2021高三统考人教地理（经典版）一轮学案：第一部分第一章第5讲地球公转及其地理意义


第5讲　地球公转及其地理意义


基础全面梳理

一 地球公转的基本特征
1．定义：绕太阳的运动。
2．方向：自西向东
3．周期：365日6时9分10秒，叫做恒星年。
4．轨道与速度


二 黄赤交角
1．含义：地球公转轨道面(黄道平面)与地球赤道平面的夹角，目前是23°26′。示意图如下：

2．影响：引起太阳直射点在南北回归线之间往返运动。

三 地球公转的地理意义
1．昼夜长短的变化


2．正午太阳高度的变化
(1)正午太阳高度：地方时为12时的太阳高度，是一天之中的最大值。

(2)变化规律
①纬度变化：由太阳直射点向南、北两侧递减。
②季节变化
北半球节气
达最大值的地区
达最小值的地区
夏至日
北回归线及其以北地区
南半球各纬度
冬至日
南回归线及其以南地区
北半球各纬度
二分日
赤道
极点

3．四季的划分
(1)天文含义上的划分
季节
意义
夏季
一年内白昼最长、正午太阳高度最大的季节
冬季
一年内白昼最短、正午太阳高度最小的季节
春、秋季
是冬、夏季的过渡季节，获得的太阳辐射能量居中
(2)北温带国家的四季：一般把3、4、5月划分为春季，其他季节依次类推。
4．五带的划分


1．在我国北方平原地区，房屋大多是坐北朝南，为了便于采光，房屋南侧窗户较大。阳光透过窗户照射面积如何变化？
提示：阳光透过窗户照射面积会发生日变化和年变化。正午太阳高度大，照射面积小于上午和下午；夏季正午太阳高度大，正午时，阳光照射面积小于冬季。
2．冬季的作息时间和夏季作息时间不同，其影响因素是什么？
提示：受昼夜长短季节变化的影响，作息时间会随季节变化而调整。作息时间的调整还受气温、生活规律等的影响。

考点深度研析
考点1　地球公转的基本特征与黄赤交角
1．黄赤交角的形成及其影响

黄赤交角是指黄道平面(地球公转轨道面)与赤道平面的夹角。其主要影响是黄赤交角→太阳直射点移动→昼夜长短、正午太阳高度的变化→季节变化和五带分布。
2．黄赤交角变化带来的影响
影响的方面
黄赤交角变大(小)
太阳直射范围
扩大(缩小)
极昼和极夜现象范围
扩大(缩小)
五带的范围
热带和寒带的范围扩大(缩小)，温带的范围缩小(扩大)
正午太阳高度的年变化
年变化幅度增大(减小)
昼夜长短的年变化
年变化幅度增大(减小)(赤道与寒带除外)
季节的变化
变化明显(不明显)


(2014·江苏高考)在地球公转过程中，若以地球为参照系，可看到太阳在黄道上运行。图一是天赤道与黄道的示意图，图二是太阳在黄道上的视运行轨迹图。读图，回答(1)～(2)题。

(1)6月初，太阳在黄道上的位置是(　)
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
(2)太阳处于甲、乙位置时(　)
A．地球公转速度相同
B．同一地点昼长变化趋势相同
C．日地距离相同
D．同一地点日出方位相同
[思维探究]

[答案]　(1)D　(2)D

考向1　地球的公转
北京时间2018年6月5日21时7分，中国风云二号H星在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭成功发射。7月28日，风云二号H星顺利到达79°E。据此完成(1)～(3)题。
(1)风云二号H星成功发射到顺利到达79°E期间，地球公转速度(　)
A．先变快后变慢 B．一直变慢
C．先变慢后变快 D．一直变快
答案　C
解析　据材料可知，风云二号H星成功发射到顺利到达79°E期间是6月5日到7月28日。7月初，地球位于公转轨道的远日点附近，地球公转速度最慢。6月5日到7月初，地球公转速度变慢；7月初到7月28日，地球公转速度变快，故C项正确。
(2)风云二号H星成功发射到顺利到达79°E期间，太阳直射点的移动状况是(　)
A．一直向北移 B．先向北移后向南移
C．一直向南移 D．先向南移后向北移
答案　B
解析　风云二号H星成功发射到顺利到达79°E期间是6月5日到7月28日。6月5日到夏至日，太阳直射点向北移动；夏至日到7月28日，太阳直射点向南移动。
(3)风云二号H星成功发射时，地球在公转轨道(图中四个地球位置表示二分二至日)上的位置是(　)

A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
答案　D
解析　读图可知，左侧位置的地球，太阳直射点位于北半球，说明该位置表示夏至日。6月5日位于夏至日之前，故丁位置符合题意，D项正确。
考向2　黄赤交角
黄赤交角是赤道平面与黄道平面之间的交角。黄赤交角并非固定不变，现在约为23.5°，最大时可达24.24°，最小时为22.1°，变动周期约4万年。据此完成(1)～(2)题。
(1)黄赤交角为24.24°时(　)
A．热带的范围比现在小
B．温带的范围比现在小
C．寒带的范围比现在小
D．极昼和极夜出现的范围比现在小
答案　B
解析　黄赤交角变大时，回归线度数增大，极圈度数减小，温带范围缩小，故B项正确；热带范围扩大，寒带范围扩大，极昼和极夜的范围扩大，故A、C、D三项错误。
(2)地球上的太阳直射点(　)
①移动周期约4万年　②随着季节的变化而变化　③在南北回归线之间移动　④最小纬度为22.1°
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
答案　C
解析　太阳直射点的位置随季节变化而变化，在南北回归线之间往返移动，②③正确；太阳直射点移动的周期是一个回归年，4万年是黄赤交角的变动周期，①错误；太阳直射点最小的纬度是0°，④错误。故C项正确。

　地球公转轨道图的判读技巧

地球公转轨道示意图的判读要注意看以下五个信息：
(1)看太阳位置：太阳位于椭圆右焦点，最右侧为近日点，最左侧为远日点。
(2)看地球极点：地球北极点在图中上端，或者俯视北极，地球公转方向为逆时针；地球南极点在图中上端，或者俯视南极，地球公转方向为顺时针。
(3)看自转方向：地球自转与公转方向都是自西向东，若地球逆时针自转，公转方向也是逆时针，相反则皆为顺时针。
(4)看地轴倾向：地轴北端“右倾右冬、左倾左冬”，即若地轴北端朝上且向右倾斜，则地球公转至右侧位置时为北半球冬季，公转到左侧位置时为北半球夏季。
(5)看直射点纬度：直射地球的太阳光线沿黄道平面穿过地心，将太阳中心与地球中心相连，与地面的交点即为太阳直射点，可以判断太阳直射点所在的纬线，从而区分冬季与夏季。
考点2　昼夜长短与太阳视运动
1．昼夜长短的分布与变化
(1)昼夜长短的分布
太阳直射点所在的半球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，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。太阳直射点所在半球的极点周围出现极昼现象。如图所示：

(2)昼夜长短的变化
除赤道外，各地昼夜长短都随着直射点的移动而变化。
①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。
②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。
③赤道上没有昼夜长短变化，常年昼夜等长；纬度越高，昼夜长短变化幅度越大，极圈内，为24小时。
④两极地区，极昼极夜期间，没有昼夜长短变化。
2．昼夜长短的计算
(1)根据昼(夜)弧的长度进行计算
昼(夜)长时数＝昼(夜)弧度数/15°。
(2)根据日出或日落时间进行计算
地方时12时把一天的白昼平分成相等的两份(如下图所示)。

昼长时数＝(12－日出时间)×2＝(日落时间－12)×2。
夜长时数＝(日出时间－0)×2＝(24－日落时间)×2。
注：日出日落时间必须是地方时。
(3)根据纬度分布特点进行计算
①同纬度各地的昼长相等，夜长相等。
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)与南半球同纬度的夜长(昼长)相等。如30°N的昼长等于30°S的夜长。
3．太阳视运动
(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。

(2)出现极昼的地区(除极点)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，太阳升落方位均位于正南。

(3)极昼期间的极点一天内太阳高度不变。



(2017·全国卷Ⅱ)汽车轮胎性能测试需在不同路面上进行。芬兰伊瓦洛(位置见下图)吸引了多家轮胎企业在此建设轮胎测试场，最佳测试期为每年11月至次年4月。据此完成下题。

在最佳测试期内，该地轮胎测试场(　)
A．每天太阳从东南方升起
B．有些日子只能夜间进行测试
C．经常遭受东方寒潮侵袭
D．白昼时长最大差值小于12时
[思维探究]

[答案]　B

考向1　昼夜长短的分布和变化
读寒带不同纬度出现某种地理现象的天数变化图，回答(1)～(2)题。

(1)若为极昼现象，则T地极昼开始的时间大约在(　)
A．3月21日 B．4月22日
C．5月23日 D．6月22日
答案　C
解析　读图可知，T地极昼持续时间为60天，没有南北半球信息，极昼应在夏至日或冬至日前一个月开始。
(2)北京天安门广场每天早晨升旗的时间与日出同步，下列节日中，升旗最早的是(　)
A．国庆节 B．儿童节 C．劳动节 D．植树节
答案　B
解析　北京位于北半球，越接近夏至日，昼越长，日出越早。
考向2　昼夜长短的计算
下图为某一日期甲、乙、丙、丁四个地点的昼长状况图。读图，完成(1)～(3)题。

(1)从南北半球来看，甲、乙、丙、丁四个地点中(　)
A．甲位于南半球，乙位于北半球
B．乙与丙位于同一半球
C．丙位于北半球，丁位于南半球
D．甲与丁不在同一半球
答案　D
解析　读图可知，甲地昼短夜长，乙地昼夜等长，丙、丁两地昼长夜短。根据昼夜长短的分布规律可知，乙地位于赤道，丙、丁两地位于同一个半球，但不能确定是北半球还是南半球，甲地所在半球与丙、丁两地不同。
(2)图示甲、乙、丙、丁四个地点中，纬度最高的地点是(　)
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
答案　A
解析　赤道终年昼夜等长，纬度越高的地点昼长与12小时的差值越大。读图可知，该日甲地昼长与12小时的差值最大，故甲地纬度最高。
(3)该日图中丙地点日出的地方时刻是(　)
A．9时 B．7时30分
C．6时 D．4时30分
答案　D
解析　读图可知，该日丙地的昼长为15小时，根据公式“昼长＝(12－日出地方时)×2”可知，丙地该日4时30分日出，故D项正确。
考向3　太阳视运动示意图
下图为我国某科考队员在黄河站(78°55′N,11°56′E)拍摄的太阳一天的视运动轨迹合成图(每两小时拍摄一次)。据此完成(1)～(2)题。

(1)该日最有可能为我国的(　)
A．清明节 B．端午节 C．重阳节 D．中秋节
答案　B
解析　黄河站纬度是78°55′N，该日有极昼现象。恰好出现极昼现象的纬线与直射点纬线度数互余，说明太阳直射点纬度应高于11°N。端午节为阴历五月初五，为公历六月份，符合题意，B项正确；清明节、重阳节、中秋节时，黄河站不会出现极昼现象，A、C、D三项错误。
(2)当太阳位于图中P位置时，天安门广场旗杆杆影的朝向为(　)
A．东北 B．正北 C．西北 D．东南
答案　C
解析　图中每两小时拍摄一次，根据太阳高度判断，当太阳位于图中P位置时，当地时间大约是2时，即11°56′E的地方时约为2时。此时，北京时间约是9时，太阳位于天安门广场东南部天空，旗杆杆影的朝向为西北方向，C项正确。
考向4　太阳方位与影子朝向
(2018·全国卷Ⅰ)小明同学7月从重庆出发到贵州毕节旅游，收集到的相关高速公路信息如下图所示。据此完成下题。

小明若从重庆出发乘长途客车经遵义至毕节，为免受阳光长时间照射且能欣赏窗外风景，以下出发时间和座位较好的是(　)
A．6：00出发，左侧靠窗 B．8：00出发，右侧靠窗
C．10：00出发，左侧靠窗 D．12：00出发，右侧靠窗
答案　B
解析　读图可知，从重庆到遵义客车向南行驶，该路段距离为240千米，限速80 km/h，因而从重庆到遵义最少需要3小时。上午太阳从东方照射，下午太阳从西方照射。客车向南行驶，汽车行驶时间为上午，应坐在右侧靠窗位置，故B项正确，A、C两项错误。汽车行驶时间为下午时，应坐在左侧靠窗位置，故D项错误。


1．利用“对称法则”突破地球运动规律的技巧
(1)纬度对称：同一天，纬度数相同的南北两条纬线上昼夜长短完全相反。
(2)日期对称：若同一地点两日期为二分二至日的对称日期。两对称日期的昼夜长短、正午太阳高度和日出、日落方位有如下特点：
同一地点两日期对称特点
昼夜
长短
正午太
阳高度
日出、日
落方位
关于春分日(或秋分日)对称
相反
—
—
关于夏至日(或冬至日)对称
相等
相等
相同

(3)太阳高度的对称
①以太阳直射的纬线为对称轴，在南北对称分布的纬线上，正午太阳高度相等。
②同一地点，以地方时12时为中心，上午、下午距12时时段相等的两个时间，太阳高度相等。
2．日出日落方位特征
(1)一般地区
①太阳直射北半球，日出东北，日落西北。
②太阳直射赤道，日出正东，日落正西。
③太阳直射南半球，日出东南，日落西南。
(2)极昼地区
①北极地区，日升正北，日落正北。
②南极地区，日升正南，日落正南。
考点3　正午太阳高度
1．正午太阳高度的空间(纬度)变化规律
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。如下图所示：

特别提醒


2．太阳高度的时间变化规律
(1)太阳高度的日变化

(2)正午太阳高度的年变化

3．正午太阳高度的计算
正午太阳高度＝90°－“两点”纬度差。
“两点”指观测点和太阳直射点。若“两点”同在北(南)半球，“两点”纬度差为大数减去小数；若“两点”分别属于南北不同半球，“两点”纬度差为两点的纬度之和。
4．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，地方时是12时。
(2)确定房屋的朝向。为了获得更充足的太阳光照，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。如图中各点旗杆杆影长度(实线)及杆影所在方向(图中是6月22日前后，经线和纬线的交点是太阳直射点)。

(4)计算楼间距。为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，如图，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·cotH。
(5)计算太阳能热水器集热板安装角度。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的关系为α＋h＝90°(如图)。


(2018·浙江11月选考)阅读材料，完成下列问题。
下图为某中学地理兴趣小组观测日落位置年内变化示意图。α为山西某地观测到的年内日落位置变化最大角。

计算该地P、Q两日正午太阳高度角之差，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。
[思维探究]

[答案]　47°；P日大于Q日；西北—东南走向。

考向1　太阳高度的计算和判断
下图示意某地6月22日在晴朗天气条件下某学校旗杆影长变化。读图，完成(1)～(2)题。

(1)夏至日该地的最大太阳高度是(　)
A．60° B．70° C．80° D．90°
答案　D
解析　读图可知，该地影子最短为0，这说明该地夏至日最大太阳高度为90°，故D项正确。
(2)该地位于(　)
A．东亚 B．南亚 C．东南亚 D．西亚
答案　B
解析　6月22日，太阳直射点在北回归线，北回归线上正午太阳高度为90°，故北回归线穿过该地。读图可知，北京时间为15时，当地影长最短为0，即当地12时，故该地经度为75°E。结合经纬度位置可知，该地位于南亚，故B项正确。
考向2　正午太阳高度的应用
(2016·江苏高考)住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。下图为华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图。读图，回答(1)～(2)题。

(1)仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是(　)
A．① B．② C．③ D．④
答案　C
解析　华北地区正午太阳位于正南方，则太阳能热水器应布局在朝南的方位，据此可判断图示右侧为南、左侧为北。图③中房屋南侧为落叶阔叶树，冬季树木会落叶，利于阳光照进房屋，起到增温作用；夏季树叶繁茂，能够阻挡阳光照进房屋，起到降温作用。同时图③中房屋北侧为常绿针叶树，对冬季风起到阻挡作用。故树种与房屋组合最好的设计是图③。
(2)为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是(　)
A．① B．② C．③ D．④
答案　D
解析　图中角度为热水器集热板与地面的夹角，该夹角与正午太阳高度互余时，太阳能利用效果最好，冬季华北某社区(40°N)的正午太阳高度为30°左右，图④中夹角为60°，故图④热水器安装角度最合理。

　房屋遮阳、采光问题
1．正午房屋内阳光照射面积大小的判断

2．遮阳、采光的实际应用
(1)房屋朝向
房屋朝向与正午太阳所在方位有关。为了获得充足的太阳光照，在北回归线以北地区正午太阳位于南方，房屋多坐北朝南；在南回归线以南地区正午太阳位于北方，房屋多坐南朝北。
(2)房前栽树(我国北方地区)
在房前栽种落叶阔叶林树种原因：夏季正午太阳位于南方，树叶茂盛可以遮阳；冬季树木落叶，不影响采光。
素能专项突破
聚焦核心素养5　地球公转与生活
北京时间2018年10月1日6时10分，伴随着雄壮的国歌和东方一缕朝霞，五星红旗在天安门广场冉冉升起。


核心素养定位：地理实践力
1．昼夜长短影响作息时间
夏季白昼长，日出较早，日落较晚，上班、上学时间早，下班、放学时间晚；冬季白昼短，日出较晚，日落较早，上班、上学时间晚，下班、放学时间早。
2．正午太阳高度与楼间距
楼间距取决于楼高和冬至日正午太阳高度。修建楼房的基本要求是底层住户在冬至日正午时可获得阳光照射。根据冬至日正午太阳高度和楼高可计算楼间隔。
3．坐车位置的选择
冬季时可选择有阳光照射的一侧坐车，夏季时可选择避开阳光照射的一侧坐车。根据太阳方位、乘车时间、行驶方向选择合理的位置。上午太阳位置偏东，下午太阳位置偏西，正午时太阳偏南(或北)。
4．升旗时间的选择
天安门广场升国旗做到与日出同步。因而夏至日升国旗时间最早，冬至日升国旗时间最晚。



(2018·天津高考)天津广播电视塔(简称“天塔”)高度约415米。读图文材料，回答1～2题。

1．拍摄到该照片的时间(北京时间)最可能介于(　)
A．5：00～7：00 B．8：00～10：00
C．12：00～14：00 D．15：00～17：00
答案　B
解析　读图，对比“天塔”位置示意图和“天塔”景观照片道路分布特点可知，“天塔”景观照片中“天塔”的影子指向的主干道为南北道路，与“天塔”紧临的小路为东西道路，故“天塔”影子指向西北，这说明太阳应位于东南方，因而此时为上午时间，故排除C、D两项；北半球冬季，5：00～7：00天津还未日出，8：00～10：00天津无论冬季还是夏季，日影都朝向西北，故A项错误，B项正确。
2．拍摄到该照片的日期最可能介于(　)
A．1月15日到2月15日 B．3月1日到3月30日
C．5月15日到6月15日 D．10月1日到10月30日
答案　C
解析　据“天塔”景观照片可知，此时“天塔”的影长短于“天塔”的高度，据上题分析可知，此时还没有到正午，因而此时天津正午太阳高度较大，故此时太阳直射点位于北半球。

突破图表技能5　太阳高度和昼夜长短统计图

(2015·上海高考)下图为甲、乙两地某日从日出到日落太阳高度角日变化示意图，其中甲地位于北半球。据此完成(1)～(3)题。

(1)据图推测，乙地位于(　)
A．东半球赤道上 B．东半球北回归线上
C．西半球赤道上 D．西半球北回归线上
(2)据图推测，该日应该是北半球的(　)
A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日
(3)甲、乙两地实际距离大约是(　)
A．1万千米 B．2万千米
C．3万千米 D．4万千米


[答案]　(1)C　(2)B　(3)B

1．区分坐标含义
(1)横坐标一般是时间。正午太阳高度和昼夜长短统计图的横坐标为一年，常用二分二至表示；太阳高度统计图的横坐标为一日，标注的时间可能是某地地方时，也可能是某时区的区时。
(2)纵坐标一般是昼夜长短或太阳高度。
2．读取特殊数值
(1)正午太阳高度和昼夜长短年变化图一般读取二分二至日的数值。
(2)太阳高度日变化图一般读取地方时12时、0时的太阳高度。
3．判断地理位置
(1)判断经度：一般根据地方时的计算判断经度。
(2)判断纬度：根据正午太阳高度计算纬度。

下图中①②③④四条折线表示①②③④四地正午太阳高度的季节变化情况，⑤曲线表示某地昼长随季节变化的情况。读图，完成1～2题。

1．关于①②③④四地的分析，正确的是(　)
A．四地自转线速度的关系是①>②>③＝④
B．四地由南向北的排序为③②④①
C．②③两地位于南半球，①④两地位于北半球
D．四地纬度值位于23°26′～66°34′之间
答案　A
解析　读图可知，①地春分日和秋分日正午太阳高度为90°，说明①地位于赤道。②地二分日正午太阳高度大于③④两地，说明②地纬度比③④两地低；②地夏至日正午太阳高度达一年中最大，说明②地位于北半球。③④二分日正午太阳高度相同，两地纬度相同，③夏至日正午太阳高度达一年中最大值，位于北半球。④冬至日正午太阳高度达一年中最大值，位于南半球。自转线速度由赤道向两极递减，四地自转线速度关系是①>②>③＝④；四地由南向北排序为④①②③。
2．下列四地中，昼长变化与⑤曲线最接近的是(　)
A．①地 B．②地 C．③地 D．④地
答案　C
解析　据上题分析可知，①地位于赤道；②地位于北半球，③地位于北半球，④地位于南半球且③④两地纬度较高。图中⑤曲线表示夏至日昼长达一年最大值，该地应位于北半球，且昼长为18小时30分，纬度较高，与③地最为接近。