内容正文:
第一部分 自然地理
第二章 行星地球
第10讲 正午太阳高度的变化
四季更替和五带划分
课程标准
结合实例,说明地球运动的地理意义。
基础自测
一、正午太阳高度的变化规律
1.纬度分布
2.季节变化
就季节变化而言,在④___________及其以北的纬度带,正午太阳高度⑤____
_____日达最大值,冬至日达最小值;在⑥___________及其以南的纬度带,情况正好
相反。在南北回归线之间的各地,每年受到太阳直射⑦________次。
两
南回归线
夏至
北回归线
提示
一年中,赤道和回归线之间的地区(热带)的正午太阳高度最大值出现于太阳直射时,而
不是出现在二至日。
二、四季更替和五带划分
1.四季划分
(1)天文四季:一年内白昼最长、正午太阳高度最大的季节为夏季,相反为冬季,冬、夏
季节的过渡季节为春、秋季。
(2)北温带国家的四季:3—5月为春季,6—8月为夏季,9—11月为秋季,12—次年2月为冬
季。
知识拓展
二十四节气
一般而言,在地球公转轨道上先确定“二至”,再结合公转方向确定“二分”;接着
以“春分”为起点,按照每间隔15°为一个节气,结合二十四节气歌确定其他节气。
2.五带划分
重难突破
重点攻坚 正午太阳高度的变化规律
1.看直射点的位置,比较正午太阳高度大小
记忆口诀“近大远小”:即距离太阳直射点所在的纬线越近(纬度差越小),正午太阳高
度越大;距离越远(纬度差越大),则正午太阳高度越小。
2.看直射点的移动,确定正午太阳高度的变化
记忆口诀“来增去减”:即直射点向本地移来,则正午太阳高度增大,移去则减小。
3.看区域位置,归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律
知识拓展
不同地区的太阳高度日变化
极昼地区极昼期间,太阳高度24小时内都大于或等于0。刚好出现极昼现象地区的纬度
与太阳直射点纬度和为90°,且该日该地区太阳高度最小值为0;其他极昼地区该日太阳
高度最小值=当地纬度-刚好出现极昼现象地区的纬度。
某地某日刚好出现极昼,则该地当日正午太阳高度等于直射点纬度的2倍。
4.看纬度位置,总结正午太阳高度的年变化幅度
(1)回归线之间的地区,其正午太阳高度的年变化幅度由赤道向南北两侧递增,ΔH=23°2
6'+Φ(Φ为当地纬度)。
(2)回归线与极圈之间的地区,其正午太阳高度的年变化幅度为ΔH=46°52'。
(3)极圈到极点之间的地区,其正午太阳高度年变化幅度随纬度增加而递减,从46°52'逐
渐降低至23°26',ΔH=90°-Φ+23°26'。
典例1 (一地正午太阳方位与高度年变化) (2025云南,9,3分)圭表由两部分组成,
直立的柱体为“表”,与柱体垂直的装置为“圭”。我国古人根据正午时“表”影在
“圭”上的变化划分二十四节气(两端刻度表示夏至或冬至)。据此完成下题。
下列圭表的示意图适用于海南三沙市(17°N)的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
C
思路指引
解析
由于海南省三沙市地处17°N,太阳直射点可能在其北(时间短),也可能在其南(时间长),
因此圭应该在表的南北两侧,且北侧长,南侧短,故选C。
名师点睛
在非极夜区,某地某日正午太阳方位与当地和该日太阳直射点的相对位置有关。当该
地与太阳直射点重合时,正午太阳位于上中天,无日影存在。当该地位于太阳直射点北
侧时,正午太阳位于南侧,日影朝正北,相反朝正南。
变式1 (两地正午太阳高度之差年变化) (2025浙江1月选考,24—25,4分)甲、乙两
地天文爱好者进行太阳高度观测。具体做法:在平坦地面上方水平放置一块有一个小
孔的遮光板,太阳光透过小孔投影到地面上,形成较清晰的太阳投影。下图为两地天文
爱好者在两分、两至日正午时刻,在同高度用相同遮光板观测到的太阳影像地面投
影。完成下面两题。
(1)若冬至日,甲、乙两地日落时世界时相同,则甲位于乙的 ( )
A.东南 B.东北 C.西北 D.西南
(2)两地正午太阳高度之差(Δh)年变化有可能的是 ( )
C
A
A.① B.② C.③ D.④
解析
(1)据材料并结合所学知识可知,小孔垂直投影点表示太阳直射该地,直射点方位与太阳
投影方位相反。题图中二分、二至日正午太阳投影方位有南北变化,说明当地位于南
北回归线之间,中间的太阳投影位置表示二分日。下图1所示,当太阳直射点位于甲地
以南时,太阳投影在北侧,且太阳高度较大;当太阳直射点位于甲地以北时,太阳投影在
南侧,且太阳高度较小,因此可推测甲地位于赤道与南回归线之间。同理可知,乙地位于
赤道和北回归线之间(图2)。若冬至日,甲、乙两地日落时世界时相同,即甲、乙两地同
时位于昏线上,即可推断甲位于乙的东南方。故选A。
(2)如图所示并结合上题结论,根据甲、乙两地二分、二至日太阳投影与垂直投影的间
距,可以看出甲地冬至日的正午太阳高度等于乙地夏至日的正午太阳高度(或二分日两
地的太阳高度相等),因此甲、乙两地的纬度度数相同,所处半球不同。因此,二分日Δh=
0°,排除①②;如果当太阳直射点位于乙地以北(或位于甲地以南),Δh等于甲、乙两地的
纬度差,Δh不会随着太阳直射点移动而改变数值,即夏至日(或冬至日)前后两地正午太
阳高度之差恒定不变,因此③符合题意,排除④。故选C。
名师点睛 正午太阳高度的四大相等规律
实战思维 正午太阳高度的计算与应用
一、正午太阳高度的计算
公式:H=90 °-两点纬度差。
“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则,即
两点同在北(南)半球,则两点纬度数“大数减小数”;两点分别属于南、北半球,则两点
纬度数相加。如下图所示。
当太阳直射B点(10°N)时,A点和C点的正午太阳高度计算如下:
A点(40°N)正午太阳高度:H=90°-AB点纬度差=90°-(40°-10°)=60°。
C点(23°26'S)正午太阳高度:H=90°-BC点纬度和=90°-(10°+23°26')=56°34'。
二、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最大值时,就是一天的正午时刻,此时当地的地方时是12时。
2.判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时,如果已知当地的正午太阳高度,就可以根据“某地与太阳直
射点相差多少纬度,正午太阳高度就与90°相差多少度”的规律,求出当地的地理纬
度。
3.判断日影长短与朝向
太阳高度越大,日影越短;太阳直射时,正午时刻物体的影长为0;正午是一天中日影最短
的时刻,夏至日是北回归线以北地区(除极昼区外)一年中正午日影最短的日期。日影
朝向背离太阳的方向;北回归线以北地区(除极昼极夜地区外),全年正午日影朝向正北
方。
4.计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年都有阳光照射,北回归线以北地区建造楼房时,两楼之间的最短距离
应大于L=h/tanH(H:冬至日正午太阳高度)。如下图所示。
5.计算太阳能热水器的安装角度
集热板与地面之间的夹角(α)和当天正午太阳高度(H)互余,如下图,α+H=90°时效果最
佳。
典例2 (正午太阳高度的应用) (2024山东,6—7,6分)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。下图示意F岛及其周边区域。据此完成下
面两题。
(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
C
A
思路指引
解析
(1)F岛太阳当空却“没有”影子,说明此时太阳直射点纬度与当地纬度相近,且当地地
方时约为12:00,此时的北京时间(120°E地方时)为00:04,经计算可知该地经度约为61°W;
6月22日前后太阳直射点位于23°26'N,9月23日前后太阳直射点位于赤道,太阳直射
点一个月平均向南移动约8°,结合太阳直射点在赤道附近移动速度较快,可判断8月21
日太阳直射点在12°N左右,该地近似直射,据此可判断F岛纬度最接近12°N;故A正确。
(2)结合上题分析可知,该日太阳直射点位于北半球且该岛该日正午近似直射,则该日下
午太阳位于西北方位,日影在东南侧,小明于当地下午乘船去往某岛屿观光,途中船上的
旗杆影子多数时间指向船行进方向,说明航行方向大致为东南,图中只有丙岛在F岛的
东南方向,故C正确。
变式2 (正午太阳高度的计算与应用) (2023天津,14—15,6分)下图是我国某城市
冬至日、夏至日及L日不同时刻的太阳高度及方位示意图。读图回答下面两题。
(1)据图可以推知该城市可能为 ( )
A.成都 B.上海 C.昆明 D.广州
(2)L日可能处于 ( )
A.1月上旬
B.4月中旬
C.7月上旬
D.10月中旬
B
D
解析
(1)结合太阳方位和太阳高度可以看出,夏至日该城市的正午太阳高度接近90°,该城市
位于北回归线附近,排除成都和上海,A、B错误。从图中可以读出,当地正午时,北京时
间约为12:30,可以推断出,该城市的大致经度为112.5°E,比较昆明与广州的地理位置,故
选D。
(2)读图可知,该城市L日的正午太阳高度大约为78°,比夏至日小了约12°,可以推算出L
日的太阳直射点位于12°N附近,1月上旬和10月中旬两个时间段太阳直射点位于南半
球,A、D错误。依据太阳直射点从春分日到夏至日三个月左右移动纬度约为23.5°,L日
距离夏至日的时间应该超过一个半月,7月上旬距离夏至日的时间较短,C错误。4月中
旬距离夏至日的时间超过一个半月,最有可能,B正确。
$