内容正文:
课时11 昼夜长短的变化 季节更替与五带的划分
1.昼夜长短的变化
(1)昼弧、夜弧
①划分:晨昏线(圈)将地球上的纬线圈分成两部分,位于昼半球的部分叫昼弧,位于夜半球的部分叫夜弧。如下图所示:
②意义
昼弧和夜弧的长度,反映了该纬度地区的昼夜长短。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。
(2)昼夜长短的变化规律
①赤道上全年昼夜平分;其他地区随纬度的增高,昼夜长短变化幅度加大;极圈内出现极昼、极夜的现象。
②北半球状况(南半球相反)
时间
昼夜长短
分布规律
特殊节气
夏半年(自春分日至秋分日)
昼长夜短
纬度越高,昼越长,夜越短,至北极四周有极昼现象
夏至日,北半球昼最长夜最短,北极圈及其以北地区都有极昼现象
冬半年(自秋分日至次年春分日)
昼短夜长
纬度越高,昼越短,夜越长,至北极四周有极夜现象
冬至日,北半球昼最短夜最长,北极圈及其以北地区都有极夜现象
③春分日和秋分日:全球各地昼夜平分,均为12小时。
2.季节更替
(1)成因:一年中昼夜长短和正午太阳高度角随季节的变化而变化。
(2)四季的划分:3、4、5月为春季;6、7、8 月为夏季;9、10、11 月为秋季;12、1、2 月为冬季。
3.五带的划分
(1)依据:有无极昼极夜和有无太阳直射。
(2)五带划分
思考 不同温度带的季节变化呈现出哪些特征?
答案 温带地区四季更替最明显,热带地区有阳光直射现象,长夏无冬;寒带地区有极夜现象,长冬无夏,四季更替不明显。
1.昼夜长短的三大规律
(1)昼夜长短分布——抓“直射点位置”
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。如下图所示:
(2)昼夜长短变化——抓“移动方向”
太阳直射点的南北移动方向决定昼长、夜长的变化趋势,纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个方向(南、北)移动、哪个半球(南、北半球)就昼变长、夜变短;且纬度越高,昼夜长短变化幅度越大。如下图所示:
(3)极昼极夜范围——抓“直射点位置”
太阳直射点的纬度与出现极昼极夜的最低纬度互余。
2.太阳直射点位置、日出日落方位与昼夜长短的关系
直射点位置
日出方位(极昼、极夜区除外)
日落方位(极昼、极夜区除外)
昼夜长短
北半球
东北(北半球早于地方时6时日出)
西北(北半球晚于地方时18时日落)
北半球昼长夜短,南半球昼短夜长
赤道
正东(地方时6时日出)
正西(地方时18时日落)
昼夜等长
南半球
东南(北半球晚于地方时6时日出)
西南(北半球早于地方时18时日落)
北半球昼短夜长,南半球昼长夜短
3.昼长、夜长的计算方法
(1)根据某纬线的昼弧或夜弧弧度计算
昼(夜)长时数=昼(夜)弧度数/15°。
(2)根据日出、日落的地方时计算,地方时正午12时把一天的白昼平分成相等的两份
①昼长时数=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2。
②夜长时数=(日出时间-0)×2=(24-日落时间)×2。
③昼长时数=日落时间-日出时间。
注:公式①②中日出、日落时间均为地方时,公式③中日出、日落时间统一标准即可。
(3)根据纬度的分布特点进行计算
①同纬度各地的昼长相等,夜长相等。
②根据昼夜长短的纬度对称分布特点,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,可以求对称纬度的昼长(夜长)。
(4)根据昼夜长短的时间对称特点进行计算
①关于冬至日、夏至日对称的两个日期(A与B、C与D):昼长、夜长相等。
②关于春分日、秋分日对称的两个日期(B与C、D与E):一个日期的昼长与另一个日期的夜长相等。
4.昼夜长短的应用
(1)根据昼夜长短,判断太阳直射点位置
①全球各地昼夜等长,太阳直射赤道。
②北半球昼长夜短,太阳直射北半球。
③南半球昼长夜短,太阳直射南半球。
(2)根据昼夜长短差值,判断纬度高低
昼夜长短差值越大,纬度越高;赤道地区,昼夜长短差值等于0。
(3)根据昼夜长短,判断日出、日落时间
①日出时间=12-1/2 昼长。
②日落时间=12+1/2昼长。
5.四季与二十四节气图
(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,正午太阳高度角相同,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。
(2022·6月浙江选考)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”。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
[关键信息点拨]
北极星出现于正北天空,其光线与地平面的夹角等于当地的地理纬度,不会发生变化,故北极星光线与正午太阳光线的夹角α的大小随当地正午太阳高度的变化而变化;冬至日时我国各地正午太阳高度达到一年中的最小值,角α达到最大值,可判断甲~戊所代表的节气。
北半球“昼变短,夜比昼长”时太阳直射点在南半球,且向南移动,可判断出时段。
丙为夏至日,太阳直射北回归线,结合图中北极星的仰角(即当地的地理纬度),利用正午太阳高度的计算公式可以对图示位置关系进行判读。
答案 1.D 2.C
解析 第1题,北极星光线与地面的夹角为当地的地理纬度,对北回归线以北地区来说,正午太阳光线来自南方,正午太阳高度在夏至日达到最大值,则北极星光线与正午太阳光线的夹角α在夏至日达到最小值,冬至日达到最大值。据图示信息判断,丙为夏至日,甲、戊为冬至日,乙为春分日,丁为秋分日。符合北半球“昼变短,夜比昼长”的是“太阳直射点在南半球,正在向南移动”,即秋分日到冬至日,是图中的丁至戊,选D。第2题,图中有三个角度,北极星与地面的夹角是当地的地理纬度,正午太阳光线与地面的夹角代表正午太阳高度,因丙为夏至日,太阳直射点位于北回归线,可以逐个选项计算即可得出正确答案。20°N夏至日的正午太阳高度为86.5°,①错误;②图中北极星光线与地面的夹角为58°,我国最北端纬度位置约为53°N,②错误;③图位于36°N,正午太阳高度是77.5°,③正确;30°N的正午太阳高度是 83.5°,④错误。故选C。
考向1 通过“昼夜长短的变化规律”考查“区域认知”
(2023·山东济南期末)10月30日,小贾乘坐由伦敦飞往香港的国际航班,起飞2小时后,提前得知消息的同学小明在柏林(13°E)拍到了该飞机经过时的照片,并发了朋友圈(下图)。该航班在北京时间10月31日1:18抵达香港,共飞行11小时18分。据此完成1~2题。
1.小明拍照时大致朝向( )
A.东 B.西 C.南 D.北
2.拍照时,全球昼夜分布状况是( )
答案 1.D 2.C
解析 第1题,由北京时间10月31日1:18到达,且飞行总时长为11小时18分,得到起飞时的北京时间为10月30日14:00。北京位于东八区,伦敦位于中时区,间隔8个时区,根据“东加西减”得到起飞时的伦敦时间为10月30日6:00。起飞后两小时到达柏林,即伦敦时间10月30日8:00,此时柏林为上午9:00,太阳位于东南方向,地物影子朝向西北,据图中的影子朝向可知图片为向北拍摄。第2题,拍照时为10月份,北半球极圈内部分地区存在极夜现象,排除B和D;拍照时伦敦时间为10月30日8:00,昏线与赤道交点所在的经线为150°E,故选C。
考向2 通过“四季的更替”考查“区域认知”
“我看不到春花,看不到秋叶,没有季节之流转。静寂得可怖,不仅仅是声音的静寂,而且色彩、植被、山脉、村落及整个大地,都毫无变化,让我失去了时间意识。在这里,雨直直地下来,烟缕垂直地升起。”据此完成3~4题。
3.文字中描述的现象最可能出现在( )
A.欧洲西部 B.非洲南部
C.中国西北 D.马来群岛
4.推测“我看不到春花,看不到秋叶。没有季节之流转。”的主要原因是( )
A.地处赤道,太阳高度角较大
B.地处热带,全年高温
C.地处雨林,土壤比较贫瘠
D.地处低纬,没有四季变化
答案 3.D 4.B
解析 第3题,由题干材料“没有季节之流转”可知,该地无明显的季节变化,并且分布有植被、山地,马来群岛为热带雨林气候,全年高温多雨,无明显四季更替,植被覆盖率高,故选D。第4题,低纬度范围为0°~30°之间,包括热带和部分亚热带,而亚热带存在较明显的季节更替,赤道附近地处热带,全年高温,没有明显的四季更替,B正确。
图形判读2 太阳视运动
太阳视运动轨迹图是以观测点为中心,目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。它能直观地反映出某地全年正午太阳高度角、昼夜长短的变化以及某地全年日出、日落方位的变化。
1.日出、日落方位
太阳直射点位置
日出、日落方位
无极昼地区
刚好出现极昼的地区
北半球
东北升,西北落
北极圈内:正北升,正北落
南半球
东南升,西南落
南极圈内:正南升,正南落
赤道
正东升,正西落
图示(北半球)
特别提醒 太阳方位判读
(1)北回归线以北,全年正午太阳都在正南方天空;南回归线以南,全年正午太阳都在正北方天空。
(2)南、北回归线之间,正午太阳有时在天顶,有时在正南方天空,有时在正北方天空。
(3)太阳的周日运动:以上图夏至日为例,太阳东北升—东南方天空—正南方天空—西南方天空—西北落。
2.太阳高度角日变化图的判读
(1)日出、日落、昼长判读:如曲线A北京时间约3时日出,约17时日落,昼长约为14小时。
(2)正午太阳高度角及出现的时间判读:如曲线B正午太阳高度角约为45°,出现在北京时间12时。
(3)特殊判读:①曲线A正午太阳高度角最大为90°,应位于赤道至回归线之间;②曲线B昼长24小时,且最低太阳高度角正好为0°,应为出现极昼的最低纬度;③C线昼长24小时,且一天中太阳高度角没有变化,应位于极点。
下图为我国某科考队员在北极黄河站(78°55′N,11°56′E)极昼期第一天拍摄的太阳视运动轨迹合成图(每两小时拍摄一次)。据此完成1~2题。
1.拍摄P位置的太阳轨迹时,摄影机镜头朝向( )
A.正北 B.正南 C.正西 D.正东
2.当太阳位于图中Q位置时,北京某中学观察到太阳位于( )
A.东北 B.西北 C.东南 D.西南
答案 1.A 2.D
解析 第1题,根据材料,黄河站位于北半球,该日极昼,正午太阳位于正南方向,极昼期午夜0时太阳位于正北方向,P点是该日太阳高度角最小的时候,正值午夜0时,故摄影机镜头朝向正北,故选A。第2题,图中太阳位置是每两小时拍摄一次的太阳位置,根据太阳高度角判断,位置最高时为正午12时,位置最低时为午夜0时。当太阳位于图中Q位置时,北极黄河站(78°55′N,11°56′E)地方时大约为6时,此时北京(116°E)的地方时约为13时,太阳位于西南方向,故选D。
读“某地区二分二至日的太阳视运动图”,完成3~4题。
3.该地与其对跖点(关于地心对称的点)的地理纬度分别是( )
A.40°S,40°N B.50°N,50°S
C.40°N,40°S D.50°S,50°N
4.该地某日的夜长为9小时40分,则该日的太阳运动轨迹、日出时间及日落方位分别是( )
A.① 4时50分 西北
B.② 4时50分 西南
C.③ 7时10分 西北
D.① 7时10分 西南
答案 3.C 4.A
解析 第3题,北半球各地北极星的仰角高度等于当地的地理纬度,由图可知,当地北极星的仰角为40°,则当地纬度为40°N,则其对跖点纬度为40°S。C正确。第4题,由图可知,①为夏至日太阳视运动轨迹,②为二分日太阳视运动轨迹,③为冬至日太阳视运动轨迹,题干中该地某日的夜长为9小时40分,说明该地昼长夜短,符合夏至日太阳视运动轨迹,即①,此时日出时间为0时+夜长的一半,即4时50分日出,夏至日日出东北,日落西北,故选A。
我国某中学组织学生采用竖直立杆的方式观测日影变化,杆长为1米。下图为当地二至日部分时刻(北京时间)杆影方位及长度,图中①点为立杆点。据此完成5~6题。
5.该中学所在城市最可能是( )
A.长春 B.长沙 C.乌鲁木齐 D.杭州
6.夏至日,当地太阳视运动轨迹是( )
答案 5.B 6.B
解析 第5题,读图,甲日杆影在北京时间9时和16时的影长相等,因此该地在北京时间12:30时为正午,即北京时间12:30时,该地地方时为12时,可求得该地经度为112.5°E。该中学所在城市最可能是长沙市,B正确;长春经度大约为125°E,乌鲁木齐经度大约为88°E,杭州经度大约为120°E。第6题,夏至日,图示地区太阳在东北方位升起,正午时太阳在正南,太阳在西北方位落下。故选B。
课时精练
下表表示四地一年中昼长的最大差值。据此回答1~2题。
地点
①
②
③
④
昼长最大差值
2小时26分
24小时
0小时
5小时42分
1.四地按纬度由高到低的排列,正确的是( )
A.①③④② B.③②①④
C.②④①③ D.④③①②
2.④地的最短昼长为( )
A.8小时31分 B.9小时9分
C.10小时42分 D.11小时22分
答案 1.C 2.B
解析 第1题,纬度越低昼长最大差值越小,由此可知四地纬度由高到低的排列是②④①③。第2题,根据同一地区,夏至日和冬至日昼夜时长相反,即同一地区夏至日白昼时长等于冬至日黑夜时长,并且若该地夏至日白昼最长,则冬至日白昼最短,若该地夏至日白昼最短,则冬至日白昼最长。④地昼长最大差值等于该地昼长最大值(设为x)减去该地昼长最小值(24-x),由此可得出:x-(24-x)=5小时42分,x=14小时51分,则④地最短昼长等于24小时-14小时51分=9小时9分,故选B。
成都(31°N,104°E)的王老师某月连续三日环湖跑步期间,北京时间18:30经过同一地点时,均看到太阳位于正前方。图1为“王老师所见的太阳位置示意图”,图2为“王老师跑步线路图”。据此完成3~5题。
3.该月可能为( )
A.1月 B.4月 C.7月 D.10月
4.王老师观日时的位置为( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
5.这几日成都昼长约为( )
A.10小时 B.11小时
C.12小时 D.13小时
答案 3.D 4.A 5.B
解析 第3题,北京时间为120°E的地方时,成都位于104°E,北京时间18:30时,成都的地方时为17:26,此时接近日落,说明成都昼短夜长,太阳直射点应位于南半球,为北半球冬半年。根据图示信息可知,此时日落时间逐渐提前,太阳直射点应向南移动,所以此时应位于北半球秋分日至冬至日之间,10月符合,故选D。第4题,根据上题分析可知,此时为北半球冬半年,成都日落方位为西南,根据图示信息可知,在甲地跑步时朝向西南,故选A。第5题,根据以上分析可知,这几日成都日落的地方时为17:26左右,则成都昼长为(17:26-12:00)×2=10小时52分,接近11小时,B正确。
(2023·山东潍坊期末)2019年1月6日,我国北方大部分地区看到了“带食日出”。“带食日出”是日偏食的一种景象,初升的红日从地平线升起的时候就缺了一块儿。下图示意某天文爱好者在北京某地拍摄的“带食日出”景象。据此完成6~7题。
6.与形成“带食日出”景象密切相关的是( )
①地球的自转 ②地球的公转 ③月球的自转 ④月球的公转
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
7.仅考虑天文因素,与北京某地(40°N,116°E)相比,天文爱好者在潍坊某地(36°N,119°E)看到“带食日出”景象时的( )
A.时刻较早,方位偏北 B.时刻较晚,方位偏南
C.时刻较早,方位偏南 D.时刻较晚,方位偏北
答案 6.B 7.A
解析 第6题,地球自西向东自转,产生太阳东升西落,所以“带食日出”与地球的自转有关,①对、②错;“带食日出”是日偏食的一种景象,而日食是月球绕地球公转到太阳和地球中间发生的,③错、④对,故选B。第7题,1月6日,太阳直射点位于南半球,越往南昼长越长,潍坊较北京昼长较长,且相对位置偏东,故日出时刻较早,B、D错;潍坊纬度较北京低,该日潍坊较北京正午太阳高度角大,昼长较长,故潍坊较北京日出位置偏北,A对、C错。
下面图1为“南半球某地全年日出时间变化曲线图”,图2为“T日北京时间8:10成都某街道悬日景观图”。读图,完成8~9题。
8.图1所示地区位于( )
A.亚洲南部 B.大洋洲西北部
C.南美洲西部 D.非洲中部
9.图2中,成都街道的走向是( )
A.正东—正西 B.正南—正北
C.东北—西南 D.东南—西北
答案 8.D 9.D
解析 第8题,据图1可知,该地一年中日出最早为北京时间12:10,日出最晚为北京时间12:30,可知二分日时日出时间为北京时间12:20。二分日时全球昼夜平分,各地均在当地地方时6时日出,据此可以计算出,该地的经度为25°E。结合各大洲的经度位置可知,该地可能位于非洲中部,故选D。第9题,图1为南半球某地全年日出时间变化曲线图,T日为该地一年中日出最早的一天,当地昼长夜短,为南半球夏半年,而成都位于北半球,该日昼短夜长,日出东南方向,日落西南方向。图2为T日北京时间8:10成都某街道悬日景观,可知应是日出时刻的悬日景观,故此时太阳位于东南,进而可知街道走向为东南—西北。故选D。
《田家四时》宋朝·梅尧臣——昨夜春雷作,荷锄理南陂。杏花将及候,农事不可迟。蚕女亦自念,牧童仍我随。田中逢老父,荷杖独熙熙。下图为二十四节气太阳在黄道上的位置变化。据此完成10~12题。
10.《田家四时》所描述的节气是( )
A.立春 B.谷雨 C.惊蛰 D.立夏
11.此节气时( )
A.太阳直射点位于南半球且贵阳昼短夜长
B.太阳直射点位于南半球且悉尼昼短夜长
C.太阳直射点位于北半球且贵阳昼短夜长
D.太阳直射点位于北半球且悉尼昼短夜长
12.下列各组选项中,北京昼长相近的是( )
A.立春和立秋 B.惊蛰和寒露
C.谷雨和雨水 D.立夏和夏至
答案 10.C 11.A 12.B
解析 第10题,古文的大意:昨夜春雷轰隆,早晨扛着锄头去南山坡锄草。杏花应着时节开放,农事劳动不能迟缓。女子独自在家养蚕,放牛的孩子跟随我下地。在田里遇见老父亲,一个人在辛勤劳作着。由此可推测该节气为惊蛰,故选C。第11题,惊蛰为3月初,太阳直射点在南半球,北半球贵阳昼短夜长,A正确、C、D错误;悉尼位于南半球,应昼长夜短,B错误。第12题,由图可知,立春时太阳直射点在南半球,而立秋时太阳直射点在北半球,北京昼长差异较大,A错误;惊蛰为春分前一个节气,寒露为秋分后一个节气,昼长相近,B正确;由雨水到谷雨北京昼渐长,C错误;由立夏到夏至,北京昼渐长,D错误。
(2023·河北张家口市模拟)2022年2月4日,恰逢二十四节气之首的立春,第24届北京冬奥会正式开幕,开幕式上的倒计时环节采用了中国传统二十四节气的创意元素,展现了中华文化的独特魅力,让全世界感受了“中国式浪漫”。据此完成13~14题。
13.立春时节,我国华北地区( )
A.昼晷已云极 B.荷风送香气
C.露从今夜白 D.寒风尚未消
14.冬奥会开幕当日,北京太阳视运动轨迹是( )
答案 13.D 14.B
解析 第13题,“昼晷已云极”描述的是夏至时的景象,A错误;“荷风送香气”描述的是盛夏景象,B错误;“露从今夜白”描述的是白露节气,大约为9月上旬,C错误;立春时节,华北地区依然受冬季风影响,气温较低,“寒风尚未消”符合要求,D正确。第14题,此次冬奥会开幕时间为2月4日,北京日出东南,日落西南,正午太阳位于正南天空,B项正确。
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