新高考适用2024版高考地理一轮总复习第1部分自然地理第2章宇宙中的地球第4讲地球的公转及其地理意义考点3正午太阳高度的变化四季与五带课件

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第四讲　地球的公转及其地理意义考点三　正午太阳高度的变化、四季与五带
1.正午太阳高度的变化规律(1)概念读图，完成下列内容。结合图示信息可知：太阳高度(角)是太阳光线与地平面的交角；正午太阳高度是______________________________。
【名师提醒】　太阳高度与正午太阳高度1．太阳高度是线面角，一天中有无数个；正午太阳高度只是特定时刻(地方时正午12时)的太阳高度，一天中只有一个。2．正午太阳高度是一天中最大的太阳高度，但不一定是90°；只有在南北回归线及其之间的地区才有正午太阳高度为90°的现象。
(2)正午太阳高度的纬度变化规律正午太阳高度从太阳直射点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。
(3)正午太阳高度的季节变化规律
2.四季更替和五带划分(1)成因由于昼夜长短和__________________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。太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律______，据此可划分五带。
研析考题 · 明方向
(2022·浙江6月选考)我国某中学生在学校附近通过天文观测，绘制出北极星光线与正午太阳光线之间夹角α的年变化曲线，下图为该曲线示意图。据此完成(1)～(2)题。(1)符合“昼变短，夜比昼长”条件的时段是(　　)A．甲至乙 B．乙至丙 C．丙至丁 D．丁至戊
(2)丙日，对应的北极星光线和正午太阳光线位置关系正确的是(　　)A．① B．② C．③ D．④
[解析]　 第(1)题，北极星光线与地面的夹角即当地纬度，且北极星在正北天空，光线是全年不变的。正午太阳光线与地面的夹角即当地正午太阳高度角，我国冬至日各地正午太阳都位于正南天空，且太阳高度全年最低，即冬至日北极星光线与正午太阳光线之间的夹角α全年最大，随着正午太阳高度增加，北极星光线与正午太阳光线之间的夹角α会变小。则甲为冬至(前一年)，乙为春分，丙为夏至，丁为秋分，戊为冬至。“昼变短，夜比昼长”是秋分日到冬至日的现象，故选D。第(2)题，据上题的分析，①地纬度为20°N，则夏至日正午太阳高度应为87.5°，A错误。②地纬度为58°N，我国纬度最高为53°33′N，B错误。③地纬度为36°N，夏至日正午太阳高度应为77.5°，C正确。④地纬度为30°N，夏至日正午太阳高度应为83.5°，D错误。
1.正午太阳高度变化规律的判断(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，则正午太阳高度增大，移去则减小。如图所示：
(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°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。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′)。③极圈以内地区：设定极夜为0，纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
【特别提示】　正午太阳高度的年变化幅度在南北回归线之间的地区，正午太阳高度的年变化幅度ΔH＝23°26′＋φ(φ中为当地纬度)；在回归线与极圈之间的地区，正午太阳高度的年变化幅度恒为46°52′；从极圈到极点之间的地区，设定极夜为0，正午太阳高度的年变化幅度从46°52′逐渐降低至23°26′。
【知识拓展】　太阳高度的周日变化(1)未出现极昼或极夜现象的地区，太阳直射北半球时，日出、日落都偏北(太阳从东北升起，西北落下)；太阳直射南半球时，日出、日落都偏南(太阳从东南升起，西南落下)；太阳直射赤道时，日出正东、日落正西。在此过程中，总是从日出到正午太阳高度逐渐变大，正午时太阳高度最大，正午过后太阳高度逐渐变小。
(2)出现极昼的地区(除极点外)一天内太阳不落，正午太阳高度最大，0点(24点)太阳高度最小。因此若位于北半球，太阳升落方位均为正北；若位于南半球，太阳升落方位均为正南。
(3)极昼期间的极点一天内太阳高度不变。
2．正午太阳高度的计算方法公式：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°26′S)正午太阳高度H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
【方法技巧】　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，太阳直射23°26′N；冬至，太阳直射23°26′S；春、秋分，太阳直射赤道。方法三：根据某地正午太阳高度，用公式计算太阳直射点的纬度。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。
3．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。北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；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(无日影)。
(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＝h·ct H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算热水器的安装角度集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度角互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳。
【方法技巧】　光照图的判读1．确定光照图中地球的自转方向(1)看经度的分布变化特点：东经度增大或西经度减小的方向为地球自转方向；顺地球自转方向，经度数变大为东经度，经度数变小为西经度。(2)看南、北极点的标识：通常“N”代表北极点，“S”代表南极点，按“北逆南顺”定自转方向。(3)看海陆分布状况：通过海陆分布，可确定南北极点的位置，进而确定自转方向。
3．抓住光照图中的“五点”(1)晨线与赤道的交点所在经线的地方时为600。如上图中C点。(2)昏线与赤道的交点所在经线的地方时为1800。如上图中A点。
(3)晨线与昏线在北半球的交点，也是晨(昏)线上最北的点，如图中的D点。当该点为0：00时，其北方为极昼；当该点为12：00时，其北方为极夜。晨线与昏线在南半球的交点，也是晨(昏)线上最南的点。当该点为0：00时，其南方为极昼；当该点为12：00时，其南方为极夜。(4)太阳直射点：日心和地心的连线与地球表面的交点(如上图中B点)。太阳直射点上的太阳高度为90°，地方时为12：00。
4．理解光照图中的“点线关系”(1)晨昏线与纬线相切于晨昏线的纬度最高点。晨昏线与赤道相互平分。(2)只在春分日和秋分日时，晨昏线为南北走向，即晨昏线与经线圈重合(如下面图一)；太阳直射北半球时，晨线为西北—东南走向(如下面图二中AB)，昏线为东北—西南走向；太阳直射南半球时，晨线为东北—西南走向，昏线为西北—东南走向。
图一　晨昏线与经线圈重合，判断为二分日
图二　晨昏线与极圈相切，判断为二至日
(3)晨昏线最北点到北极点的纬度差＝晨昏线最南点到南极点的纬度差＝直射点到赤道的纬度差＝直射点的纬度度数。(4)太阳直射点的纬度与切点的纬度之和始终等于90°(互余)。
5．牢记光照图中的“面面关系”“角度关系”(1)二至日时晨昏圈平面与赤道面的夹角为66°34′。(2)二分日时晨昏圈平面与赤道面的夹角为90°，晨昏圈平面与某一经线圈所在平面重合。(3)目前，地球公转轨道面与赤道面呈23°26′的夹角。(4)二至日，晨昏圈与地轴夹角为23°26′。(5)二分日，晨昏圈与地轴夹角为0°。(6)地球公转轨道面与地轴夹角为66°34′。
1．(2023·山东等级考)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(1)～(2)题。
(1)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(2)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
[解析]　第(1)题，图b中北京时间为12：10，根据某地经度为东经110°，故当地地方时为11：30，图中石柱的影子应该指向西北方，即可得出正北方，因此可推知图a中指向标为图c中的②。第(2)题，根据图b中石柱高度和影子长度，可利用三角函数推算地方时11点半的太阳高度约为60°多，故该日的正午太阳高度也在60°左右。该地纬度为北纬40°，其春秋分的正午太阳高度为50°，可以推知该日太阳直射点在赤道以北；再根据题意“一周后影子变长”，说明时间很短，太阳直射点移动幅度不大且向南移动。因此该日期夏至日之后，秋分之前，选项中属于该范围的是8月20日前后。
2．(2023·山东沂水一中期末)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(1)～(3)题。
(1)圭的末端应指向(　　)A．正东 B．正南 C．正西 D．正北(2)与北京古观象台相比，河南省登封市古观象台(34°N,113°E)圭表的观测时间应 (　　)A．推后且表影较长 B．提前且表影较短C．推后且表影较短 D．提前且表影较长
(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[解析]　第(1)题，由材料可知，圭表是通过正午日影长度确定节气的天文仪器。北京古观象台(40°N,116°E)的圭表位于北回归线以北，全年正午太阳位于上中天南侧，所以正午日影朝正北，D正确。
第(2)题，与北京古观象台(40°N，116°E)相比，河南省登封市古观象台(34°N,113°E)圭表的经度偏西3°，所以正午时间比北京正午时间晚12分钟，所以观测时间应推后。因登封的纬度比北京纬度低，全年正午太阳高度角比北京大，所以表影较短。故选C。第(3)题，黄赤交角大小直接影响太阳直射点在赤道南北的摆动范围，决定南北回归线的纬度位置。若黄赤交角变小，则回归线纬度变低。相比变小前冬至日太阳直射点纬度变低，北京正午太阳高度增大，影长变短，A错误。夏至日太阳直射点纬度变低，北京正午太阳高度变小，影长变长，B正确。二分日太阳仍然直射赤道，影长无变化，C、D错误。
(2023·江苏无锡质检)“九九消寒图”是我国民间记日游戏，也是一种中国传统文化习俗，是一幅双钩描红书法“亭前垂柳珍重待春风”。每字九划，九字共八十一划，从冬至开始每天按照笔画顺序填充一个笔画，每过一九填充好一个字，“九尽桃花开”，春回大地。图a为九九消寒图，图b为太阳直射点在地球表面移动示意图。据此完成1～2题。
1．“九九消寒图”中“珍重”期间，无锡(　　)A．昼夜长短差值不断增大B．日出时间不断提前C．正午太阳高度角不断变小D．正午时照进室内阳光的面积不断扩大2．“九尽桃花开”时(　　)A．南极附近有极昼现象B．太阳直射点位于①②之间C．东北平原春耕开始D．北印度洋满载石油的船只顺风顺水
[解析]　第1题，根据“九九消寒图”可知，“珍重”期间是五九到六九期间，即冬至日之后的45天到54天之间，太阳直射点在南半球，向北移动，无锡昼夜长短差值不断缩小，A错误；白昼逐渐增长，日出时间不断提前，B正确；正午太阳高度角不断变大，C错误；正午时照进室内阳光的面积不断缩小，D错误。第2题，“九尽桃花开”时，是冬至后81天，时间在春分前，此时南极附近有极昼现象，A正确；太阳直射点位于④⑤之间，B错误；东北平原纬度较高，春耕时间在5月左右，C错误；没有表明北印度洋船只的航行方向，因此无法判断是否顺风顺水，D错误。
(2023·四川绵阳联考)2020年东京奥运会推迟于2021年7月23日～8月8日在日本东京举行，我国运动员苏炳添成功晋级男子100米决赛，中央五套节目组8月1日现场录制了苏炳添9时训练准备决赛的场景，如下图所示。据此完成3～5题。
3．照片中苏炳添的影子朝向(　　)A．东北方 B．西南方C．东南方 D．西北方4．2020年东京奥运会期间(　　)A．地球公转速度逐渐变慢B．晨昏圈与纬线圈的夹角变大C．东京昼夜长短差值变大D．悉尼的正午太阳高度变小
5．对于东京市民而言，与8月1日昼夜时长最相似的日期是(　　)A．10月 1日 B．9月 20日C．5月12日 D．3月21日
[解析]　第3题，由所学知识可知，8月1日太阳直射北半球，此日的东京日出东北，9时太阳位于东南方，苏炳添的影子应朝向西北。第4题，分析可知，2021年7月23日～8月8日，太阳直射点位于北半球且向南移动，且未到赤道，晨昏圈与纬线圈的夹角变大，B正确；地球公转速度逐渐变快，A错误；东京昼夜长短差值变小，C错误；悉尼的正午太阳高度变大，D错误。第5题，根据昼夜长短变化规律可知，与8月1日东京昼夜时长最相似的日期应大致与8月1日关于夏至日对称，经计算可知，该日期为5月12日前后，C正确。
(2023·湖南五市十校联考)图a为某中学地理兴趣小组观测日落位置年内变化示意图，α为图b中甲地观测到的年内日落位置变化最大角。据此完成6～7题。
6．甲地P、Q两日正午太阳高度角之差是(　　)A．23°26′ B．46°52′C．20° D．40°7．比较这两日日出地方时数值的大小，并指出Q日晨线过该地的走向(　　)A．P日大于Q日　西北—东南B．Q日大于P日　西北—东南C．P日大于Q日　东—西南D．Q日大于P日　东北—西南