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古代的日晷计时
日晷是古代计时工具。在北回归线以北的地区,每天随着时间的推移,晷针投影会慢慢地移动;移动的晷针投影好像是现代钟表的指针,日晷盘面(分上盘面与下盘面)则如钟表的表面,以此来显示时刻。图1是日晷示意图,图2是故宫日晷侧视示意图。
(1)指出晷针与地平面的夹角和当地地理位置之间的关系,并阐述理由。
提示:晷针与地平面的夹角等于当地的地理纬度。日晷盘面与赤道平行,而晷针垂直于日晷盘面。因此,晷针与赤道垂直并指向北极星;北极星的仰角等于当地的地理纬度。
(2)解释古诗词“昼晷已云极,宵漏自此长”的地理含义,并指出其描述的节气。(漏指漏壶,古代的计时仪器)
提示:含义:白昼达一年中的最长,黑夜开始变长。节气:夏至。
(3)一天中从日出到日落,说出晷针投影长度变化的规律。并根据图1判断该同学观测日晷的时间。
提示:由长变短再变长;11时。
圭表与四季更替
圭表是古代度量日影长度的一种天文仪器,它由“圭”和“表”两个部件组成。圭是平放的有刻度的尺,表是直立的标杆,置于圭的一端且与圭垂直,古人通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。下面图1为我国北方某地区正午表影的年变化示意图(表影顶端在甲、丙之间移动),图2为二分二至日地球的位置示意图。
(1)说明我国北方地区利用圭表确定方向的方法。
提示:一天中,表影最短时,表影指向正北方。
(2)指出图1中表影顶端位于甲,且向乙移动过程中,地球位于图2中的哪个时段,并说明该时段地球公转速度的变化状况。
提示:时段:b~c时段。地球公转速度的变化状况:先变慢,再变快。
(3)指出图1中表影顶端自乙向丙移动过程中,北京的昼夜变化状况。
提示:表影顶端位于乙时,北京昼夜等长;向丙移动过程中,北京昼短夜长,且昼渐短夜渐长。
二十四节气与时令
二十四节气被誉为“中国的第五大发明”,被列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。它是根据地球在黄道上的位置变化而制定的,每个节气分别对应于地球在黄道上每运动15°所到达的一定位置,既是历代官府颁布的时间准绳,也是指导农业生产的指南针、日常生活中人们预知冷暖的指南针。下图为我国二十四节气对应地球在公转轨道上的位置示意图。
(1)2025年的春节为1月29日,指出该日最接近的节气并描述此时我国的昼长状况。
提示:立春;白昼较短,但逐渐变长。
(2)分析立春至立夏期间,北京日出方位的变化特点。
提示:立春到春分,太阳直射南半球,并向北移动,北京日出方位由东南逐渐向正东方向变化;春分日,太阳直射赤道,北京日出方位为正东方向;春分到立夏,太阳直射北半球,并向北移动,北京日出方位由正东逐渐向东北方向变化。
(3)分析2024年国庆节至2025年元旦期间,北京正午太阳高度的变化规律。
提示:2024年10月1日(国庆节)至2024年12月22日(冬至日),太阳直射南半球并向南移动,北京的正午太阳高度逐渐减小;2024年12月22日(冬至日),太阳直射南回归线,北京正午太阳高度达到一年中的最小值;2024年12月22日(冬至日)至2025年1月1日(元旦),太阳直射南半球,但向北移动,北京正午太阳高度逐渐变大。
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