度
(1)概念：太阳高度角的简称，如下图，是太阳光线与地平面的交角，即太阳在当地的仰角。
(2)特点：在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，太阳高度是0°。
2．二分二至日太阳视运动轨迹
下图为北半球某地二分二至日太阳视运动示意图，读图并进行连线。
答案：
3．正午太阳高度变化规律
(1)空间(纬度)变化规律
二分二至日正午太阳高度分布示意图
①夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，如图中折线c所示；
②冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，如图中折线a所示；
③春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中折线b所示；
④由上述可归纳出，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(2)时间(季节)变化规律(以北半球为例)
节气 最大值地区 最小值地区
夏至日 北回归线及其以北各纬度 南半球各纬度
冬至日 南回归线及其以南各纬度 北半球各纬度
二分日 赤道 极点
微思考　1.太阳高度与正午太阳高度相同吗？
提示：太阳高度是线面角，正午太阳高度只是特定时刻(地方时正午12时)的太阳高度。正午太阳高度是某地区一天中最大的太阳高度，但不一定是90° 。如下图所示：
2．某地正午太阳高度最大时，昼最长、夜最短。
提示：位于南北回归线之间的区域，其太阳直射时，正午太阳高度最大，但并不是昼最长、夜最短。
11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好投在乙楼中央挡住乙楼1～3层中部(如下图所示)，该地纬度为31.8°N、经度为117.2°E。
1．12月22日，该地理小组再次观测，发现甲楼阴影投在乙楼的层数，发生了怎样的变化？(地理实践力)
提示：甲楼阴影投在乙楼的层数明显增加，高于原来的1～3层。
2．12月22日之后，甲楼阴影投在乙楼的层数将会怎样变化？(地理实践力)
提示：甲楼阴影投在乙楼的层数将逐渐变小，甲楼影长变短，甚至挡不住乙楼。
3．造成这种变化的主要原因是什么？(综合思维)
提示：太阳直射点的南北移动。
1．纬度变化规律
同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。如下表所示。
日期 太阳直射纬线 正午太阳高度的纬度变化
春、秋分日 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
2.季节变化规律
地区 达全年最大值 达全年最小值
北回归线及其以北地区 夏至日 冬至日
南回归线及其以南地区 冬至日 夏至日
南北回归线之间的地区 赤道至北回归线之间 太阳直射时(一年中有两次太阳直射，达90°) 冬至日
赤道至南回归线之间 太阳直射时(一年中有两次太阳直射，达90°) 夏至日
赤道 春分日、秋分日 冬至日、夏至日
3.正午太阳高度的计算
公式：H＝90°－直射点与所求地点纬度之差。
注：公式中的H为所求的正午太阳高度；若直射点与所求地点同在南半球或者同在北半球，两点纬度差为大数减去小数；若直射点与所求地点分属于南北不同半球，两点纬度差为两点纬度之和。各地正午太阳高度的计算除按公式计算外，利用图示法也非常便捷。如下图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度是：H(A)＝90°－＝90°－(40°－10°)＝60°。
当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度是：H(C)＝90°－＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
若计算出某地正午太阳高度等于零，说明此点在晨昏线上；若小于零，说明此点此时为黑夜。
4．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。夏至日，太阳直射23°26′N；冬至日，太阳直射23°26′S；春、秋分日，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°－两地纬度差计算。
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时的经线即为太阳直射的经线。
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°，即为太阳直射点的经度。
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。
下图为我国某地春分日时正午太阳与头顶夹角示意图。读图，回答1～3题。
1．该地此日正午太阳高度是(　　)
A．28° B．62°
C．90° D．0°
2．该地的地理纬度是(　　)
A．18°N B．28°N
C．32°N D．52°N
3．次日该地正午太阳高度将(　　)
A．变大 B．变小
C．不变 D．不确定
解析：第1题，据图可以算出该地此日正午太阳高度为90°－28°＝62°。第2题，据正午太阳高度计算公式可知，当地纬度为90°－62＝28°(太阳直射点在赤道上)。第3题，春分日过后太阳直射点北移，与28°N的纬度差变小，故该地正午太阳高度将变大。
答案：1.B　2.B　3.A
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
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
太阳高度越大，影子越短；太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变化规律是：日出长正午最短日落长，且日影方向与太阳方向相反。
4．计算楼间距
一般来说，纬度较低的地区，楼间距较近；纬度较高的地区，楼间距较远。解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度，并计算影长。以我国为例(见下图)，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为：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°(如下图)。
我国《中华人民共和国国家标准城市居住区规划设计规范(GB50180－93)》(下称《规范》)规定：“大城市住宅日照标准为大寒日≥2小时，冬至日≥1小时，老年人居住建筑不应低于冬至日日照2小时的标准；在原设计建筑外增加任何设施不应使相邻住宅原有日照标准降低；旧区改造的项目内新建住宅，日照标准可酌情降低，但不应低于大寒日日照1小时的标准。”
因此，如果低于上述标准，则采光权受到侵害无疑，当然最好了解一下所居住的地方是否还有地方性的规定。
当一套住宅居室空间总数超过4个，其中有两个应该获得日照。采光系数最低值卧室、客厅不得小于1%，窗户和地面的面积比应为1比7的比例。窗户的上沿距地面高度不宜低于2米。
1．分析影响建筑物采光和日照的主要因素。(地理实践力)
提示：主要是楼高和正午太阳高度。
2．判断图中①②③分别表示哪一日的正午太阳高度，判断其中决定北京楼间距大小的是哪一个。分析这一天全球正午太阳高度的变化规律。(区域认知、综合思维)
提示：①表示夏至日，②表示春、秋分日，③表示冬至日。其中，③决定北京楼间距的大小。冬至日，全球正午太阳高度自南回归线向南北两侧递减。
2023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。下图为该楼盘平面示意图。读图，回答第1题。
1．若某女士想在4号楼购房，希望全年正午都有太阳照射且单价较低。一般来说，随楼层升高房价相应提高。作为专业置业顾问的你建议她选择的最佳楼层是(tan 34°34′≈0.7，tan 58°≈1.6，tan 81°26′≈6.6)(　　)
A．6楼 B．8楼
C．10楼 D．12楼
解析：要保证全年正午都有太阳照射，只要保证一年中正午太阳高度最小的冬至日可以获得太阳光照即可。该地冬至日正午太阳高度H＝90°－(32°＋23°26′)＝34°34′；南北楼的间距为50米，可以求得4号楼冬至日正午有太阳照射的高度L＝50×tan 34°34′≈35(米)，再由楼高54米可以求出4号楼19米以下的楼层不是全年正午都有太阳照射；每层楼高3米，因此7楼的一部分及其以下楼层不是全年正午都有太阳照射，即8楼及其以上的楼层全年正午都有太阳照射；再由随楼层升高房价相应提高可以判断，满足该女士购房条件(全年正午都有太阳照射且单价较低)的最佳楼层为8楼。故选B项。
答案：B
(2024·安徽马鞍山质检)某地理研究性学习小组在北京市(40°N，116°E) 居民楼楼顶观测太阳，此时，太阳处于正南方位，楼顶上太阳能热水器的集热板接收的太阳辐射达到了一天中的最大值，其倾角为60° (下图)，倾角可自由调整。读图，回答2～3题。
2．此时(　　)
A．北京时间为12时
B．太阳直射点位于南半球
C．当日北京昼长夜短
D．太阳直射点向北移动
3．为了冬至时太阳能热水器的使用效果最好，学习小组建议居民将太阳能集热板(　　)
A．调整朝向 B．不调倾角
C．调大倾角 D．调小倾角
解析：第2题，此时太阳处于正南方位，这说明116°E的地方时为12时，北京时间用的是120°E 的地方时，故A项错误；倾角为60°，表示该纬度(40°N) 正午太阳高度为30°，因此太阳直射点的纬度为20°S ，故B项正确；此时太阳直射点位于南半球，北京昼短夜长，故C项错误；根据已知信息无法判断太阳直射点向南还是向北移动，故D项错误。故选B项。第3题，冬至日正午太阳高度为90°－(40°＋23°26′)＝26°34′，太阳能热水器的集热板与地面的夹角是90°－26°34′＝63°26′，图中太阳能热水器的集热板与地面的夹角是60°，应调大倾角；正午太阳位于正南方向，朝向没有变化，不需调整朝向。故选C项。
答案：2.B　3.C
四季更替和五带划分
1．四季更替
(1)成因
(2)划分(以北半球为例)
类型 天文四季 气候四季
范围 春季 过渡季节 3、4、5月
夏季 白昼最长、正午太阳高度最高的季节 6、7、8月
秋季 过渡季节 9、10、11月
冬季 白昼最短、正午太阳高度最低的季节 12、1、2月
2.五带划分
(1)划分依据：太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。
(2)五带的划分
连一连　请正确连线。
30°N 热带
67°N 南温带
15°N 北温带
35°S 南寒带
70°S 北寒带
提示：
春至细雨如丝，杨花飞舞；
夏则傍流水亭轩，赏芙蓉花开；
秋来隔窗听雨，小扇扑萤；
冬可踏绵柔雪地，聆暗香遁地。
1．诗句中描述的季节更替在我国的北方和南方，哪个表现更明显？(区域认知)
提示：在北方更明显。
2．寒冬腊月，许多东北的老人愿意到海南三亚过冬，主要原因是什么？(综合思维)
提示：海南三亚纬度较低，属于热带，冬季时气温较高。
1．四季和五带的形成
2．五带的划分
3．黄赤交角与五带范围的关系
(1)黄赤交角的度数＝回归线的度数，回归线决定了热带的范围。
(2)极圈的度数＝90°－黄赤交角的度数＝90°－回归线的度数，极圈的度数决定了寒带的范围。
(3)若黄赤交角变化，太阳直射点移动的范围发生变化，则回归线和极圈的度数发生变化，从而导致热带、温带、寒带的范围发生变化。如下表所示。
黄赤交角变化 增大 减小
五带范围变化 热带 扩大 减小
温带 减小 扩大
寒带 扩大 减小
下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节分配示意图。读图，回答1～2题。
1．图示季节分配所属的城市自上而下依次为(　　)
A．北京、广州、武汉、哈尔滨
B．北京、武汉、哈尔滨、广州
C．广州、武汉、哈尔滨、北京
D．广州、北京、哈尔滨、武汉
2．下列关于季节更替的叙述，错误的是(　　)
A．低纬度地区季节更替不明显
B．中纬度地区季节更替明显
C．高纬度地区季节更替明显
D．季节更替表现为昼夜长短和正午太阳高度的季节变化
解析：第1题，纬度越低的地区得到的太阳辐射越多，热量越充足，夏季时间应越长，故夏季时间由长到短的顺序为纬度由低到高的顺序，对应图中应为广州、北京、哈尔滨、武汉。故选D项。第2题，低纬度地区接受太阳辐射较多，热量变化较小，故季节更替不明显；中纬度地区不同季节接受的太阳辐射热量差异明显，季节更替明显；高纬度地区接受太阳辐射较少，温度较低，季节更替不明显；季节更替表现为昼夜长短和正午太阳高度的季节变化。故选C项。
答案：1.D　2.C
读五带分布图，回答3～4题。
3．下列地区四季变化最明显的是(　　)
A．热带 B．北温带
C．北寒带 D．低纬度地区
4．假设黄赤交角为30°，地球上(　　)
A．寒带的范围变大 B．温带的范围变大
C．热带的范围变小 D．寒带的范围不变
解析：第3题，由图可知，热带有阳光直射现象，终年炎热；寒带有极昼极夜观象，终年寒冷；温带既无阳光直射也无极昼极夜现象，四季分明。故选B项。第4题，黄赤交角变大为30°，说明太阳直射点最北可到达30°N、最南到达30°S，因此热带的范围变大，C项错误；极圈的纬度变为60°N和60°S，故寒带的范围变大，A项正确，D项错误；温带的范围缩小，B项错误。故选A项。
答案：3.B　4.A
(2024·重庆检测)我国古代历法按地球公转的方向，将每15°定为一个节气，共有二十四个节气。在国际气象界，二十四节气(下图)被誉为“中国的第五大发明”。读图，回答5～6题。
5．如果把地球公转轨道按春夏秋冬大致均分为四段，则北半球得到太阳辐射最多的一段是(　　)
A．立春到立夏 B．立夏到立秋
C．立秋到立冬 D．立冬到立春
6．天文四季以大气上界的太阳辐射为划分依据，气候四季以气温为划分依据。二者在时间划分上有一定的错位，其主要原因是(　　)
A．东西方历法不同
B．阳历与阴历计时标准不同
C．闰年与闰月的计时方法不同
D．热量的传导过程需要一段时间
解析：第5题，北半球得到太阳辐射的多少，取决于太阳直射点的位置。立夏到立秋，太阳直射点都位于北半球，这个时间段北半球得到太阳辐射最多，B项正确；立春到立夏，太阳直射点从南半球向北半球移动，立秋到立冬，太阳直射点从北半球向南半球移动，这两个时间段北半球获得的太阳辐射均不是最多的，A、C项错误；立冬到立春，太阳直射点都位于南半球，这个时间段北半球得到太阳辐射最少，D项错误。故选B项。第6题，根据题干信息可知，天文四季以大气上界的太阳辐射为划分依据，大气上界获得太阳辐射的多少与纬度以及太阳直射点的回归运动紧密相关。而气候四季以气温为划分依据，结合大气的受热过程可知，到达大气上界的太阳辐射经过大气层的削弱到达地面，使地面温度升高，之后对流层大气吸收地面长波辐射而增温，热量的传导过程需要一段时间，所以天文四季与气候四季在时间划分上有一定的错位，D项正确。这种错位与东西方历法、阳历与阴历的计时标准、闰年与闰月的计时方法等无关，A、B、C项错误。故选D项。
答案：5.B　6.D
课时作业(五)　正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
立冬，是我国二十四节气中的重要节气。北京时间2023年11月8日0时35分23秒，我国进入立冬节气。下图为我国二十四节气示意图。读图，回答1～2题。
1．下列时间段中，太阳直射点在北半球且向北移动的是(　　)
A．小雪→大雪 B．立秋→处暑
C．谷雨→立夏 D．小寒→大寒
2．立冬至冬至期间下列地理景象正确的是(　　)
A．大连日出时间越来越早
B．大连正午室外旗杆影子越来越短
C．大连白昼渐长黑夜渐短
D．大连室内正午采光面积越来越大
解析：第1题，据图及地球运动规律可知，谷雨→立夏，太阳直射点在北半球，且向北移动，C项正确，A、B、D项错误。故选C项。第2题，大连位于北半球。立冬至冬至期间太阳直射南半球，且直射点往南移动，因此大连白昼逐渐变短，日出时间越来越晚，A、C项错误；由于正午太阳高度逐渐减小，正午旗杆影子越来越长，室内正午采光面积越来越大，B项错误，D项正确。故选D项。
答案：1.C　2.D
某学校地理兴趣小组到附近海域一无人海岛(38°N)进行野外考察活动，通过“立竿测影”的方法确定当日太阳直射点纬度。读图，回答3～4题。
3．该兴趣小组采用“立竿测影”的方法测定当日太阳直射点的纬度时，竹竿长度已知，则接下来必须观测和记录的数据是当日竿影最短时的(　　)
A．白昼长度 B．竿影方位
C．北京时间 D．竿影长度
4．该兴趣小组测得当日最短竿影长度与竹竿长度相等，则该日太阳直射点的纬度为(　　)
A．7°N B．7°S
C．17°S D．17°N
解析：第3题，正午太阳高度角公式：H＝90°－(当地纬度±太阳直射点的纬度)，(太阳直射点与当地属于同一半球时用－，不同半球用＋)，tan H＝竹竿长度/当日最短竿影的长度。由材料可知，当地纬度为38°N，竹竿长度已知，观测到当日最短竿影的长度就可以计算出正午太阳高度角，从而可得出太阳直射点的纬度，D项正确。测定当日太阳直射点的纬度与当日最短竿影方位、北京时间、白昼长度无关，A、B、C项错误。故选D项。第4题，若该兴趣小组测得当日最短竿影长度与竹竿长度相等，则该地的正午太阳高度角为45°；根据正午太阳高度角的计算公式，代入数据，可计算出该日太阳直射点的纬度为7°S，B项正确，A、C、D项错误。故选B项。
答案：3.D　4.B
太原市(37°54′N,112°33′E)某中学地理研学小组在校园的操场竖立一竹竿，观察竹竿影子朝向和长短的变化(见下图)，图中实线表示不同时刻竹竿的朝向和影长。读图，回答5～7题。
5．当竹竿影长最短时，北京时间约(　　)
A．10时48分 B．11时30分
C．12时48分 D．12时30分
6．由此推测，该日(　　)
A．太阳直射点向北移动 B．太阳直射点向南移动
C．昼短夜长 D．昼长夜短
7．若该研学小组连日观测竹竿影子朝向和长短的变化，可以印证地球公转的地理意义有(　　)
①正午太阳高度的变化　②当地所处的气候带　③一日内昼与夜的交替　④当地所处的季节
A．①② B．③④　
C．②③ D．①④
解析：第5题，根据题干可知，太原市的经度是112°33′E，北京时间为120°E的地方时，两地的经度相差约7.5°，时间相差约30分钟。120°E位于太原以东，时间要早，所以当竹竿影长最短时，太原市的地方时为12时，则北京时间约为12时＋30分钟＝12时30分。故选D项。第6题，读图可知，日出时竹竿影子朝向西北方向，说明该日太原市日出东南方向，则日落西南方向，故太阳直射南半球，是北半球冬半年，该日太原昼短夜长，C项正确，D项错误。由于无法确定日期，所以不能确定太阳直射点向北或向南的移动方向，A、B项错误。故选C项。第7题，观测竹竿影子长短的变化可以反映正午太阳高度的变化，属于地球公转产生的地理意义，①正确。竹竿影子朝向和长短的变化无法直接反映当地所处的气候带，②错误。一日内昼与夜的交替是地球自转产生的地理意义，③错误。观测竹竿影子朝向的变化可以反映当地所处的季节，属于四季的变化，也是地球公转产生的地理意义，④正确。故选D项。
答案：5.D　6.C　7.D
(2024·江苏南通检测)我国古代人民根据日月运行位置和天气及动植物生产等自然现象，把一年平分为二十四等份，这就是二十四节气。二十四节气能反映季节的变化，指导农事活动。二十四节气是中华文明的结晶，已被列入世界非物质文化遗产。读图，回答8～9题。
8．下图中最能示意立冬这天南通(约32°N)太阳视运动的是(　　)
9．下列各组节气中，南通的昼夜时长恰好相反的两个节气是(　　)
A．立春、立冬 B．惊蛰、寒露
C．谷雨、霜降 D．芒种、小暑
解析：第8题，立冬，北半球昼短夜长，日出东南，日落西南。A、B项图中，日出东北、日落西北，A、B项错误。从二十四节气图中可以看出，立冬位于秋分和冬至正中间，因此可以推出此时太阳直射点大致位于赤道和南回归线正中间，即12°S附近。通过计算可知，此时南通(32°N)的正午太阳高度约为46°，C项正确，D项错误。故选C项。第9题，南京冬至和夏至昼夜时长恰好相反，所以昼夜时长恰好相反的两个节气应满足的条件：一个在夏半年，一个在冬半年，距离冬至日或夏至日的时间差一致。立春与立冬昼夜时长相同，A项错误；惊蛰与寒露昼夜时长相同，B项错误；谷雨与霜降昼夜时长相反，C项正确；芒种与小暑昼夜时长相同，D项错误。故选C项。
答案：8.C　9.C
二十四节气是历法中表示自然节律变化的特定节令，是我国独有的农业物候历，也是我国优秀传统文化之一。地球绕太阳运行一周为360°，其中春分、夏至、秋分、冬至四节气地球在黄道上的位置分别为0°(360°)、90°、180°、270°。下图示意二十四节气地球在黄道上的位置。读图，回答10～11题。
10．2022年10月23日为霜降节气，该日地球在黄道上的位置为(　　)
A．120° B．165°
C．210° D．285°
11．惊蛰，又名“启蛰”，于公历3月5～6日交节；而谷雨是二十四节气中的第6个节气，于公历4月19～21日交节。从惊蛰至谷雨期间，我国可能发生的地理现象是(　　)
A．济南日照变弱 B．农民收割早稻
C．天气渐渐转暖 D．鸿雁南飞避寒
解析：第10题，据材料可知，春分、夏至、秋分、冬至四节气地球在黄道上的位置分别为0°(360°)、90°、180°、270°，据图可知，每个节气差15°，则霜降为秋分之后的第二个节气，为210°。第11题，据图可知，从惊蛰至谷雨期间，太阳直射点从南半球到赤道再到北半球，我国太阳高度角增大，太阳辐射增强，天气渐渐转暖。
答案：10.C　11.C
12．二十四节气是根据太阳在黄道(地球绕太阳公转的轨道)上的位置来划分的。读图，回答下列问题。
(1)说出图中代表春分节气的字母及其日期。
(2)描述地球公转从图中B到C时段北半球正午太阳高度的变化规律。
(3)读图，说出传统上我国划分四季开始的节气。
(4)从我国传统四季中任选一个季节，描述北京昼夜长短的变化规律。
(5)近几年，人们越来越关注二十四节气，并在社交软件中纷纷转发关于二十四节气的内容。下图为某学生发的图片，请说出与此节气相关的谚语、习俗、诗词等内容。
答案：(1)D。3月21日前后。(2)北半球正午太阳高度逐渐减小，到C点时北半球正午太阳高度达到一年中的最小值。(3)立春、立夏、立秋、立冬。(4)示例：春季：昼渐长夜渐短；立春到春分前昼长小于夜长，春分到立夏昼长大于夜长；春分日昼长等于夜长。(5)示例：清明前后，种瓜点豆等谚语。扫墓、祭祖、踏青、郊游等习俗。“清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂”等诗词。
13．读我国北方某地房屋内朝南窗户的阳光照射示意图(图1)和地球公转示意图(图2)，回答下列问题。
图1
图2
(1)地球运行到A、B、C、D中的______位置时，北半球白昼达最大值。地球运行到A、B、C、D中的________________位置时，全球没有极昼、极夜现象。
(2)地球公转到图中D位置时，正值北半球的______(节气)。此时，正午射进屋内的阳光面积可达一年中最____值。
(3)当墙上的时钟显示为11时时，屋内阳光的影子就已经与窗户垂直，这说明该地的经度大约是______。
(4)地球从图中A位置公转到B位置期间，该地每天白昼的时间发生的变化是________________。
答案：(1)B　A、C　(2)冬至　大　(3)135°E　(4)越来越长
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