第8讲 昼夜长短与正午太阳高度（Word学生用书）-【高考快车道】2027年高考地理大一轮总复习

第8讲　昼夜长短与正午太阳高度 课标要求 结合实例,说明地球运动的地理意义 考点1　昼夜长短的变化及应用 昼夜长短的分布和变化规律(以北半球为例) 1.昼夜长短分布和变化判断 (1)昼夜长短分布——看太阳直射点位置 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(极昼、极夜区除外)。如下图所示。 (2)昼夜长短变化——看太阳直射点移动方向 　　太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势。太阳直射点向哪个半球移动,哪个半球昼变长,夜变短。如上图所示。 (3)昼夜长短变幅——看纬度 纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。纬度越高,昼夜长短的变化幅度越大。赤道全年昼夜平分,变幅为0小时。极昼、极夜地区的变化幅度为24小时。还可推理出距春(秋)分日越近的日期,昼夜长短变化幅度越小。 (4)极昼、极夜范围——看太阳直射点纬度 太阳直射点纬度与出现极昼、极夜的最低纬度互余。 2.昼夜长短的计算 (1)利用昼、夜弧的弧度数计算 　　昼(夜)长时数=昼(夜)弧度数/15°。 (2)利用日出、日落时间计算 ①依据 a.白天:日出、日落时间关于12时对称。 b.夜晚:日出、日落时间关于0时(24时)对称。 c.上午时长=下午时长。 d.前半夜时长=后半夜时长。如下图所示。 ②计算方法 a.昼长=日落时间-日出时间=2×(12时-日出时间)=2×(日落时间-12时)=24时-夜长。 b.日出时间=12时-昼长/2=夜长的一半。 (3)利用对称性计算 ①空间上的对称性 a.同一纬线上,各地昼夜长短相同。 b.南、北半球同纬度数的两地,昼夜长短相反,两地昼长之和=两地夜长之和=24 小时。 ②时间上的对称性 a.关于“二至日”对称的两天,太阳直射点纬度相同,昼夜长短相同。 b.关于“二分日”对称的两天,太阳直射半球相反,纬度数相同,昼夜长短相反。(相反:一纬线的昼长=另一纬线夜长) 角度一　昼夜长短的分布与变化规律 　　[2025·山东菏泽开学考试] 地球公转过程中,除了赤道全年任何一天都是昼夜平分以外,其他地区都会有昼夜长短的变化,也就是一年中会有白昼最长的一天,也有白昼最短的一天。下图示意北半球夏至日全球昼长随纬度变化的规律。据此完成1~3题。 1.据图得出的全球昼夜变化规律有 (　) ①除极昼、极夜区外,纬度越高,昼夜长短变化幅度越大　②北极和南极的极昼、极夜天数相同　③赤道上一年内昼夜等长　④一地昼长与另一半球纬度数相同的一地夜长相等 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 2.冬至日这一天,30°N的日出时间(地方时)约为　　 (　) A.5时58分 B.6时58分 C.7时0分 D.8时0分 3.从北半球夏至日到北半球冬至日,南半球白昼的变化特点是 (　) A.由一年内的最短到最长 B.由一年内的最长到最短 C.先昼短夜长,后昼长夜短 D.先昼长夜短,后昼短夜长 角度二　昼夜长短的计算 　　[经典真题·天津卷] 一位摄影爱好者在我国某山拍摄日出照片,下图是他在不同时间拍摄的两幅照片。回答4~5题。 4.该地这两天的昼长大约是 (　) 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 5.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 考点2　正午太阳高度的变化及应用 1.太阳高度与正午太阳高度 甲　太阳高度示意图　乙　正午太阳高度示意图 太阳高度是太阳光线与地平面之间的夹角,如图　　　　所示。在太阳直射点上,太阳高度是90°;在晨昏线(圈)上,太阳高度是　　　　。一天中太阳高度最大值出现在正午,称为正午太阳高度(如图　　　　所示)。  2.正午太阳高度变化规律 (1)纬度变化:同一时刻,各地正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向两侧递减。 夏至日 正午太阳高度由　　　　　向南、北两侧递减,如上图中折线　　　　所示  冬至日 正午太阳高度由　　　　　向南、北两侧递减,如上图中折线　　　　所示  春、秋 分日 正午太阳高度由　　　　　向南、北两侧递减,如上图中折线　　　　所示  (2)季节变化 北半球 节气 正午太阳高度达 最大值的地区 正午太阳高度达 最小值的地区 夏至 北回归线及其以北各纬度 　　　　各纬度  冬至 南回归线及其以南各纬度 　　　　各纬度  春、秋分 赤道 南、北两极点 (1)同一纬线上正午太阳高度相等。 (2)同一时刻,正午太阳高度从太阳直射点所在纬线分别向南、北两侧递减。 (3)以太阳直射点所在纬线为对称轴,南北对称(纬度差相同)的两条纬线的正午太阳高度相等。 (4)极点上的正午太阳高度等于太阳直射点的纬度数。　　 3.四季和五带 (1)四季更替 ①四季的成因:昼夜长短和正午太阳高度的时空变化造成　　　　有规律的变化。  ②划分(以北半球为例) 类型 范围 春季 夏季 秋季 冬季 天文 四季 过渡 季节 一年内白昼　　　　、正午太阳高度　　　　的季节  过渡 季节 一年内白昼　　　　、正午太阳高度　　　　的季节  气候 四季 3、4、 5月 6、7、8月 9、10、 11月 12、1、2月 (2)五带的划分 ①划分依据:　　　　从低纬度向高纬度呈有规律递减。  ②五带划分 (3)四季和五带的区别 四季和五带都是描述太阳辐射热量在地球上的分布,但四季描述的是热量在　　　　上的分布规律,五带描述的是热量在　　　　上的分布规律。具体区别如下。  1.正午太阳高度变化规律的判断 (1)看太阳直射点的位置,比较正午太阳高度的大小 记忆口诀“远小近大”。即某地离太阳直射点(所在纬线)越远,正午太阳高度越小;离太阳直射点(所在纬线)越近,正午太阳高度越大。 (2)看太阳直射点的移动,确定正午太阳高度的变化 记忆口诀“来增去减”。即太阳直射点靠近某地纬度时,某地正午太阳高度增(变)大;太阳直射点远离某地纬度时,某地正午太阳高度减(变)小。 (3)看区域位置,归纳正午太阳高度变化规律(以北半球为例) 位置 一年中的正午 太阳高度变化 图示 赤道上 两次最大,分别在春分、秋分,均为90° 两次最小,分别在冬至、夏至,均为66°34' 赤道与 北回归 线之间 两次最大,两次直射现象,均为90° 一次最小,在冬至 北回归 线上 一次最大,为直射,在夏至,为90° 一次最小,在冬至,为43°08' 北回归线 与北极 圈之间 一次最大,在夏至,小于90° 一次最小,在冬至 北极点上 春分至秋分出现极昼;一次最大,在夏至,正午太阳高度为23°26' 秋分至次年春分出现极夜 (4)看纬度位置,归纳正午太阳高度的年变化幅度规律 ①南、北回归线之间:纬度越高,正午太阳高度变化幅度越大(由23°26'增大到46°52'),赤道上为23°26',回归线上为46°52'。 ②回归线至极圈:各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52')。 ③极圈至极点:纬度越高,正午太阳高度变化幅度越小(由46°52'减小至23°26'),极圈为46°52',极点为23°26'。 2.正午太阳高度的计算 　　公式:H=90°-|两点纬度差|。 　　如上图所示,当太阳直射10°N时,A、B、C三点的正午太阳高度分别为90°减去三地与太阳直射点纬度的差(a、b、c),即 A点(42°N)的正午太阳高度:HA=90°-|a|=90°-(42°-10°)=58°。 B点(23°26'N)的正午太阳高度:HB=90°-|b|=90°-(23°26'-10°)=76°34'。 C点(23°26'S)的正午太阳高度:HC=90°-|c|=90°-(23°26'+10°)=56°34'。 (1)“两点”是指所求地点与太阳直射点。 (2)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“大数减小数”;两点分属南、北不同半球,则两点纬度相加。　　 3.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 如果已知当地的正午太阳高度 H和太阳直射点纬度,可以根据公式 “H=90°-纬度差”求出当地的地理纬度。 (3)确定房屋的朝向 为了获得最充足的太阳光照,各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。 ①北回归线以北的地区,正午太阳位于南方,房屋朝南。 ②南回归线以南的地区,正午太阳位于北方,房屋朝北。 (4)判断日影长短及方向 ①日影长短:太阳高度越大,日影越短,直射时为0;太阳高度越小,日影越长,日出日落时接近无限长。 ②日影方向:永远朝向背离太阳的方向。 (5)计算楼间距、楼高 为了保证一楼全年有阳光照射,北回归线以北地区建楼房时,两楼之间的最短距离应大于L=h·cot H(H:冬至日正午太阳高度)。 (6)计算热水器的安装角度 　　集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余,如图,α+H=90°时效果最佳。 4.二十四节气 春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连。 秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。 上半年来六廿一,下半年是八廿三。 注意: ①任意相邻的两个节气时间上相隔约15天。 ②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。 ③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。 ④关于节气的相关试题,可依据节气歌或示意图,通过推算与二分二至日的距离去估计太阳直射点等情况,或利用二分二至日寻找对称节气的方式处理。 角度一　正午太阳高度的变化 　　[2025·河南卷] 窗墙比是指建筑某一个立面窗户面积与该立面总面积之比,是影响建筑内采暖、制冷和照明等能耗的重要因素。不同地区基于全年建筑能耗最小来确定最优窗墙比。下图为奥斯陆(59°57'N,10°45'E)、法兰克福(50°07'N,8°37'E)、罗马(41°54'N,12°30'E)南向墙面最优窗墙比下的全年建筑能耗情况。据此完成1~2题。 1.甲、乙分别代表的城市是 (　) A.罗马、奥斯陆 B.法兰克福、罗马 C.罗马、法兰克福 D.法兰克福、奥斯陆 2.甲、丙城市南向墙面的最优窗墙比分别为0.27和0.56。甲城市最优窗墙比小于丙城市的原因是甲城市 (　) A.夏季白昼时间较长,照明能耗较小 B.夏季正午太阳高度较大,制冷能耗较大 C.冬季降水较多,采暖能耗较小 D.年平均气温较低,全年建筑能耗较小 角度二　正午太阳高度的计算及应用、物体影长与方向的判断 　　[2025·湖南卷] 中欧地区城市夏季常出现热浪天气,街道两侧建筑物和树木的阴影可缓解行人的热感,行人热感可用生理等效温度(P)衡量。图甲示意中欧地区某市(48°N,8°E)一条东西向街道行道树布置,图乙示意该街道某年夏至日(天气晴朗、风力微弱)当地时间9—15时P平均值的分布。tan65.5°≈2.19。据此完成3~4题。 甲 乙 3.甲、乙两处P平均值的差异主要源于 (　) A.全时段两侧建筑物的遮阴 B.上午西侧行道树的遮阴 C.全时段东侧行道树的遮阴 D.下午西侧行道树的遮阴 4.同样情境下,若降低两侧建筑物高度至10米,乙、丙两处P平均值的差异将 (　) A.变小 B.变大 C.不变 D.不确定 学科网（北京）股份有限公司 $ 第8讲　昼夜长短与正午太阳高度 考点1 ● 必备知识 昼长夜短　长　短　极昼　昼短夜长　短　长　极夜　最长 最短　极昼　最短　最长　极夜 ● 命题呈现 1.D　2.B　3.A　[解析] 第1题,根据图中的信息可得出,除极昼、极夜区外,纬度越高,昼夜长短变化幅度越大,①正确;因一年中各时段地球公转速度不同,有近日点和远日点的差异,故北极和南极的极昼、极夜天数是不相同的,②错误;由图直接得出,赤道上一年内昼夜等长,③正确;根据图示信息可知,一地昼长与另一半球纬度数相同的一地的夜长相等,④正确。综上所述,D正确,A、B、C错误。第2题,根据图中数据并结合所学知识推理可知,一地昼长与另一半球纬度数相同的一地的夜长相等。夏至日30°N昼长达到最长,为13时56分,冬至日时昼长达到最短;30°N与30°S纬度数相同,30°S在夏至日时昼长最短,其昼长为10时4分,而30°N在冬至日时昼长也应为10时4分,则30°N冬至日日出时间为地方时6时58分。故B正确,A、C、D错误。第3题,从北半球夏至日到北半球冬至日,太阳直射点从北回归线开始不断向南移动,最终到达南回归线,故南半球白昼的变化特点是由一年内的最短到最长,B错误,A正确;随着太阳直射点从北回归线向南移动,期间秋分日太阳直射赤道,之后继续向南移动,南半球先由昼短夜长变为昼夜等长,之后再变为昼长夜短,C、D错误。 4.C　5.D　[解析] 第4题,由图中时刻可知,该地6月22日(约夏至日)6:06日出,12月23日(约冬至日)7:57日出,而这两天分别约为该地昼长最长和昼长最短的日期。故设最长昼长和最短昼长分别为X和Y,两者关系为X+Y=24(小时),由夏至日日出比冬至日早7:57-6:06=1小时51分钟,可得出X-Y=2×1小时51分,由此计算出X=13小时51分,Y=10小时9分。C最接近,故C正确。第5题,由上题结论可知,夏至日该地昼长大约为14小时,据此可以计算出该地日出地方时=12时-1/2×14小时=5时,结合该地日出时北京时间(120°E地方时)为6:06,可以计算出该地经度大约为105°E。据此可知,四川峨眉山经度范围符合,其他三地经度范围不符合,故D正确。 考点2 ● 必备知识 1.甲　0°　乙 2.(1)北回归线　c　南回归线　a　赤道　b (2)南半球　北半球 3.(1)①太阳辐射　②最长　最高　最短　最低 (2)①太阳辐射　②北温带　热带　南温带 (3)时间　空间 ● 命题呈现 1.C　2.B　[解析] 第1题,可根据三城市纬度差异,结合气候、建筑能耗特点判断。奥斯陆(59°57'N)纬度最高,冬季寒冷漫长,采暖需求大,采暖能耗应最高;法兰克福(50°07'N)为温带海洋性气候,气候相对温和,各项能耗相对适中;罗马(41°54'N)纬度最低,为地中海气候,夏季炎热,制冷能耗应最高,冬季温和,采暖能耗低。读图,丙采暖能耗最高,对应奥斯陆;甲制冷能耗最高,对应罗马;乙各项能耗适中,对应法兰克福。故选C。第2题,窗墙比影响建筑采光、制冷和采暖能耗,甲是罗马(纬度低),丙是奥斯陆(纬度高)。罗马纬度低于奥斯陆,夏季白昼时间罗马更短,A错误。罗马纬度低,距太阳直射点更近,夏季正午太阳高度大,窗户面积大(窗墙比大)会使更多太阳辐射进入室内,增加制冷能耗,为降低制冷能耗,最优窗墙比相对较小,B正确。采暖能耗与冬季气温关联更大,不是降水,C错误。罗马纬度低,年平均气温高于奥斯陆,D错误。 3.D　4.B　[解析] 第3题,从图中读出信息:当地时间 9—15 时,甲处的P平均值低于乙处的P平均值,由此可知,乙处接收更多的太阳辐射,或者说甲处有更长时间的遮阴。全时段甲处建筑物的遮阴时间少于乙处,则甲处 P 平均值应高于乙处 P平均值,与图中信息矛盾,A错误。上午太阳偏东,下午太阳偏西,甲、乙上午的遮阴主要受东侧行道树的影响,下午的遮阴主要受西侧行道树的影响,故B、C错误,D正确。第4题,夏至日该市(48°N)正午太阳高度角为H=90°-(48°-23.5°)=65.5°。通过计算可以得出建筑高 40 米时,南侧建筑物的正午遮阴距离为40÷tan65.6°≈18.3(米),乙、丙大部分时段被建筑物遮阴,两处接受的太阳辐射差别不大,乙、丙两处P平均值差异较小。建筑高10米时,正午南侧建筑物的遮阴距离为10÷tan65.6°≈4.6(米),丙处全时段被建筑物遮阴,乙处少部分时段被遮阴,因此,乙处接受的太阳辐射明显较丙处大,乙、丙两处 P 平均值差值变大。故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $