第05讲 地球公转及其地理意义（课件）-2025年高考地理一轮复习课件

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第二章 地球的宇宙环境
第5讲 地球公转及其地理意义
01 地球公转的特征 知识梳理·基础回归 知识点01 地球公转的基本特征 知识点02 黄赤交角及其影响 核心突破·技能提升（核心提炼+真题典例+题型归纳） 考点1 地球公转示意图的判读 考点2 太阳直射点判读 02 昼夜长短的变化 知识梳理·基础回归 知识点 昼夜长短的变化 核心突破·技能提升（核心提炼+真题典例+题型归纳） 考点1 昼夜长短的变化规律 考点2 昼夜长短的计算 03 正午太阳高度的变化、季节更替与五带划分 知识梳理·基础回归 知识点01 正午太阳高度 知识点02 正午太阳高度的变化规律 知识点03 四季更替 知识点04 五带划分 核心突破·技能提升（核心提炼+真题典例+题型归纳） 考点1 正午太阳高度的判读规律 考点2 正午太阳高度的应用 热点应用 01 太阳视运动 02 地球运动与生产生活
知识点1 地球公转的基本特征
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
如果以其他恒星作为参照物，1年的时间长度为365日6时9分10秒，称为恒星年，这是地球公转的真正周期
地球公转一周的时间是1年；如果以太阳作为参照物，1年的时间长度为365日5时48分46秒，称为回归年。
30.3km/s
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。
思考：北半球夏半年日数186天，冬半年179天，为什么？
【参考答案】近日点位于冬至日偏东位置，远日点位于夏至日偏东位置。夏半年公转速度慢，耗时长，导致夏半年日数长；冬半年公转速度快，耗时短，导致冬半年日数短。
利用地球公转速度判断季节:每年7月初，地球到达远日点，公转速度慢，此时为北半球夏季。每年1月初，地球到达近日点，公转速度快，此时为北半球冬季。当地球公转速度慢时，是北半球的夏季，当地球公转速度快时，是北半球的冬季。
知识点2 黄赤交角及其影响
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，地球自转平面黄赤交角：黄道面与赤道面之间的夹角目前其大小为23°26′
地球公转轨道面(黄道平面)
相互关系：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引起太阳直射点在南北回归线之间往返运动
黄赤交角→太阳直射点的南北移动→引起昼夜长短和正午太阳高度的变化→导致季节变化和五带形成。
②决定了五带的范围如果黄赤交角变大……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_______。
考点1 地球公转示意图的判读
(1)公转方向的判读——看南极上空还是北极上空
从南极上空看，公转方向为顺时针；从北极上空看，公转方向为逆时针。
(2)先判断“二至”再判断“二分”
①看太阳位置：太阳位于椭圆右焦点，则右侧为近日点(接近冬至日)，左侧为远日点(接近夏至日)。②看地轴的指向：地轴北端“左倾左冬，右倾右冬”，即地轴北端向左倾斜，左面为冬至，向右倾斜，右面为冬至。③看太阳直射点的位置：连接太阳光线与地心，可以看出太阳直射点所在的半球，从而区分冬季和夏季。确定了二至点后，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）
（2022·浙江1月选考）摄影爱好者在南半球某地朝西北固定方向拍摄太阳照片，拍摄时间为K日及其前、后第8天的同一时刻。图左为合成后的照片，图右为地球公转轨道示意图。完成下面小题。
1．K日地球位置位于图右中的（    ）A．① B．② C．③ D．④
阅读图文材料，结合知识，K日前后八天同一时刻太阳位置重合，证明K日前后八天的两个日期关于至日对称，说明K日即冬至日或夏至日，但是材料中显示拍摄的是西北方向，故太阳直射的是北半球，因此K日应为太阳直射北回归线当日，为夏至日
观察右图，①处于近日点1月初，对应的②③之间为远日点7月初，结合地球公转方向，②为夏至日，故选择B。
考点2 太阳直射点判读
（1）太阳直射点的回归运动
①回归线之间，一年内直射两次回归线上，一年内直射一次回归线以外, 太阳不直射②春分至秋分，太阳直射点在北半球；秋分至次年春分，太阳直射点在南半球；③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。④北半球夏半年:春分→夏至→秋分；冬半年:秋分→冬至→次年春分；南半球情况相反
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② 给出日期或范围，判断直射点的移动方向③ 给出日期，推算直射点纬度思考：五一劳动节太阳直射的半球位置？此时直射点向哪个方向移动？五一劳动节时太阳直射北半球，太阳直射点向北移动
（3）太阳直射点位置的判断方法
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°。
(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。
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。
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。
（2021·江苏卷）图为2016年12月8日游客在悉尼（33°55＇S，150°53＇E）15时15分拍摄的照片。据此回答问题。
2．该日悉尼的正午太阳高度角大约是（ ）A．32° B．58° C．66° D．79°
题型01 地球公转速度
地球公转轨道的特殊性，导致地球在绕日公转运动中，地球公转的角速度和线速度一直处于变化状态。因此，地球上不同日期的太阳日长度随地球公转速度变化也存在着一定程度的变化。下图为地球绕日公转轨道示意图，甲为公转轨道上一点。据此完成下面小题。
1．地球公转到甲位置时，地球太阳日（ ）A．公转弧长小于59′B．周期大于24小时C．每一单位时刻变短D．与恒星日差3分56秒
【解析】1．读图结合已学可知，地球公转位于甲位置时，地球位于近日点，与地球公转的平均速度相比较，地球绕日公转至近日点时，地球公转速度最快，因此太阳日转过的弧长大于平均度数59'，一个太阳日的时间周期将变长，即太阳日大于24小时，B正确，A错误；太阳日时间周期变长，则单位时刻（时、分、秒）也将变长，C错误；甲位置时太阳日时间周期变长，则与恒星日时长差值大于3分56秒，D错误。故选B。
2．与实际时刻相比，当地球处于甲位置时（    ）A．12时太阳方位偏东B．日出时间偏晚C．12时太阳方位偏西D．日落时间偏晚
【解析】2．结合上题分析可知，地球公转位于甲位置时，太阳日将变长，因此与实际时刻相比，日出、日落时间将偏早，B、D错误；因太阳日时长变长，以日常12时观察太阳，本地已过12时，因此太阳方位应偏西，A错误，C正确。故选C。
题型02 地球公转示意图判读
北京时间2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，进入预定轨道，航天员乘组状态良好。
3．神舟十七号载人飞船发射时，地球位于公转轨道的（ ）A．①～②B．②～③C．③～④D．④～①
【解析】3．二分二至日的判读遵循“左斜左冬，右斜右冬”的规律，图中的地轴向右倾斜，所以右侧的③是秋分日，9月23日前后；④是冬至日，12月22日前后；根据地球公转方向可知，①是春分日，时间在3月21日前后；②是夏至日，时间在6月22日前后；根据材料信息及所学知识可知，神舟十七号载人飞船发射日期为10月26日，该日处于秋分日与冬至日之间，即图中③与④之间，C正确，ABD错误。故选C。
4．从神舟十七号载人飞船发射时起，从地方时来看，大约再过多长时间全球为同一天（ ）A．8小时46分B．9小时36分C．8小时14分D．9小时24分
【解析】4．材料信息表明，神舟十七号载人飞船发射时间为北京时间（120°E的地方时）26日11：14，与180°经线相差60°，根据经度每相差1°，时间相差4分钟可知，相差4：00，根据东加西减原则，经计算可知，此时180°经线的地方时为26日11：14+4：00＝26日15：14，从地方时来看，再过8小时46分，180°的地方时为26日24：00时，即全球均为26日，A正确，BCD错误。故选A。
题型03 太阳直射点规律
下图示意2023年10月2日苏州天平山山顶观测到的日出景象。在“火烧云”的衬托下，太阳从远方上海中心大厦、上海环球金融中心、金茂大厦处缓缓而上。根据计算，要使得“上海三件套”与天平山、太阳出现在同一直线，一年只有两次机会。完成下面小题。
5．据材料推断（ ）A．拍摄者镜头朝向东偏北方向B．该日苏州与上海同时日出C．此时太阳直射点位于北半球D．国庆期间苏州日落逐渐提前
【解析】5．根据所学知识可知，9月23日太阳直射点在赤道，10月2日为直射点向南移动过赤道后9天，到达南半球，故C错误；该日北半球昼短夜长，国庆期间直射点继续南移，北半球昼越来越短，日出逐渐推后，日落逐渐提前，日出东偏南方位，要拍摄日出景观镜头需朝向东偏南，故A错误，D正确；苏州和上海纬度不同，故日出不同时，故B错误，所以选D。
6．要想再次拍摄该日出景象，应选择的拍摄日期为（ ）A．次年3月12日前后 B．当年10月11日前后C．次年9月14日前后 D．当年12月13日前后
6．根据所学知识可知，想要再次拍摄到该日出景观，太阳直射点必须相同，由上题分析可知，当太阳直射点再次位于赤道以南、且距离赤道相距9天的位置时就可以拍摄到，而太阳下次直射赤道的时间为3月21日，故下次拍摄时间为3月12日前后，故A正确；10月11日，是该日后9天，太阳距离赤道相距18天的距离，故B错误；9月14日虽然距离9月23太阳直射赤道相距9天，但是直射点在北半球，故C错误；12月13日是距离直射南回归线9天，直射点已经远离赤道，故D错误，所以选A。
知识点 昼夜长短的变化
同一纬线圈，被晨昏线分为昼弧与夜弧。一个地方的昼夜长短的关系，可以这个地方所在纬线上的昼弧和夜弧所占的比例关系来表示。同一纬线上，昼弧+夜弧=360°昼弧=夜弧， 则昼夜等长；昼弧＞夜弧，则昼长夜短；昼弧＜夜弧，则昼短夜长。
北半球夏至日(6月22日前后)，太阳直射23° 26′N，北半球昼长夜短，纬度越高昼越长，北极圈及其以北出现极昼现象。南半球相反。
（2）昼夜长短季节变化
北半球冬至日(12月22日前后)，太阳直射23° 26'S，北半球昼短夜长，纬度越高昼越短。北极圈及其以北出现极夜现象。南半球相反。
春秋分日，太阳直射赤道，全球昼夜平分
自春分日起，极昼极夜从_______处开始；一年中，极点的极昼时长为_______；一年中，极圈的极昼时长为_______。
1) 昼夜长短的判读——看“弧长”晨昏线把所经过的纬线圈分割成昼弧和夜弧。同一纬线圈上，若昼弧长于夜弧，则昼长夜短，反之昼短夜长；赤道上全年昼夜等长。2) 昼夜长短状况——看“位置”①太阳直射点的位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。如下图所示：②太阳直射点的纬度与出现极昼极夜的最低纬度互余。
（3）昼夜长短的判断方法——“三看”
①春分日，直射赤道，全球昼夜平分
③夏至日，直射23°26′N，北半球昼长达全年最长，北极圈及其以北出现极昼，南半球相反
②3.21-6.22，直射点北移，北半球昼渐长，夜渐短
⑤秋分日，直射赤道，全球昼夜平分
④6.22-9.23，直射点南移，北半球昼渐短，夜渐长
⑦冬至日，直射23°26′S，北半球昼长达全年最短，北极圈及其以北出现极夜，南半球相反
⑥9.23-12.22，直射点南移，北半球昼渐短，夜渐长
⑥12.22-3.21，直射点北移，北半球昼渐长，夜渐短
规律1： 太阳向哪个半球(南、北)移动，哪个半球昼将变长，夜将变短。
考点1 昼夜长短的变化规律
规律2：太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且越向该半球高纬昼越长夜越短，与直射点半球位置有关，与太阳直射点的移动方向无关。
规律3：同纬度地区昼夜长短相同。规律4：南北半球纬度数相同的地区昼夜长短“对称”分布，即北半球各地的昼长与南半球相同纬度的夜长相等。
思考：下图中C、D两点的昼长有什么关系？B、D两点的昼长又有什么关系？
规律5：由赤道到极圈，纬度越高，昼夜长短的年变化幅度增大。赤道处全年昼夜平分，昼夜长短年变化幅度为0；极圈内则为24小时。推得：同一天，昼长与12小时相差越大的地点纬度越高；纬度越高的地点昼长与12小时相差越大。
规律6：极昼（极夜）的起始纬度＝90°－太阳直射点的纬度。纬度愈高，极昼（极夜）出现的天数愈多。太阳直射点向北移，北极点周围极昼范围变大；太阳直射点向南移，南极点周围极昼范围变大。
规律7：春、秋分日全球各地均昼夜等长，且距春分（秋分）日越近的日期，昼夜差值越小，且昼长越接近12小时。
规律8：若同一地点的两日期关于春秋分日对称，直射点纬度数值相同，但南北半球相反，这两日期昼夜情况相反；若同一地点的两日期关于二至日对称，直射点纬度相同（同一纬度），这两日期的昼夜情况相同，正午太阳高度及日出日落方位都相同。
规律9：日出早于地方时6:00，日落地方时晚于18:00，昼长夜短，与直射点同一半球；日出晚于地方时6:00，日落地方时早于18:00，昼短夜长，与直射点不在同一半球。
太阳直射点的半球位置决定昼夜长短状况，太阳直射点的移动方向决定了昼夜长短的变化趋势。利用“同一天，昼长与12小时相差越大的地点纬度越高”可判断各地的纬度高低，但无法进行南北排序；利用昼长对各地进行南北排序需要知道大致日期来判断南北半球的昼夜情况。
（2023·海南卷）对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。左图为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。右图为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成下面小题。
1．观测当日（ ）A．甲地昼长夜短 B．乙地昼短夜长C．甲地昼长大于乙地D．甲乙两地昼夜等长
（2021·全国甲卷）2011年日本福岛核泄漏事件之后,德国宣布逐步放弃核电而重点发展光伏发电。下图示意2014年某日德国电力总需求和电力净需求的变化(电力净需求量=电力总需求量一光伏发电量)。据此完成下面小题。
2．图中所示这一天所在的月份是（ ）A．3月B．6月C．9月D．12月
（1）根据昼弧夜弧计算
昼长时数=昼弧所跨经度数/ 15°夜长时数=夜弧所跨经度数/ 15°
考点2 昼夜长短的计算
（2）根据日出日落时间计算
①昼长＝日落时间－日出时间(这里的日出时间、日落时间不必要求是地方时，但日出时间、日落时间所用的时间要统一，如都是北京时间或都是伦敦时间)。②昼长时数＝(12：00－日出地方时)×2＝(日落地方时－12：00)×2。③夜长时数＝(日出地方时－0)×2＝(24：00－日落地方时)×2。
同一地点的日出地方时+日落地方时=24小时
（3）特殊地点的昼长确定
①赤道上：昼长＝夜长＝12 h。②极昼区：昼长＝24 h，夜长＝0。 极夜区：昼长＝0，夜长＝24 h。
（4）利用规律进行计算
①同一纬线上各点昼夜状况、日出和日落时间相等。②南、北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布，即北半球各地的昼长(夜长)与南半球同纬度地区的夜长(昼长)相等。例如，30°N的昼长等于30°S的夜长，如上图。
（5）利用日期的对称性计算
① 某一地点关于二至日对称的两个时间（如A点和B点），太阳直射点位于同一个位置，两个时间的昼长________。② 某一地点关于二分日对称的两个时间（如B点和C点）,太阳直射点位于不同半球，但纬度数相同。B的昼长______C的夜长。
根据日出日落时间计算昼长时要注意，公式“昼长＝日落时间－日出时间”中时间系统要统一，“日落时间”和“日出时间”可以同为区时，也可同为地方时；公式“昼长＝(12：00－日出时间)×2＝(日落时间－12：00)×2“”夜长时数＝(日出时间－0)×2＝(24：00－日落时间)×2”中“12：00”“24：00”“0”都是地方时，同一时间系统才能直接加减，所以，公式中的“日出时间”“日落时间”应为地方时。海拔高的地方，站得高看得远，因此，日出时间会偏早于同纬度地区平地。
（2023·北京卷）图为亚洲局部地区海平面气压分布图（图中为北京时间），读图完成下面小题。
3．最可能在钓鱼岛见到日出的是（ ）A．① B．② C．③ D．④
钓鱼岛位于123°E，其地方时与北京时间相差不大。图①为6月8日08:00，钓鱼岛昼长夜短，日出早于6点，此时已日出；图②为7月8日05:00，钓鱼岛昼长夜短，日出早于6点，05:00可能在钓鱼岛见到日出；图③为9月4日05:00，接近秋分日，钓鱼岛昼长略长于12小时，应此略早于6点日出，05:00距离6:00相差1小时，此时还未日出；图④为4月8日08:00，钓鱼岛昼长夜短，6点前就已日出。故选B。
（2022·天津卷）一位摄影爱好者在我国某山拍摄日出照片，下图是他在不同时间拍摄的两幅照片。回答下列小题。
4．该地这两天的昼长大约是（ ）A．12小时和8小时 B．13小时和11小时C．14小时和10小时D．16小时和8小时5．推测该山可能是（ ）A．山东泰山 B．海南五指山 C．安徽黄山 D．四川峨眉山
题型01 昼夜长短分布规律
下图为我国某中学生在手机APP上查询到的“当地实时太阳位置与日出日落相关信息图”。读图完成下面小题。
1．图中被方框遮挡的月份以及该同学所在地最有可能是（ ）A．3月 北京B．9月 成都C．3月 上海D．9月 武汉
【解析】1．观察图中的日出日落时间，日出时刻为05:48，日落时刻为18:10，昼长夜短，太阳应直射北半球，9月28日太阳直射南半球，由此排除B、D两项；再由日出时刻:05:48，日落时刻:18:10，得出当地正午时间为11:59，由于我国使用的时间都为北京时间，说明该地位于120°E以东附近，结合四地经度(北京:东经115.7°-117.4°，中心位于东经116°25'29"；上海:东经120°51'-122°12'；成都:东经102°54'~104°53'；拉萨:东经91°06')推知，只有上海与该经度相符合，所以C项较为符合，排除A项。故选C。
2．该时刻可能是北京时间（ ）A．7:00B．10:00C．12:00D．15:00
【解析】2．首先，根据日出时间05:48和日落时间18:10计算该地的昼长。昼长=日落时间-日出时间18:10-05:48=12小时22分钟。由于昼长接近12小时，且日出时间早于6点，因此可以推断该地位于北半球且接近春分日。 接下来，分析太阳高度角与北京时间的关系，该同学最有可能位于上海，说明当地时间与北京时间相差不大，此时此地太阳高度角为50.06°，方位角为东偏南39.4°，说明太阳位于东南天空。考虑到日出方位东偏北4°，说明太阳此时在东南天空时，地方时应该接近上午最中间的两个小时，即8:00-10:00，选项中给出的时间只有10:00较为符合，因此B项较为符合，排除ACD三项。故选B。
题型02 昼夜长短计算
北京时间2024年2月10日（农历大年初一）7时10分，小明同学在海南著名景点五指山（19°N，110°E）观看日出，并拍摄了日出的壮观景象。据此完成下面小题。
3．该日，五指山的昼长最接近（ ）A．9小时55分B．10小时15分C．11小时10分D．12小时20分
【解析】3．2024年2月10日五指山日出时，北京时间（120°E的地方时）为7时10分，则五指山（110°E）的地方时为7:10－（120°－110°）×4 =6:30，则该日五指山的昼长约为（12:00－6:30）×2=11小时，最接近11小时10分，C正确，ABD错误。所以选C。
4．小明同学计划在同一年、同一地点、同一时刻再次拍摄五指山日出景观，其日期应选择在（ ）A．4月22日前后B．5月2日前后C．11月3日前后D．12月13日前后
【解析】4．一年中在同一地点同一时刻再次拍摄到同样的日出景观，说明这一天的昼长和2月10日的昼长相同，所以两次拍摄日期太阳直射点的纬度位置相同，应该关于夏至日或冬至日对称，2月10日距离夏至日大约4个月零12天，则6月22日之后的4个月零12天，也就是11月3日前后太阳直射点的纬度与2月10日大致相同，C正确，ABD错误。所以选C。
太阳直射点的位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且该半球纬度越高白昼越长；直射点所在半球的极点周围出现极昼现象。另一半球则昼短夜长，且纬度越高，夜越长。
太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势。直射点向哪个半球移动，哪个半球的昼就变长、夜变短（昼长随直射点来增去减）。
太阳直射点向北移动时，北半球各地昼变长，夜变短，夏至日昼最长夜最短，南半球相反；太阳直射点向南移动时，北半球各地昼变短夜变长，冬至日昼最短夜最长，南半球相反。
离春秋分日越近，昼长越接近12小时
利用日出、日落时间计算：白天，日出、日落时间关于正午12点对称；夜间，日出、日落时间关于0点(或24点)对称；上午时长＝下午时长；前半夜时长＝后半夜时长。①昼长时数＝(12－日出地方时)×2＝(日落地方时－12)×2＝日落时间－日出时间。②夜长时数＝日出地方时×2＝(24－日落地方时)×2。日出地方时＝12－昼长/2＝夜长的一半。
正午太阳高度的变化、季节更替与五带划分
知识点1 正午太阳高度
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。
一天中，日出、日落时太阳高度=0°，正午时太阳高度最大。太阳高度日变化图判读：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）。
④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。⑥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。
Η=90°-当地与直射点的纬度差
β为当地纬度δ为直射点纬度
例子：当太阳直射10°N时，A(42°N)、B(23°26′N)、C(23°26′S)三地正午太阳高度的计算过程。
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；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。③春秋分日，由赤道向南北两侧递减；夏至日，由23°26′N向南北两侧递减；冬至日，由23°26′S向南北两侧递减。
知识点2 正午太阳高度的变化规律
①回归线之间：正午太阳高度最大值为90°，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值
②回归线上：正午太阳高度最大值为90°，一年中只有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值
③回归线至极点之间：正午太阳高度最大值小于90°，一年中只有一个正午太阳高度最大值。
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南回归线至南极圈之间和北回归线至北极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)。③南极圈以南和北极圈以北：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′。（90°-X+23°26′）
①天文四季根据昼夜长短和正午太阳高度的变化而划分的四季。夏季就是一年内白昼最长、正午太阳高度最大的季节冬季就是一年内白昼最短、正午太阳高度最小的季节春季和秋季是冬、夏季节的过渡季节②气候四季北温带的许多国家对气温的统计进行划分春季：3、4、5月；夏季：6、7、8月秋季：9、10、11月；冬季：12、1、2月
③我国传统四季 中国传统上，以“四立”作为四季的起点，即立春作为春季的开始，立夏作为夏季的开始，立秋作为秋季的开始，立冬作为冬季的开始。 ④欧美国家四季 欧美国家一般以二分二至作为四季的划分。春分作为春季的开始，夏至作为夏季的开始，秋分作为秋季的开始，冬至作为冬季的开始。
春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相莲，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。
相邻两个节气间隔半个月即15天，可根据“二分二至”日计算其他节气对应的日期
由于黄赤交角的存在，导致太阳直射点在南北回归线之间移动，造成各纬度存在热量差异，形成五带。
（1）“远小近大”规律
同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两侧递减；距离太阳直射点越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大；距离太阳直射点越远(纬度差越大)，正午太阳高度越小。
考点1 正午太阳高度的判读规律
（2）“来增去减”规律
太阳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。
同一纬线上正午太阳高度相同。
与太阳直射点所在纬线纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同(如右图所示)。
（2022·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。
1．棚内正午地面遮阴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
2．仅支撑柱高度增加1米，则棚内正午地面最大遮阴带（    ）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
当某地的太阳高度达这一天中的最大值时，是当地地方时12点。当某地日影达一天中最短时，是当地地方时12时。
考点2 正午太阳高度的应用
为了获得更充足的太阳光照，房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。①在北回归线以北地区正午太阳位于正南，因此房屋坐北朝南②在南回归线以南地区正午太阳位于正北，因此房屋坐南朝北可以把直射点当成正午太阳，直射点位于当地以北，正午太阳位于正北；直射点位于当地以南，正午太阳位于正南；直射点位于当地，正午太阳位于头顶。利用正午太阳方位也可帮助判断阴坡和阳坡
（3）确定当地的地理纬度
当太阳直射点位置一定时，两地纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度，可判断该地区纬度大小。
（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）确定楼间距、楼高
了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例，见右图，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＝hctH
（6）计算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，使太阳光与集热板成直角。其倾角和正午太阳高度角的关系为α＋h＝90° ，安装倾角α=当地与直射点的纬度差。一年内调整的幅度等于所在地正午太阳高度角的年变化幅度。
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。
（2021·福建卷）1997年以来，宁夏闽宁镇从一片“干沙滩”逐步发展为“金沙滩”。2012年闽宁镇开始发展光伏大棚、光伏发电等光伏应用产业，未来将利用“照射光线自动跟踪”技术，让光伏面板始终保持与太阳光线垂直，以提高光能利用效率。据此完成下面小题。
3．若应用“照射光线自动跟踪”技术，与6月1日相比，闽宁镇7月1日光伏面板（ ）A．正午影子长度较长B．跟踪调整时长较短C．仰角移动幅度较小D．水平转动角度较大
(2021·山东卷)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1)。他通过观测广场石柱影子的长度和方向(图2)，确定了平面图的指向标。据此完成下面小题。
4．该广场平面图的指向标应该是图2c中的 (　 　)A．① B．②C．③ D．④
该广场位于110˚E，当北京时间12：10时，当地地方时为11：30
当地地方时为11：30，太阳位于南偏东，石柱影子朝北偏西方向，因此图2c中②的指向标正确。
5．一周后的相同时刻，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
该地位于40˚N，当太阳直射点位于赤道上时，该地正午太阳高度为50˚，根据图中石柱高度和影长可以算出此时太阳高度大于60˚，大于春分日的正午太阳高度50˚，说明太阳直射点在北半球。2月16日和11月10日前后，太阳直射在南半球；影长变长，说明正午太阳高度减小，太阳直射点向南移，5月8日前后，太阳直射点向北移；8月20日前后，太阳直射在北半球且向南移，该地正午影子变长。
题型01 正午太阳高度的变化规律
图1示意我国某地二分二至日时的正午太阳高度，其中a-β=2°，图2示意该地夏至日北京时间15:00拍摄的某停车场景观，此时汽车车头与身影方向一致，停车位与道路垂直。完成下面小题。
1．该地最可能位于（ ）A．海口市B．上海市C．北京市D．哈尔滨市
【解析】1．由图1可看出该地夏至日的正午太阳高度最大，可判断该地位于北回归线以北地区，排除海口市，A错误；春秋分的正午太阳高度与夏至日的正午太阳高度相差α，根据正午太阳高度H=90°—|纬度差|，可得出α≈23.5°；根据材料α—β=2°，可知β≈21.5°，即该地冬至日正午太阳高度为21.5°，因此该地纬度=90°—21.5°—23.5°=45°，最可能位于哈尔滨市，D正确，北京位于40°N，上海位于31°N，BC错误。故选D。
2．根据该日停车场中的车影朝向，可知（ ）A．车头的朝向为西北方B．图中道路为西南—东北走向C．车影面积为一日最小D．车影将向车头右侧方向移动
【解析】2．图2示意该地夏至日北京时间15:00时拍摄的某停车场景观，此时该地太阳位于西南天空，车影朝向东北方向，故车头的朝向为东北方向，A错误；车影与图中道路走向大致垂直，因此图中道路为西北—东南走向，B错误；当地正午时车影面积最小，哈尔滨位于120°E以东，此时已过正午，车影面积不是最小，C错误；15:00时过后，太阳向正西方向移动，车影方向应由东北向正东方向移动，即车影将向车头右侧方向移动，D正确。故选D。
题型02 正午太阳高度的应用
城市高大建筑的玻璃幕墙因反射太阳光常对居民造成一定的干扰。小明家坐北朝南，南北通透，每年有半年时间正午时分面临“两个太阳”（除南面太阳照射外，玻璃幕墙从北面反射阳光到室内，玻璃幕墙只考虑平面反射），如图所示，完成下面小题。
3．小明家可能位于我国的（ ）A．鄱阳湖平原B．黄土高原C．东北平原 D．四川盆地
【解析】3．由图可知，南面幕墙高100米，小明家位置高50米，楼间距50米，太阳辐射将从南面幕墙反射至小明家。由图可知，当正午太阳高度在0°～45°时，南面玻璃幕墙可反射阳光到室内，当太阳高度大于45°时，太阳光就反射不到小明家。由上述分析可知，小明家冬半年才能被反射光照到，可以推出该地两分日正午太阳高度为45°，得到当地纬度为45°左右，四个选项中只有东北平原的纬度在45°N左右，C正确，ABD错误，故选C。
4．同学小丽家住宅与小明家住在同一栋楼，楼层相同，户型相同，每天正午时分面临“两个太阳”的时间比小明家稍后（玻璃幕墙东西向比住宅楼窄很多），则小丽家位于小明家的（ ）A．东面B．南面C．西面D．北面
【解析】4．正午稍后，太阳往西移。反射光应该往东移，结合材料可知，小丽家位于小明家的东面，A正确，BCD错误，故选A。
同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点向南北两侧递减；离直射点距离越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大。（近大远小）
太阳直射点向某地所在的方向移来时，该地的正午太阳高度逐渐增大；太阳直射点远离某地时，该地的正午太阳高度逐渐减小。（来增去减）
正午太阳高度角H=90°-太阳直射点纬度和当地纬度的纬度差；纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度
确定地方时：当某地太阳高度达一天中最大值时日影最短，地方时是12时。
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。
判断物影长短及方向：正午太阳高度越大，物影越短，正午太阳高度越小，物影越长，且物影方向背向太阳。
确定当地的地理纬度；确定楼间距、楼高，以我国为例，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＝hctH；太阳能热水器的倾角α=纬度差=90°-h=90°-(90°-纬度差)=所求点与直射点的纬度差（同减异加），一年内调整的幅度：等于所在地正午太阳高度角的年变化幅度。
（2023·湖南卷）非洲冰鼠是啮齿类食草动物，夜伏昼出，不冬眠，不囤积食物，常通过晒太阳或蜷缩等方式应对寒冷。在非洲南部某山地（29°33′S，29°14′E）海拔2800米处的缓坡上，某科研团队对非洲冰鼠群体的活动规律进行观测。下图示意连续几日观测的平均结果。据此完成下面小题。
1．北京时间15：00左右，非洲冰鼠冬季晒太阳的地点最可能位于该山地的（ ）A．东北坡 B．西北坡C．东南坡 D．西南坡
（2023·山东卷）某文化广场（37°N，105°E）上的十二生肖石像均匀排列成圆形，生肖鼠位于正北方，小明在圆中心竖立一根细杆，以观察太阳周日视运动变化。图示意夏至日两个时刻的杆影指向。完成下面小题。
2．该地夏至日地方时16：00时，杆影指向（ ）A．生肖虎 B．生肖虎与兔之间C．生肖兔 D．生肖兔与龙之间
北京时间9:20杆影指向正西，当地经度为105°E，此时当地地方时应为8:20，太阳位于正东，一天之中太阳方位关于地方时12:00（正南，该地37°N的正午太阳一直位于正南）对称，8：20与12：00相差3h40′，得到与8：20关于正午对称的时刻为15：40，地方时15：40的太阳位于正西
地方时16:00太阳应位于西北方向，杆影应指向东南，读图可知，生肖虎 、生肖虎与兔之间均在东北方向， 生肖兔在正东，只有生肖兔与龙之间在东南
3．11月至次年2月，一日内被杆影指向的生肖石像个数最多为（ ）A．5个B．6个C．7个D．8个
11月至次年2月，太阳直射南半球，当地日出东南、正午太阳在正南、日落西南，昼短夜长
杆影日出指向西北、正午指向正北、日落指向东北，因此一日内被杆影转过的角度小于180°，指向的生肖石像个数少于6个，最多为5个
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。太阳视运动图的三个关键：日出日落方位、正午太阳的方位、正午太阳高度
在晨线上看到的是日出，在昏线上看到的是日落。在右图中，由于 A位于B的正东方向，故B地所见太阳位于正东方；A位于B´的正西方向，故B´地所见太阳位于正西方。
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。
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）
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）
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直射点位于当地以南，正午太阳在正南；直射点位于当地，正午太阳在头顶；直射点位于当地以北，正午太阳在正北。
只能是正北、正南或头顶
时南时北
太阳视运动图能反映当日的正午太阳高度，故要去求正午太阳高度。计算正午太阳高度的方法： Η=90°-当地与直射点的纬度差
太阳视运动绘制：根据光照图或材料判断出日出、日落时太阳方位；根据当地纬度位置、日期判断正午时太阳方位；计算正午太阳高度；三点连曲线即成视运动轨迹。
太阳周日视运动轨迹——春秋分日
太阳周日视运动轨迹——夏至日
太阳周日视运动轨迹——冬至日
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。因此若位于北半球，太阳升落方位均为正北；若位于南半球，太阳升落方位均位于正南。
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，并且一天内太阳高度不变。在南极点看到太阳沿纬线自东向西（逆时针）水平移动；在北极点看到太阳沿纬线自东向西（顺时针）水平移动。
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。
二维简图画法(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) 确定三点（日出、日落、正午）后绘制轨迹。
正东→东北→正北→西北→正西
正东→东南→正南→西南→正西
东南→正东→东南→正南→西南→正西→西南
（6）太阳周日视运动轨迹图——二维简图
东南→正东→东北→正北→西北→正西→西南
①影长的变化根据太阳高度的大小判断影长。日出、日落时影长最长，日出之后缩短，正午时最短，之后变长，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。以北半球中纬度为例，分析如下：
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
② 北半球夏半年直射点以南地区杆影图
③ 北半球冬半年杆影图
地平面以上部分太阳视运动轨迹占一半，正东升正西落:昼夜等长
日出东南方，日落西南方——北半球冬季，南半球夏季
日出正东，日落正西——春分和秋分
地平面以上部分太阳视运动轨迹所占部分较多：昼长夜短
地平面以上部分太阳视运动轨迹所占部分较少：昼短夜长
根据太阳视运动图中的太阳日出日落方位可以判断地面的东方和西方，进而可以确定南方和北方
（2023·北京卷）某校开展“时空智能，因融至慧”跨学科主题学习系列活动。结合2023年6月10日文化和自然遗产日，同学们展示了有关二十四节气的作品。图是学生设计创作的网页截图。读图完成下面小题。
4．二十四节气是古人观天察地、认识自然的智慧结晶，客观反映了（ ）①太阳活动 ②四季变化③降水总量 ④物候现象A．①② B．①③ C．②④ D．③④
【解析】二十四节气，它基本概括了一年中四季交替的准确时间以及大自然中一些物候等自然现象发生的规律，故②④正确；太阳活动是太阳大气层里一切活动现象的总称，主要有太阳黑子、耀斑、日珥和日冕瞬变事件等，与二十四节气无关，①错误；二十四节气反映了物候、气候等多方面变化，如春生、夏长、秋收、冬藏，以及日照、降雨、气温等的变化规律，但无法直接反映降水总量，③错误。故②④正确，故选C。
02 地球运动与生产生活
5．据图推断（ ）A．甲地种冬小麦正值梅雨时节B．可以通过遥感监测乙地涝灾C．正午太阳高度甲地比乙地大D．昼长周年变化甲地小于乙地
【解析】甲地位于山西省，不是梅雨分布区，且冬小麦秋种夏收，A错误；通过对遥感数据进行收集处理，可以为灾情信息获取、救灾决策和灾区重建提供重要支撑，B正确；甲地纬度高于乙地，且两地纬度都在北回归线以北，故正午太阳高度角甲地小于乙地，C错误；纬度越高，昼长周年变化幅度越大（有极昼极夜地区变化幅度为24小时），甲地纬度高于乙地，故甲地昼长周年变化幅度大于乙地，D错误。故选B。
春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。每月两节不变更，最多相差一两天。上半年来六廿一，夏半年是八廿三。
二十四节气的命名反应了季节、物候现象、气候变化三种。反应季节的是立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至，又称八位；反应物候现象的是惊蛰、清明、小满、芒种；反应气候变化的有雨水、谷雨、小暑、大暑、处暑、白露、寒露、霜降、小雪、大雪、小寒、大寒。冬至祭天、夏至祭地、春分祭日、清明祭祖等，都是中国人格外重视的祭祀活动。
它深刻影响着人们的农业生产、风俗习惯、传统节日和祭祀等活动，是古代中国人生产、生活的重要依据。
二十四节气的确定，是将地球绕太阳公转的黄道划分为24等份，以春分点作为0起点，地球每运行15°，日期大约经过15天，对应一个节气。可以根据二分二至的日期判断任意节气的日期。
关于二至日对称的两个节气，太阳直射的纬度大致相同，昼夜长短、正午太阳高度、日出、日落方位都相同；关于二分日对称的两个节气，太阳直射的纬度数大致相同，但南北纬相反。
推断日期：每个节气15天→结合已知日期（春分、夏至、秋分、冬至）就近推断。
推断太阳直射点位置：推断日期，推断此时太阳直射点所在的大致位置。
昼夜长短变化与正午太阳高度的推断：结合昼夜长短变化与正午太阳高度的时空变化规律——“来增去减”、“近大远小”。
寻找对称点：关于夏至或冬至对称的节气→同一地点昼夜长短、正午太阳高度、日出日落方位均相同，如小暑与芒种，立夏与立秋、小雪与大寒、寒露与惊蛰等。关于春分或秋分对称的节气→同一地点昼夜长短相反，日出日落方位不同，如惊蛰与清明、立春与立夏等。
“日晷”的意思为“太阳的影子”。因此，所谓日晷，就是白天通过测日影定时间的仪器。
日晷通常由铜制的指针（晷针）和石制的圆盘（晷面）组成。日晷晷盘与赤道平行，北半球地区坐南朝北
①晷针与地平面的夹角即为当地纬度。②晷面与地平面的倾角＝90°－当地纬度。③晷针与晷面呈垂直关系。
日晷分类：地平式、垂直式、赤道式
晷针垂直于晷盘；晷针指向北极星或相反方向；晷面呈南高北低；晷针的影子顺时针方向移动；晷盘上指示的时间为地方时。
夏半年（春分到秋分）晷针投影在日晷北侧面上（晷面上方）；冬半年（秋分到次年春分）晷针投影在日晷南侧面（晷面下方）春秋分日无法指示时间，因春秋分太阳视运动轨道与晷盘平行。