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第8课 昼夜长短的变化
[课程标准] 结合实例,说明地球运动的地理意义。
一、昼弧、夜弧与昼夜长短
1.昼夜长短反映日照时间的长短。
2.昼弧和夜弧:晨昏线把所经过的纬线分割成两部分,位于昼半球的部分叫昼弧,位于夜半球的部分叫夜弧。
3.意义:昼弧和夜弧的长度,反映了该纬度地区昼夜的长短。昼弧长于夜弧则昼长夜短;昼弧等于夜弧则昼夜等长;昼弧短于夜弧则昼短夜长。
二、昼夜长短的变化规律
时间
变化特点
现象
北半
球夏
半年
北半球各地昼长夜短,除极昼地区外,纬度越高,昼越长,夜越短
北极圈及其以北出现极昼现象(如图1)
夏至日,北半球各地昼最长,夜最短
北半
球冬
半年
北半球各地昼短夜长,除极夜地区外,纬度越高,昼越短,夜越长
北极圈及其以北出现极夜现象(如图3)
冬至日,北半球各地昼最短,夜最长
春、秋
分日
每年的3月21日或9月23日前后,全球各地昼夜等长(如图2)
任务一 观测北极星光,探究昼夜长短
[情境] 北极星是指最靠近北天极的一颗星,差不多正对着地轴,属于小熊星座,是夜空中能看到的亮度和位置较稳定的恒星。由于北极星最靠近正北的方位,千百年来地球上的人们也靠它的星光来导航。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,图2为该曲线示意图。
——源自2022年浙江6月卷T29
[思考](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
(3)请解释北极星“不动”的原因。
提示:(1)D (2)C (3)因为地球是围绕着地轴进行自转的,而北极星与地轴的北部延长线非常接近,所以夜晚看天空中的北极星是几乎不动,而且在头顶偏北方向,所以才可以指示北方。
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1.“三看”法明确昼夜长短变化规律
(1)一看“位置”定昼夜长短状况
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。
(2)二看“移动”定昼夜长短的变化
太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势,纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动,哪个半球昼变长夜变短;纬度越高,昼夜长短变化幅度越大;还可推出距春(秋)分日越近的日期,昼夜长短变化幅度越小的规律。如下图所示:
(3)三看“极昼、极夜”定昼夜长短及其变化
①北极圈内出现极昼现象,则北半球各地昼长夜短,南半球各地昼短夜长;北极圈内出现极夜现象,则北半球各地昼短夜长,南半球各地昼长夜短。
②北极圈内极昼范围扩大,则北半球各地昼变长,夜变短;反之,则昼变短,夜变长。北极圈内极夜范围扩大,则北半球各地昼变短,夜变长;反之,则昼变长,夜变短。
2.日出、日落方位与昼夜长短的关系
(1)北半球夏半年:太阳直射北半球,日出东北,日落西北;北半球昼长夜短,南半球相反。
(2)北半球冬半年:太阳直射南半球,日出东南,日落西南;北半球昼短夜长,南半球相反。
(3)春分日和秋分日:太阳直射赤道,日出正东,日落正西,全球昼夜平分。
(4)出现极昼的地方:北半球太阳正北升起,正北落下;南半球太阳正南升起,正南落下。
【对点训练】
(2024·菏泽第一中学校考)下图为某同学在新疆某地拍摄的太阳紧贴湖面的景观图,图中时间为拍摄时的北京时间。读图,完成1、2题。
1.下图(阴影表示黑夜)中能正确反映此时昼夜情况的是( )
2.该景观拍摄后的一周内( )
A.北京昼长夜短
B.地球公转速度渐快
C.杭州日出东南
D.昆明正午日影渐长
1.D 2.C 解析:第1题,根据图中时间及新疆地理位置可知,新疆当地时间大致晚北京时间约2小时,此时北京时间为18:50,当地时间约为16:50左右,图中景象为日落,表明当地早于地方时18点日落(昼短夜长),所以此时光照图应表示为冬半年的昏线附近。A、C表示的是晨线,B表示的是夏半年昏线,D表示的是冬半年昏线。第2题,根据上题分析可知,此时为北半球冬半年,北京昼短夜长,杭州日出东南,C正确,A错误。根据题意无法判断日期,故其一周内,地球公转速度及昆明正午日影变化情况无法判断,B、D错误。
任务二 领略峨眉金光,计算昼夜长短
[情境] 峨眉山“佛光”每月均有出现,夏天和初冬出现的次数最多,最多时全年可见一百次左右。一位摄影爱好者在我国某山拍摄日出照片,下右图是他在不同时间拍摄的两幅照片。
——源自2022年天津卷T11、T12
[思考](1)该地最近两天的昼长大约是( )
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
(2)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
(3)你能从地理的角度解释峨眉“佛光”的形成吗?
提示:(1)C (2)D (3)在峨眉山地区,由于森林茂密,山下河流交错,密如蛛网,水汽来源充足,经常有云雾弥漫在半山之中,高耸的山峰好像孤岛一般,矗立在云海上面。当光线照射到小水滴上面时,发生了反射和折射。折射后呈现出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色。在人眼看来,水雾便呈现出彩色光环。这种光环的半径与小水滴的半径成反比,水滴越细,半径越大。
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1.利用昼弧或夜弧长度进行计算的方法
昼(夜)时长=昼(夜)弧度数/15°。
2.利用日出、日落时间计算的方法
(1)依据
①白天日出、日落时间关于正午12时对称;
②夜间日出、日落时间关于0时(或24时)对称;上午时长=下午时长;
③前半夜时长=后半夜时长。如下图所示:
(2)计算方法
①昼长时数=日落时间-日出时间=2×(12-日出时间)=2×(日落时间-12)=24-夜长;
②夜长时数=日出时间×2=(24-日落时间)×2;
③日出时间=12-昼长/2=夜长的一半;
④日落时间=12+昼长/2。
3.利用昼夜长短的分布规律计算
(1)同一纬线上的各点昼夜长短相同(同线等长);
(2)南北半球纬度相同的两条纬线昼夜时长互等,即南半球某地的昼(夜)长=北半球同纬度数某地的夜(昼)长。
4.利用日期的对称性计算
(1)关于二至日对称的两个时间,如上图中A点和B点,太阳直射点位于同一个位置。
(2)关于二分日对称的两个时间,如上图中B点和C点,太阳直射点位于不同半球,但纬度数相同。
【对点训练】
(2024·开封高三统考)某地(34°N,113°E)晨跑爱好者李先生某月连续三日环湖跑步期间,北京时间5:30经过同一地点时,均看到太阳位于正前方。图1为李先生所见的太阳高度示意图,图2为李先生跑步线路示意图。读图,完成1~3题。
1.该月可能为( )
A.1月 B.5月
C.7月 D.10月
2.李先生观日时的位置为( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
3.这几日该地夜长约为( )
A.10小时 B.11小时
C.13小时 D.14小时
1.B 2.C 3.A 解析:第1题,北京时间为120°E时间,该地位于113°E,因为北京时间为5:30,所以该地地方时应为5:02,此时李先生看到了太阳,说明该地昼长夜短,太阳直射点应位于北半球,为北半球夏半年,A、D错误;根据图示信息可知,连续三日同一时刻太阳高度逐渐升高,日出时间逐渐提前,太阳直射点应向北运动,所以该月应在北半球春分日至夏至日之间,5月符合,B正确;7月不符合,C错误。第2题,根据上题分析可知,此时太阳直射北半球,该地日出方位为东北方向,根据图示信息可知,李先生跑步时在甲地朝向西南,A错误;在乙地朝向东南,B错误;在丙地朝向东北,C正确;在丁地朝向西北,D错误。第3题,根据上面分析可知,此时日出时间为5:02左右,则夜长为5:02×2≈10(小时)。
(2024·邯郸模拟)下图为7月22日国际空间站直播截图,包含经纬度、昼夜分布、太阳方位以及空间站实时信息,空间站运行周期约为1.5小时,飞行高度约为420千米。读图,完成1~3题。
1.太阳直射点的位置大致是( )
A.(0°,0°) B.(15°N,0°)
C.(15°S,0°) D.(15°N,180°)
2.从此刻开始空间站运行一周后,北京时间约为( )
A.8:00 B.9:30
C.20:00 D.21:30
3.有关空间站运行说法正确的是( )
A.此刻下垫面对应的地点位于南亚
B.空间站里的宇航员在一日内会经历16个昼夜
C.空间站飞行的高度在平流层内
D.经过晨线前舱内宇航员不可能看到太阳
1.B 2.D 3.B 解析:第1题,从图中太阳图标可知太阳直射点的位置在非洲赤道以北,A、C错误;由30°E和经线的等分规律可知,太阳直射点的经度在0°经线,D错误;再结合日期7月22日,太阳直射点由北回归线南移,一个月大致移动8°左右,所以大致是(15°N,0°),B正确。第2题,此刻太阳直射点0°经线的时间是12:00,北京时间为20:00,空间站运行一周的时间是1.5小时,所以从此刻开始空间站运行一周后,北京时间约为21:30。第3题,根据图中材料,此刻下垫面对应的地点位于西亚,A错误。空间站1.5小时飞行一周,24小时会飞行16周,空间站里的宇航员在一日内会经历16个昼夜,B正确。空间站飞行的高度为420千米,位于高层大气,C错误。空间站飞行高度大,能提前看到日出和推迟看到日落,所以经过晨线前舱内宇航员可以提前看到太阳,D错误。
(2024·温州模拟)半影月食,是满月前后日、地、月三者接近一条直线时,月球在地球半影内的月食现象。半影月食发生时,地球的外部阴影(半影)落在了月球上。北京时间2023年5月5日-6日出现半影月食现象。下图是某中学(地方时)天文小组成员绘制的月食过程示意图。读图,完成4、5题。
4.此次天文现象发生期间,该天文小组观测到夜空月相的变化情况最符合的是( )
A.① B.② C.③ D.④
5.如果当地使用东八区区时,则半影月食食甚时刻,赤道上处于白昼的地区范围是( )
A.171°E~180° B.171°E~9°W
C.171°W~9°E D.171°W~9°W
4.B 5.C 解析:第4题,北半球的满月观察方向是朝南方天空,傍晚前后在东方地平线附近,半夜前后在正南方天空,①错误,②正确;南半球的满月观察方向是朝北天空,傍晚前后在东方地平线附近,半夜前后在正北方天空,但我国位于北半球,应朝南天空观察满月,③④错误。第5题,赤道上全年昼夜平分,处于白昼的地区范围是6时所在经线向东到18时所在经线。当地使用东八区区时,即120°E的地方时。读图可知,食甚时间是1时23分,可分别计算出赤道上的6时、18时的经线值是171°W和9°E。
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