内容正文:
地球绕地轴自西向东自转,同时绕太阳自西向东公转,这样在我们看来,一天中太阳东升西落,同时在一年中每天东升西落又有规律地产生一定的变化,我们把这些太阳在天空中运动的轨迹,称为太阳的视运动。
1.太阳视运动图的判读
(1)明确太阳视运动图的组成部分:上部半圆我们称为天球,天球上的顶点(M)称为天顶,底下标有东、南、西、北方向的椭圆称为地平圈(或地平线),O点为观测点(就是人观察太阳运动轨迹时所处的位置)。
(2)抓住太阳视运动图的三个关键点:日出方向(A点)、日落方向(B点)和正午太阳位置(P点)。
(3)理清太阳视运动的三条运动轨迹
日出正东→日落正西;日出东北→日落西北;日出东南→日落西南。
2.不同纬度的太阳视运动轨迹图
(1)北极点(图1)和南极点(图2)上太阳视运动轨迹图
地球自西向东自转,则太阳东升西落。因南、北半球地球自转方向相反,北“逆”南“顺”,则太阳视运动也相反,北“顺”南“逆”。
①春、秋分日,南、北极点太阳高度为0°,太阳终日在地平线上,北极点看呈逆时针运动,南极点看呈顺时针运动。
②北极点夏至日、南极点冬至日,太阳整日不落,地平高度均为23°26′,视运动方向北“顺”南“逆”。
(2)北极圈(图3)和南极圈(图4)上太阳视运动轨迹图
(3)北回归线(图5)和南回归线(图6)上的太阳视运动轨迹图
(4)赤道上的太阳视运动轨迹图
时间
太阳运行轨迹
正午太阳高度
春、秋
分日
太阳从正东升起,从正西落下
正午太阳高度H1=90°
夏至日时
太阳从东北升起,从西北落下
正午太阳高度H2=66°34′
冬至日时
太阳从东南升起,从西南落下
正午太阳高度H3=66°34′
3.日出、日落太阳方位及日影朝向的变化
时间
地区
日出
日落
太阳方位
日影朝向
太阳方位
日影朝向
太阳直射北半球
全球(除极昼极夜地区)
东北
西南
西北
东南
极昼地区(除极点)
正北
正南
正北
正南
太阳直射赤道
全球
正东
正西
正西
正东
太阳直射南半球
全球(除极昼极夜地区)
东南
西北
西南
东北
极昼地区(除极点)
正南
正北
正南
正北
4.正午太阳方位与日影朝向
(1)北回归线以北地区,正午时太阳位于正南方,日影朝正北。
(2)南回归线以南地区,正午时太阳位于正北方,日影朝正南。
(3)南、北回归线之间的热带地区,当太阳直射时,正午日影就在物体下面,其他时间日影有时朝正北,有时朝正南。
(2024·山东卷)小明暑假乘船到F岛旅游。下船后,小明发现太阳当空,周围的人却“没有”影子,他记录了当时的时间为北京时间8月21日00:04。当地时间下午,小明从F岛乘船去往某岛屿观光,途中发现游船甲板中心处旗杆的影子多数时间指向船行进的方向。如图示意F岛及其周边区域。据此完成(1)~(2)题。
(1)F岛的位置可能是( )
A.(12°N,61°W) B.(12°N,121°W)
C.(20°N,61°W) D.(20°N,121°W)
(2)当地时间下午,小明去往的岛屿最可能是( )
A.甲岛 B.乙岛
C.丙岛 D.丁岛
[思路点拨]
获取信息
①小明发现太阳当空,周围的人却“没有”影子,他记录了当时的时间为北京时间8月21日00:04。
②当地时间下午,小明从F岛乘船去往某岛屿观光,途中发现游船甲板中心处旗杆的影子多数时间指向船行进的方向
调用知识
①正午太阳高度达到最大,太阳直射岛屿,使得周围的人“没有”影子,而8月21日距秋分日较近,说明F岛离赤道相对较近。北京时间采用东八区区时,小明到达F岛时,北京时间为8月21日00:04,而F岛当地时间为正午时分,相差约12小时,故F岛最可能位于西四区(52.5°W~67.5°W),61°W位于西四区的范围内,故F岛的位置应为(12°N,61°W)。
②太阳直射北半球,除极昼、极夜地区外全球日出东北,日落西北,下午太阳大部分时间在西北方向的天空,所以旗杆影子应朝向东南方向,去往的岛屿最可能是丙岛
【尝试解答】 (1)A (2)C
立秋,是我国二十四节气中的重要节气。北京时间2024年8月7日8时9分01秒,我国进入立秋节气。如图为我国二十四节气示意图。据此完成1~2题。
1.立秋至秋分期间,北京地区( )
A.日出时间越来越早
B.日落时间越来越晚
C.正午旗杆影子越来越短
D.室内正午采光面积越来越大
2.下图中最能示意立秋这天北京(约41°N)太阳视运动的是( )
A B
C D
1.D 2.A [第1题,北京地区位于北半球,立秋至秋分期间太阳直射北半球,且直射点往南移动,因此北京地区白昼逐渐变短,日出时间越来越晚、日落时间越来越早,正午太阳高度逐渐减小,正午旗杆影子越来越长,室内正午采光面积越来越大。第2题,立秋出现在秋分日前,太阳直射北半球,北京日出东北、日落西北,正午太阳位于正南方,B、D选项中日出东南、日落西南;根据图中信息可以判断出立秋为夏至日到秋分日中间的节气,因此可以判断出立秋时太阳直射点大约位于12°N附近,由于北京的纬度约为41°N,由此可以判断出立秋当天北京的正午太阳高度约为61°。]
下图为某旅游爱好者2024年冬至日在英国德比郡峰区国家公园(53°N,1.5°W)拍摄的日出景观图。据此完成3~4题。
3.下列能正确表示此图方位的指向标是( )
A. B. C. D.
4.该日德比郡峰区日出时北京时间为16:06,当地昼长接近( )
A.6小时 B.8小时
C.10小时 D.12小时
3.A 4.B [第3题,冬至日,太阳直射南回归线,除极地外,全球日出东南、日落西南,根据图中太阳的方向可以得知,拍摄者朝向东南方。第4题,该日德比郡峰区日出时北京时间为16:06,北京时间为120°E经线的地方时,与1.5°W差121.5°,大概差8小时,根据时差的计算,东加西减,该地大概8:00日出,昼长=(12:00-日出时刻)×2,故当地昼长接近8小时。]
微点拓展专练(一) 太阳视运动与太阳方位
一、选择题
太阳在一年中每一天的同一个时间点的位置,表现出来的形状看起来像一个被拉长的数字“8”,太阳的这种移动轨迹被称为“日行迹”。如图为在北半球中纬度某地每天正午时刻拍摄而得的日行迹。读图,完成1~3题。
1.当太阳位于A点时,北半球的节气为( )
A.春分 B.夏至
C.秋分 D.冬至
2.下列关于该地每天正午时刻日行迹“8”字的说法,正确的是( )
A.图中A、B两点与观察者连线的夹角约为47°
B.春、秋分日太阳在C点位置
C.相对于A点,B点在南,高度大
D.夏半年太阳偏离南方向更大
3.在2月的一天中午,该地一块显示当地地方时的钟表为12点整,据上图判断此时太阳在天空的实际位置( )
A.南偏东 B.正南
C.南偏西 D.无法确定
1.B 2.A 3.A [第1题,由材料可知,图示为北半球中纬度某地每天正午时刻拍摄而得的日行迹,则日行迹距地平面最高的点,即为正午太阳高度最大时。读图可知,A点为该地一年中正午太阳距地最高的日行迹点,此时正午太阳高度角达到一年中最大,而北半球中纬度地区一年中正午太阳高度最大时为北半球的夏至日,则当太阳位于A点时,北半球的节气为夏至,B正确,A、C、D错误。故选B。第2题,结合上题分析可知,B点为当地冬至日的正午太阳日行迹点,A、B两点与观察者连线的夹角即为夏至日的正午太阳高度角与冬至日正午太阳高度角的差值,则根据正午太阳高度角的计算公式可得夹角度数为[90°-(当地纬度-23°26′)]-[90°-(当地纬度+23°26′)]=46°52′≈47°,A正确;受地球公转速度的影响,春、秋分日时的正午太阳日行迹点并不重合,B错误;A点为夏至日正午太阳日行迹点,B点为冬至日正午太阳日行迹点,相对于A点,B点在南,但是高度小,C错误;冬半年太阳直射南半球,相对于北半球中纬度某地而言,冬半年太阳偏离南方向更大,D错误。故选A。第3题,2月,太阳直射南半球,正午太阳日行迹点位于冬至日到春分日之间,顺着图示箭头以及结合上题分析可知,2月该日正午太阳日行迹点位于B到C的区间;AB连线为正南,该地为北半球中纬度某地,则拍摄时面朝正南,左侧为东,右侧为西,所以2月该日正午太阳日行迹点在天空的实际位置南偏东,A正确,B、C、D错误。故选A。]
我国某中学地理兴趣小组将在学校操场上测量的旗杆杆影长度记录后,随机抽取部分数据绘制成图(如图),来示意当天太阳高度的日变化,图示时间均为北京时间。据此完成4~6题。
4.该兴趣小组测得最短影长时,北京时间为( )
A.11:20 B.12:00
C.12:40 D.13:40
5.该日最接近的节气是( )
A.春分 B.夏至
C.秋分 D.冬至
6.下列关于该学校所在地区的说法正确的是( )
A.位于热带
B.正午时立杆一定见影
C.位于中纬度地区
D.全年多雨
4.C 5.B 6.A [第4题,根据图中的等影长线可知,9:20与16:00处在同一条等影长线上,说明这两个时间太阳高度相同,9:20与16:00关于当地的正午时间(12:40)对称,而在正午时间测得的影长最短,所以该兴趣小组测得最短影长时,北京时间为12:40。第5题,结合图中影长方位可知,该地日出东北,影子指向西南;正午处在正北方向,影子指向南方;日落西北,影子指向东南。结合所学知识可知,此时太阳直射北半球,最接近夏至日。第6题,结合上题分析可知,该地在夏至日日出东北、日落西北,正午太阳位于正北方位,故该地位于北回归线以南地区,故该地位于热带地区;该地位于我国且位于北回归线以南地区,因此该地区属于亚热带或热带季风气候,夏季高温多雨,因此正午不一定能看到立杆见影。]
二十四节气与太阳直射点的纬度位置息息相关,2024年北京时间3月5日10时22分31秒,我国进入惊蛰节气,此时温州某同学观察到太阳从两栋教学楼之间升起。据此完成7~8题。
7.该同学可观察到同样现象的节气最可能是( )
A.清明 B.小暑
C.白露 D.寒露
8.从惊蛰到夏至,该同学观察到的太阳视运动轨迹排序正确的是( )
A.①②③ B.②①③
C.③①② D.①③②
7.D 8.C [第7题,由材料可知,北京时间3月5日10时22分31秒,我国进入惊蛰节气,此时温州某同学观察到太阳从两栋教学楼之间升起,若要观察到同样现象,说明日出方向相同,即太阳直射点所在纬度相同,该节气应与惊蛰节气关于二至日对称,根据二十四节气,选项中寒露节气与惊蛰节气关于二至日对称。第8题,根据所学知识可知,从惊蛰到夏至,太阳直射点由南半球到赤道,再到北半球,该同学观察到的太阳视运动轨迹先偏南,日出东南,日落西南,之后太阳直射赤道,日出正东,日落正西,后太阳直射点在北半球,日出东北,日落西北,对应顺序为③①②。]
下图为我国某中学生于O地绘制的二至日太阳视运动轨迹示意图,甲、乙、丙、丁表示地平面上四个方位,戊、己为O地二至日观测到的正午太阳位置。据此完成9~10题。
9.图中戊所在的太阳视运动轨迹表示的日期最可能是( )
A.3月21日 B.6月22日
C.9月23日 D.12月22日
10.若己此时正午太阳高度为26°34′,则戊表示的日期正午太阳高度为( )
A.90° B.50°
C.73°26′ D.83°26′
9.B 10.C [第9题,由材料可知,图示太阳视运动轨迹为二至日的太阳视运动轨迹,且该地位于我国。读图可知,戊所在的太阳高度更大,说明戊所在的太阳视运动轨迹表示的日期应为夏至日,日期为6月22日前后;己太阳高度小,为冬至日,日期为12月22日前后;3月21日前后为春分日,9月23日前后为秋分日。第10题,由上题分析可知,戊表示夏至日太阳视运动轨迹,己表示冬至日太阳视运动轨迹。若己此时正午太阳高度为26°34′,说明太阳直射点位于南回归线,则可计算出当地纬度为40°N,因此戊表示的日期(夏至日)正午太阳高度=90°-(40°-26°34′)=73°26′。]
某游客于7月23日从杭州(30.26°N,120.15°E)出发开启了环球旅程,在南极昆仑站(80°25′S,77°07′E)度过了元旦,并于1月16日离开科考站。据此完成11~12题。
11.启程当天,该游客在杭州观测到的太阳视运动方向及当地的正午太阳高度约为( )
A.顺时针 43.5° B.顺时针 80°
C.逆时针 43.5° D.逆时针 80°
12.返程当日(1月16日),该地太阳视运动轨迹在地平圈的投影最可能是( )
A B C D
11.B 12.B [第11题,7月23日,太阳直射点在北半球,杭州日出东北,正午太阳在正南,日落西北,在杭州观测到的太阳视运动方向为顺时针;太阳直射点每个月南北移动不到8°,7月23日,为夏至日过后大约1个月,太阳直射点大约位于16°N,杭州为30.26°N,可计算杭州正午太阳高度=90°-(30.26°-16°)≈76°。第12题,由所学知识可知,1月16日太阳直射点纬度约为21°S,该日69°S以南出现极昼现象,昆仑站纬度大约为80°S,该日昆仑站出现极昼现象,其午夜时(太阳在正南方向)应该有一定太阳高度,但比正午时(太阳在正北方向)的太阳高度小,B正确;A为极点的太阳视运动投影图,C为正好发生极昼的太阳视运动投影图,D代表未发生极昼的太阳视运动投影图。]
下图为北半球甲、乙两地某日太阳视运动路线图,圆O为地平面,箭头为太阳视运动方向,∠1=∠2=22°。据此完成13~14题。
13.甲地的地理纬度为 ( )
A.23.5°N B.66.5°N
C.22°N D.90°N
14.乙地的正午太阳高度为( )
A.22° B.44°
C.11° D.68°
13.D 14.B [第13题,读图可知,根据图中箭头所示运动方向,甲地的太阳高度∠l=∠2=22°,说明甲地一天中太阳高度没有变化,这种现象只出现在极点。太阳视运动方向是顺时针,地球自转方向是逆时针,该地位于北极点,地理纬度为90°N。第14题,根据乙地的太阳视运动情况分析可知,刚出现极昼现象。结合上题分析可知,极点的太阳高度是22°,说明太阳直射点纬度是22°N,则68°N纬线出现极昼现象,故乙地纬度是68°N,由此可以计算出乙地的正午太阳高度为 44°。]
二、综合题
15.(8分)阅读图文材料,完成下列要求。
材料一 我国厦门(24°26′N,118.04°E)某中学暑假期间进行了旧楼翻修和新楼竣工启用仪式。下图为该校新、旧教学楼示意图。
材料二 下图为世界某地区中学生观测的当地二分二至日太阳视运动示意图。
(1)该校旧教学楼楼高为20 m,为保证新教学楼一层全年正午都有太阳照射,算出新、旧教学楼的楼间距最小值并说明原因。(tan 48°=1.1;tan 42°=0.9)(6分)
(2)指出材料二中该地区中学生观测太阳视运动时当地的纬度位置并描述③节气北半球的昼夜长短状况。(2分)
[解析] 第(1)题,该地位于北半球北回归线以北地区,则一年中正午太阳高度最小值为冬至日时,冬至日太阳直射点位于南回归线,当地正午太阳高度=90°-(24°26′+23°34′)=42°,为保证新教学楼一层全年正午都有太阳照射,冬至日时新教学楼应恰好不位于旧教学楼的影子中,则楼间距=20÷tan 42°≈22.22米。第(2)题,根据图示信息可知,该地一年中正午太阳方位都位于正北,则该地位于南半球南回归线以南地区,③节气该地正午太阳高度达到最大值,说明③节气为北半球冬至日,此时太阳直射点位于南回归线,北半球昼短夜长,且纬度位置越高昼越短、夜越长,北极圈及其以北地区出现极夜现象。
[答案] (1)22米。该地位于北回归线以北地区,冬至日太阳高度角最小,冬至日当地正午太阳高度为42°,前楼高20米,为保障全年正午都有太阳照射,则最小楼间距=20÷tan 42°≈22.22米。
(2)北半球昼短夜长,且纬度位置越高昼越短、夜越长,北极圈及其以北地区出现极夜现象。
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