第7讲　地球的公转（二）

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积 累 必备知识——基础落实 赢得良好开端
一、正午太阳高度的变化
1.太阳高度和正午太阳高度
太阳光线与地平面之间的夹角（即太阳在当地的仰角），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 值出现在正午，称为正午太阳高度（如图乙所示）。
【特别提醒】
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°。只有在南北回归线之间才会有正午太阳高度为90°的现象。
2.正午太阳高度的纬度变化规律
同一时刻，正午太阳高度由太阳 所在纬度向南北两侧递减。
（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。
【特别提醒】
（1）同一纬线上正午太阳高度相等。
（2）同一日期，与直射点所在纬度距离相等的两条纬线上正午太阳高度相等。
（3）距离太阳直射点所在纬线越近的地点，正午太阳高度越大。
（4）极点上的正午太阳高度等于直射点的纬度数。
3.正午太阳高度的季节变化规律
二、四季和五带
1.四季的更替
（1）四季的成因：一年中 和昼夜长短的季节变化。
（2）四季的划分
① eq \a\vs4\al\c1(天文,四季) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(夏季：一年中白昼较长、正午太阳高, 度较大的季节,冬季：一年中白昼较短、正午太阳高, 度较小的季节,春季和秋季：冬夏两季的过渡季节))
②北温带许多国家的四季：3、4、5月为 ，依次类推，每三个月为一个季节。
2.五带的划分
（1）五带成因：一年中昼夜长短和正午太阳高度随 的变化而变化。
（2）五带划分：
【高效速记】 不同温度带的季节变化
四季更替最明显的是温带。热带地区有阳光直射现象，长夏无冬；寒带地区有极昼、极夜现象，长冬无夏，四季更替不明显。
提 升 关键能力——能力突破 掌握解题技法
关键能力一 正午太阳高度的分布和应用
【典题精研】
[典例1] [2020·天津卷，14～15]图1为我国某地一住宅小区示意图，图2中四个方向的阴影分别为小区内某栋住宅楼二至日8：00 和16：00的日影。读图文材料，回答（1）～（2）题。
（1）该小区最可能位于（ ）
A．北京 B．银川 C．杭州 D．海口
（2）小区内各住宅楼楼高一致，休闲广场被楼影遮挡面积最大的时段是（ ）
A．夏至日8：00～12：00
B．夏至日12：00～16：00
C．冬至日8：00～12：00
D．冬至日12：00～16：00
[图解思路]
[答案] （1） （2）
[感悟核心素养]
【考点精析】
一、正午太阳高度的变化规律
1.看直射点的位置，比较正午太阳高度大小
记忆口诀“远小近大”：即距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则正午太阳高度越大。
2.看直射点的移动，确定正午太阳高度的变化
记忆口诀“来增去减”：即直射点向本地所在纬线移来，正午太阳高度增大，移去则减小。如下图所示：
3.看区域位置，归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律
4.看纬度位置，总结正午太阳高度的年变化幅度
（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23.5°增大到47°），赤道上为23.5°，回归线上为47°。
（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47°）。
（3）极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小（由47°减小到23.5°），极圈上为47°，极点上为23.5°。
二、正午太阳高度的计算
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。如下图所示：
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°。
三、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最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
2.判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
3.确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
（1）北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
（2）南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
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，夏至日日影最短；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，冬至日日影最短；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）。
5.计算楼间距、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，两楼之间的最短距离应大于L＝ eq \f(h,tan H) （H：冬至日正午太阳高度）。
6.计算热水器的安装角度
如上图所示，集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度角互余，当α＋H＝90°时，热水器使用效果最佳。
【题组精练】
读正午太阳高度年变化幅度图（极夜期不考虑负值），回答1～2题。
1.满足①至②区间变化幅度的最大纬度范围为（ ）
A．23.5°～66.5° B．0°～23.5°
C．66.5°～90° D．0°～90°
2.①处不可能（ ）
A．四季分明
B．二至日正午太阳高度相同
C．半年极昼，半年极夜
D．全年昼夜平分
[2021·山东卷，12～13]某日，小李在某地（110°E，40°N）广场游玩时，发现广场平面图中的指向标模糊不清（图a）。他通过观测广场石柱影子的长度和方向（图b），确定了平面图的指向标。据此完成3～4题。
3.该广场平面图的指向标应该是图c中的（ ）
A．① B．② C．③ D．④
4.一周后的相同时刻，小李再次测量发现该石柱的影长变长，则第二次观测日期可能在（ ）
A．2月16日前后 B．5月8日前后
C．8月20日前后 D．11月10日前后
关键能力二 四季更替及五带划分
【典题精研】
[典例2] 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。据此完成（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
[图解思路]
[答案] （1） （2）
[感悟核心素养]
【考点精析】
1.四季与二十四节气图
（1）关于夏至或冬至对称的节气，北半球同一地点昼夜长短相同，正午太阳高度相同，日出日落方位相同，如小暑与芒种，立夏与立秋，小雪与大寒，寒露与惊蛰等。
（2）关于春分或秋分对称的节气，北半球同一地点昼夜长短相反，日出日落方位不同，如惊蛰与清明，立春与立夏，处暑与霜降等。
2.地球运动规律的季节变化
【题组精练】
[2021·北京卷]下图示意北纬27°附近部分地点某年的平均气温。读图完成第1题。
1.某地理小组连续多日在该纬线附近同一地点用木杆测量正午太阳高度角，记录的木杆影长数值先增大、后减小。该小组测量影长的时间段是（ ）
A．立春—惊蛰 B．芒种—小暑
C.白露—寒露 D．大雪—小寒
气候学上通常以候平均温度（每5天的平均气温）来划分四季。候温>22 ℃为夏季，