1、1“昼夜分布与太阳高度”专题一、考点扫描 二、知能构建 1.黄赤交角与太阳直射点的移动 黄赤交角是地球自转的赤道平面与公转的黄道平面之间的夹角。由于黄赤交角（23.5）的存在，加之地球自转轴的北端始终指向北极星附近，使得太阳直射点在南北回归线之间有规律地往返运动，从而引起昼夜长短、正午太阳高度的周年变化，使得太阳辐射在地表有规律地季节变化（形成四季）和纬度变化（形成五带） 。具体如图 1 所示。 *正确把握黄赤交角的几何关系 对于黄赤交角的把握，关键是理解图 2 中几组数据间的关系。 =黄赤交角=回归线的纬度数=1/2 太阳直射点的移动范围=极昼（夜）的最大纬度跨度范围=1/2 热带范围。 =
2、90-2=北（南）温带范围。 =90-极圈的纬度数=1/2 晨昏线的纬向移动角度范围=北（南）寒带的范围。 *黄赤交角的地理意义 （1）太阳直射点的回归运动。由于黄赤交角的存在，地球在绕日公转过程中，使得太阳直射点在南北回归线之间作有规律的回归运动，周期为一个回归年（365 日 5 时 48 分） 。因此，可根据具体日期推断出太阳2直射点的纬度，进而能确定太阳直射点所在的南北半球和移动的方向。若太阳直射点的移动速度是匀速的，那么每个月的移动速度大约是 8 个纬度，每移动一个纬度需要 4 天。 （2）五带的分布。黄赤交角的大小决定着太阳直射点的移动范围、移动速度和五带的范围大小。若黄赤交角变大，
3、则太阳直射点移动范围、移动速度变大，热带、寒带范围变大，温带范围变小；若黄赤交角变小，则反之。 （3）四季的形成与气候的影响。若黄赤交角为零，则太阳始终直射赤道，不会有太阳直射点的南北移动，地球上将不存在四季的更替现象，也不会形成地中海气候、热带季风等气候。 2.昼夜长短的变化 *昼夜长短的纬度分布及变化规律（表 2） *昼夜长短的计算 （1）根据昼弧或夜弧的长度进行计算：昼长时数=昼弧度数/15 （2）根据日出或日落时间进行计算：昼长时数=（12-日出时间）2=（日落时间-12）2 （3）根据分布特点进行计算：同纬度各地的昼长相等，夜长相等。南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布，即北半球
4、各地的昼长（夜长）与南半球同纬度数的夜长（昼长）相等。 3.极昼（极夜）范围的确定 图 3 中，晨昏线由 AOB 向 MON 摆动过程中（春分日到夏至日）极昼范围由北极点向低纬扩展，其范围是与晨昏线相切的纬线度数，其它变3化过程以此类推。 出现极昼（极夜）的起始纬度 =90-（ 为太阳直射点纬度） 。4.太阳高度和正午太阳高度 *太阳高度：太阳光线与地平面的夹角 空间分布规律：以太阳直射点为中心向四周呈同心圆递减（如图 4、图 5 所示） 。 特征：直射点的太阳高度为 90；以直射点为圆心成同心圆状向外递减；最外圈的大圆的太阳高度若为 0，即为晨昏圈；太阳直射点所在经线地方时为 12 时，该经
5、线上各点太阳高度均为当日正午太阳高度。 时间变化规律：在极昼期间，极点上的太阳高度在一日之内几乎没有变化，其高度等于太阳直射点的纬度（如图 6 中的虚线甲） 。非极点地区，一天中太阳高度角经历了日出时为 0正午时最大日落为 0黑夜时（小于 0）日出时为 0的循环变化过程（如图 4 中的实线乙），这个变化周期就是一个太阳日，即昼夜更替的周期，等于 24 小时。 *正午太阳高度：地方时 12 点时的太阳高度 （1）正午太阳高度的计算：H=90-（：直射点与所求点的纬度差） 。 其中当所求地点与太阳直射点在同一南北半球时，该纬度之差即为所求点与直射点纬度差的绝对值；不在同一南北半球时，该纬度差为二者
6、纬度数之和。 （2）正午太阳高度的分布规律。 4纬度分布规律：从太阳直射点所在纬线向南北两侧递减（如图 7所示） 。 夏至日，从北回归线向南北两侧递减。北回归线及其以北地区的正午太阳高度达一年中的最大值；赤道及南半球的正午太阳高度达一年中的最小值。 冬至日，从南回归线向南北两侧递减。南回归线及其以南地区的正午太阳高度达一年中的最大值；赤道及北半球的正午太阳高度达一年中的最小值。 春、秋分日，从赤道向南北两侧递减。赤道上的正午太阳高度达一年中的最大值。 季节变化规律：由于太阳直射点的回归运动，使地球表面各地在一年之中与直射点的纬度差始终处在变化之中，因此各地一年中正午太阳高度也在变化之中。图 8
7、 为部分纬度正午太阳高度的季节变化情况。 （3）正午太阳高度的应用。 确定地方时：当某地太阳高度达一天中的最大值，即日影最短时，当地的地方时是 12 时。 确定纬度：当测得某日的正午太阳高度，并查到该日太阳直射点的纬度位置，就可以根据公式 H=90- （：直射点与所求点的纬度差）来计算出该地纬度。 计算太阳能热水器集热板与地平面的夹角及变化：为了最大限度地利用太阳能，应使太阳能热水器集热板与太阳光线保持垂直，如图 9所示。太阳能热水器集热板与地面的夹角 =90-H=（：直射5点与安装太阳能热水器的当地的纬度差） 。 计算楼间距：南北平行的两幢楼房，为了使易被遮光楼房的底层获得充足的阳光，在设计
8、两幢楼房的间距时，需要计算好它们的楼间距。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。在计算楼间距时，往往依据当地冬至日的正午太阳高度来计算遮光楼房的影长，即为楼间距。 以我国北回归线以北地区为例，如图 10，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 =h?cotH。 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。 判断日影长短及方向：太阳直射点上，物体的日影为零。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。 三、图像突破 1.日照图的判读 日照图是考查
9、地球运动知识的最理想载体，在近年的试题中，其呈现方式也趋向多样化，有时是整体的图像信息，有时是局部的图像信息。对于不同类型、不同形态的日照图，根据晨昏线在地球上的位置、走向及其与其它点、线、面的关系，可以解决许多有关地球运动的问题。 *多角度认识日照图 日照图中的经纬网（线）因视角的不同而形状不同，从而衍生出千姿百态的经纬网（线） ，增加了判读难度。判读经纬网（线）的关键在于6沿着经线、纬线将“变形”的经纬网（线）还原到平时熟悉的形状。这项能力的培养关键在于平时的训练，对经纬网（线）应从立体的角度去看，而不是简单地将其看成平面图。需确定如下几个关键点：太阳直射点（昼半球的中心点） 、南北极点、
10、晨昏线纬线的切点、晨昏线和赤道交点。 （1）视野范围解读。选取一个位置进行视野分析：顺着太阳光线和纬线平行的方向正视昼半球，视线如图 11 中视角所示，从视野范围来看，视线正对赤道并和纬线平行，能够观察到南北极点和晨昏线与赤道交点的半球范围。如视角光照图所示，B、C 在正视经线（太阳直射经线）上，N、S、E、F 在视野边缘上。 （2）360观察日照图。如图 12 所示，从北极附近侧俯视左边的日照图得到右边的立体图。图 13 从 360全方位的不同角度视线下的变式图。解答日照图题型要能够熟练地进行图图转换，这是关键一步。 *把握晨昏线（圈）的特点 在图 14 的晨昏线（圈）示意图中，可以看出晨昏
11、线（圈）具有以下几个特征：晨昏线上太阳高度角为 0；晨昏圈平分地球，是过地心的大圆；晨昏圈平分赤道；晨昏圈平面与太阳光线垂直；晨昏线自东向西移动（15/小时） ；晨线与昏线的分界点地方时为 0 点或 12 点；晨昏线与经线的夹角变化范围为 023.5，二分日与经线圈重合，二至日时与经线夹角为 23.5；晨昏线与纬线圈的夹角变化范围为 66.590，二至日与极圈相切。 *日照图判读的一般步骤 7（1）确定地球的自转方向：若图 15 中 AB 为晨线，则地球呈逆时针方向自转，中心为北极点；若 BC 为晨线，则地球呈顺时针方向自转，中心为南极点。 （2）确定地方时：经过赤道与晨线交点的那条经线上的地
12、方时为 6时，经过赤道与昏线交点的那条经线上的地方时为 18 时。 （3）确定日期和季节：晨昏线与某一经线圈重合，可判定这一天为3 月 21 日或 9 月 23 日前后；晨昏线与南北极圈相切，北极圈内出现极昼现象，是 6 月 22 日前后，北极圈内出现极夜现象，是 12 月 22 日前后。 （4）确定太阳直射点的纬度：若与晨昏线相切的纬线的纬度为 ，则太阳直射点的纬度等于 90-（南北纬视具体情况而定） 。 （5）确定昼夜长短：某地的昼长等于该地所在纬线圈与晨线和昏线两交点之间昼弧所跨的时间数，夜长等于该地所在纬线圈上夜弧所跨的时间数。 （6）确定日出日落时间：某地的日出时间就是该地所在经线与
13、晨线的交点上的时间，日落时间就是该地所在经线与昏线的交点上的时间。某地日落日出时间的计算公式是 12昼长/2。 （7）确定极昼（夜）的范围：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（夜）现象。 2.等太阳高度线图的判读 等太阳高度线是指把太阳高度角相等的各点连接成线，反映某一时刻太阳高度的全球分布，其实质是以太阳直射点为中心的俯视图，如图16 所示。判读时首先能够进行图图转换，如图 16 转换为图 17，其次还8需掌握如下判读要点。 （1）太阳高度等值线从中心点（90 度）向四周呈同心圆状递减。 （2）0为晨昏线，在直射点所在经线西侧的为晨线，东侧的为昏线 。 （3）
14、中心点 P 所在经线是太阳直射经线，地方时为 12 点，以西地区为上午时间，以东地区为下午时间；中心点所在纬线是太阳直射纬线，正午太阳高度从该纬线向南北两侧递减。 （4）同一经线上，太阳高度差等于纬度差；同一纬线上（赤道除外），太阳高度差小于经度差；赤道上，太阳高度差等于经度差。 （5）由于太阳直射点所在经线上太阳高度南北跨度为 180，因此昼半球上太阳直射点所在经线的纬度跨度也是 180，如图 16 中，A 点到 B 点所跨的纬度为 180。 3.太阳视运动轨迹图的判读 太阳视运动，即由于地球在作自西向东的自转运动，使得地球上的人们看到的太阳一天中总体在作自东向西的运动。由于太阳直射点在南北
15、移动，因此太阳视运动的轨迹因时因地而不同。 *非极昼区的太阳视运动特点 图 18 反映的是北回归线到北极圈之间的某地在二分二至日的太阳视运动轨迹图。如图，两分日太阳直射赤道，太阳正东升、正西落；太阳直射赤道以北时，太阳东北升、西北落；太阳直射赤道以南时，太阳东南升、西南落。正午时，全年太阳的方位在观测者以南。若某地在南回归线至南极圈之间，则反之。 9图 19 反映的是赤道地区在二分二至的太阳视运动轨迹图。如图，全年太阳的运动轨迹都和地平圈垂直，二分日，太阳正东升、正西落；冬至日太阳东南升、西南落；夏至日太阳东北升、西北落。正午时，太阳在观测者的正南还是正北，需要看直射点的纬度。 只要抓住日出、
16、正午、日落时太阳所处的位置，就能大致勾勒出太阳运动的轨迹，不同日期的太阳轨迹是平行的，太阳上中天时达到正午太阳高度，地方时为 12 点，位置在观测点的正北、南或天顶。 *极昼区的太阳视运动特点 （1）若在北极点，太阳始终在天空中按逆时针方向作平行于地平面的视运动，太阳高度等于此日太阳直射点所在的纬度数，如图 20，南半球则相反。 （2）若在北极圈至北极点之间的地区出现极昼现象，太阳视运动是这样的：子夜（0 点）太阳从正北地平面或地平面以上的地方升起。按顺时针方向运动到正午（12 点）时，太阳位于正南天空中。之后，太阳又落到从正北地平面或地平面以上的地方，如图 21、图 22。 若在南极点，太阳
17、平行于地平面的视运动是按顺时针方向运动的。若在南极圈至南极点之间的地区出现极昼现象，则子夜（0 点）太阳位于正南，正午（12 点）太阳位于正北，按逆时针方向作视运动。极夜地区，无太阳视运动。 四、方法提炼 1.地理计算中的“对称思维法”及其应用 高考试题中涉及到地理计算，由于计算中一般将地球当成正球体，10且做匀速运动，所以地球运动中有不少呈对称的规律，故形成了地理计算中的“对称美” 。灵活运用对称规律可以帮助迅速解题。 【例 1】 （2010 年高考?四川卷）图 23 是某日同一经线日出时刻（地方时）随纬度变化图。图内三条曲线，其中有一条是正确的。请阅读正确的曲线，回答问题。 若图 24 表
18、示 6 月 22 日状况，则南纬 4050地区的夜长约为： A.15 小时16 小时 20 分 B.17 小时19 小时 20 分 C.19 小时 20 分21 小时 20 分 D.22 小时 40 分23 小时 20 分 解题思路：6 月 22 日，北极圈上有极昼现象，即日出时间为 0 时，所以可排除最下面一条曲线；6 月 22 日，北纬 30的昼长约为 14 小时，所以该纬度的日出时间为 12-（14 小时 /2）=5 时，再对照图中日出时间，就可以确定正确的曲线为最上面一条曲线；北（南）半球的昼长与南（北）半球的夜长是相等的，图中北纬 50的日出时间约为 3 时 50 分，所以它的昼长约为 16 小时 20 分；北纬 40的日出时间约为 4 时 30 分，所以它的昼长约为 15 小时，即南纬 4050的夜长约为 15 小时16小时 20 分。因此，选项 A 正确。 方法提炼：此题的解答过程中涉及两点对称规律，一是某地日出、日落的地方时关于正午（地方时 12 点）对称，二是关于赤道对称的两条纬线，其昼夜长短状况相反，即北半球的昼长等于南半球的夜长。 除以上两点对称规律外，地理计算中涉及的对称规律的还有：关
