内容正文:
第2讲 地球运动及其地理意义
第4课时 正午太阳高度的变化
第一部分 自然地理
第二章 宇宙中的地球与地球运动
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第一部分 第二章 宇宙中的地球与地球运动
高考总复习 地理
复盘 必备知识
聚焦 关键能力
01
02
培优 学科素养
03
课时冲关
04
高考总复习 地理
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课时作业8
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自主盘点
1.太阳高度和正午太阳高度
太阳光线与 地平面 的交角(即太阳在当地的仰角),叫作太阳高度角,简称太阳高度(如图甲所示)。一天中太阳高度最大值出现在 正午 ,称为正午太阳高度(如图乙所示)。
试举三例说明与正午有关的地理现象有哪些?
提示:一天中太阳高度最大或最高时;当地地方时为12时时;太阳位于当地的正北或正南时;当地物体的影子指向正北或正南时。
2.正午太阳高度的变化规律
(1)纬度变化规律
正午太阳高度从 太阳直射点 所在纬线向南北两方降低。
①夏至日:正午太阳高度由 北回归线 向南北两方降低。
②冬至日:正午太阳高度由 南回归线 向南北两方降低。
③春、秋分日:正午太阳高度由 赤道 向南北两方降低。
(2)季节变化规律
北半球节气
达最大值的地区
达最小值的地区
夏至
北回归线 及其以北各纬度
南 半球各纬度
冬至
南回归线 及其以南各纬度
北 半球各纬度
春、秋分
赤道
南北两极点
同一日期,地球上正午太阳高度相等的地区是否都在同一纬线上?
提示:不一定。同一日期,地球上总有两条纬线上的正午太阳高度相等,并以直射纬线呈南北对称分布。
图文拓展
1.北回归线地区正午太阳高度的年变化
2.赤道地区正午太阳高度的年变化
3.物影在地面转动的角度大小与白昼长短的关系
昼长决定了物影在地面转动的角度,昼长越长,物影在地面转动的角度越大;反之则越小。
4.华北地区在房前栽种落叶阔叶林树种的原因
华北地区房屋多朝向南方。夏季正午太阳位于南方,树叶茂盛可以遮阳;冬季树木落叶,不影响采光。
[教师专享]
5.正午房屋内阳光照射面积大小与正午太阳高度的关系
正午太阳高度越大,房屋内接受的光照面积越小;反之则越大。
考点一 正午太阳高度的变化规律及计算
真题精研
(2025·高考湖南卷)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1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2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(1)~(2)题。
图1 图2
(1)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
(2)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
审答流程
文字信息
①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。
②行人热感可用生理等效温度(P)衡量。
图表信息
①图1示意中欧地区某市(48°N,8°E)一条东西向街道行道树布置。
②图2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。图中甲处P平均值低于乙处。
[解析] 第(1)题,结合图2可知,甲处P平均值低于乙处,反映甲处生理等效温度低于乙处。主要原因是与乙处相比,甲处受到建筑物和行道树的遮挡更明显。结合材料,街道为东西走向,行道树排列方向与街道走向一致。当天为夏至日,该市(48°N)东北日出、西北日落,正午太阳位于正南。当地时间9-15时太阳的视运动轨迹为东南—正南—西南。由此分析,甲处上午受到东侧行道树遮阴、下午受到西侧行道树遮阴,D正确,B、C错误。甲处全时段受到南侧建筑物的遮阴,A错误。
第(2)题,结合材料,当地位于欧洲48°N,夏至日太阳直射23.5°N。根据正午太阳高度的计算公式,可以得出夏至日当天当地的正午太阳高度H=90°-(48°-23.5°)=65.5°。若当地的南建筑物高度减小为10米,正午时南侧建筑物的影子长度大致为10米÷2.19=4.57米。根据图2,乙处位于南侧建筑物北方,距离约为6米,大于4.57米。正午时南侧建筑物不能为乙处遮阴,可以为丙处遮阴。因此乙处P平均值将变大,丙处P平均值无明显变化,乙、丙两处P平均值的差异将变大,B正确,A、C、D错误。
[答案] (1)D (2)B
核心突破
1.正午太阳高度的变化规律
(1)正午太阳高度的纬度变化:同一时刻,正午太阳高度由直射点向南北两侧递减。具体如图所示。
(2)正午太阳高度的季节变化(按北半球节气)
[教师专享]
正午太阳高度的年变化幅度
(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)回归线至极圈之间:各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区:纬度越高,正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′),极圈上为46°52′,极点上为23°26′。
2.正午太阳高度的计算
(1)公式:H=90°-两点纬度差。
(2)说明:“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“大数减小数”;两点分属南北半球,则两点纬度相加。
(3)图示
如图所示,太阳直射10°N,A地(42°N)、B地(23°26′N)、C地(23°26′S)三地的正午太阳高度分别为90°减三地与太阳直射点的纬度差(a、b、c)。具体如下:
A地正午太阳高度=90°-a=90°-(42°-10°)=58°;B地正午太阳高度=90°-b=90°-(23°26′-10°)=76°34′;C地正午太阳高度=90°-c=90°-(23°26′+10°)=56°34′。
学以致用
P、Q两地的学校组织学生观测日影和太阳高度的变化规律,左图为P地某日操场旗杆日出至日落时段的日影变化示意图,当日影朝正北方向时,旗杆长度与其日影长度相等。该日之后,P地正午日影长度逐渐缩短。右图为Q地同一日正午时刻的太阳高度示意图,图中时间均为北京时间。据此,完成1~2题。
1.观测当日( )
A.Q地东北日出
B.P地正午太阳高度大于Q地
C.Q地昼夜等长
D.P地昼长大于Q地
2.该日之后3个月内( )
A.太阳直射点向南移动
B.地球公转速度加快
C.P地和Q地昼长差值增大
D.P地和Q地正午太阳高度角差值增大
解析:1.C 2.C [第1题,读图可知,P地太阳从正东升起,正西落下,昼夜平分;P地正午日影朝北,说明太阳直射点没有直射该地。据此可知,该日为春秋分日,太阳直射赤道,全球昼夜平分,PQ两地昼夜等长。C正确,D错误;春秋分日全球太阳都从正东升起,正西落下,A错误;P地日影朝正北方向时,旗杆长度与其日影长度相等,可得知P地正午太阳高度45°,P地正午太阳高度小于Q地。B错误。
第2题,由上题可知,此日为春秋分日,太阳直射赤道,P地位于北半球,Q地位于南半球,材料告知该日之后,P地正午日影长度逐渐缩短,说明该日是春分,该日之后3个月内即春分到夏至时段,太阳直射点向北移动,A错误;地球公转接近远日点,公转速度减慢,B错误;P地昼长增加,Q昼长减小,两地昼长差值增大,C正确;该日Q地正午太阳高度是60°,P地正午太阳高度45°,差值15°,该日之后3个月内Q地正午太阳高度减小到36.5°,P地正午太阳高度增大到68.5°,两地正午太阳高度差值先减小再增大,D错误。]
考点二 正午太阳高度在实际生活中的应用
真题精研
(2024·高考山东卷)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
审答流程
文字信息
①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。指出了地点信息——F岛,现象——“没有”影子,说明有太阳直射现象,时间信息——北京时间。
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。说明船行进的方向与太阳的方位相反。
图表信息
甲岛、乙岛、丙岛、丁岛、F岛的相对位置,指向标N指向北方。
[解析] 第(1)题,本题主要考查考生根据地方时、太阳直射点判断地理位置的方法。根据小明下船后“没有”影子可以确定太阳直射点位于F岛且当时的F岛地方时约为12时。根据小明记录的北京时间进行计算,该岛地方时与北京时间相差大约12小时4分,因此,与120°E经度相差约181°,那么F岛所处的经度约为61°W。一年中,太阳直射点在南北回归线之间做回归运动,但移动速度并不是匀速的,其移动速度在二分日时较快,
而在二至日时较慢。因8月21日距离秋分仅有一个月左右的时间,这时太阳直射点正逐渐向赤道移动,结合太阳的移动速度,12°N是一个合理的估计值。综上所述,A选项正确,B、C、D选项错误。太阳每天从东方升起,又从西方落下的自然现象,即太阳周日视运动,其对城市规划、建筑设计、农业生产活动等都有着影响,对太阳周日视运动的理解需要较高的抽象思维能力。通过观察太阳的周日视运动,可以更好地理解地球的自转和太阳的位置变化。
第(2)题,本题主要考查太阳视运动。周日视运动是地球自转的结果,这种运动在不同纬度的表现有所不同。根据太阳直射点的位置等信息可推断,图示岛屿所在区域下午太阳主要位于西北,因此,物体的影子方向多数时间为东南。根据材料“影子多数时间指向船行进的方向”,可判断船前往丙岛,故C选项正确,A、B、D选项错误。
[答案] (1)A (2)C
核心突破
1.确定地方时
当某地太阳高度达一天中的最大值时,日影最短,当地的地方时是12时。
2.确定房屋的朝向
为了获得更充足的太阳光照,房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。在北回归线以北地区,正午太阳位于南方,房屋朝南;在南回归线以南地区,正午太阳位于北方,房屋朝北。
3.判断日影长短及方向(按北半球节气)。
4.确定当地纬度
正午太阳高度H=90°-当地纬度与直射点纬度的差值。
5.室内光照面积大小判断
北回归线以北地区,夏至日正午太阳高度最大,室内光照面积最小;冬至日,正午太阳高度最小,室内光照面积最大。
6.计算楼间距
以北半球中纬度地区为例(见图),南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度为H,则最小楼间距L=h/tanH。
7.太阳能热水器的倾角调整
为了更好地利用太阳能,应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角,使太阳光与受热板成直角。其倾角和正午太阳高度的关系为α=90°-H(如图所示),正午太阳高度H=90°-纬度差,因此,α=纬度差(当地纬度与太阳直射点的纬度差)。
学以致用
新疆某地(43°N)根据“寿光型”日光温室结构和参数建造温室(如图),发展越冬果菜生产。但建成后效果不够理想。为充分利用光照,提高增温效果,当地对该类型日光温室的参数和朝向进行适当调整(注:tan23.5°≈0.435)。据此,完成1~2题。
1.对该地“寿光型”日光温室参数的调整方案最合理的是( )
A.将D缩减到4 m
B.将D扩大到10 m
C.将H缩减到3 m
D.将H扩大到5 m
2.该地“寿光型”日光温室的朝向应调整为( )
A.南偏东
B.南偏西
C.东偏北
D.西偏北
解析:1.B 2.B [第1题,根据所学知识可知,该地位于43°N,正午太阳高度最低是在冬至日,冬至日太阳直射南回归线,计算可得正午太阳高度为23.5°。根据冬至日正午太阳高度调整日光温室间距(D),tan23.5°=H/D,计算可得日光温室间距应不小于9.89m,这样能够保证日光温室在一年中都能照到阳光;根据冬至日正午太阳高度调整日光温室高度(H),tan23.5°=H/D,计算可得日光温室高度应不高于2.18m,这样能够保证日光温室在一年中都能照到阳光。
第2题,为了让阳光更好地照入温室,温室的朝向应该与正午时阳光的来向大体垂直。根据太阳视运动规律,该地正午时太阳位于正南方;该地区纬度较高,冬季寒冷,夜晚时间长;该地午后温度最高,为保证能更好地接受阳光,提高夜间棚内的温度,日光温室应面向正南略偏西。]
图表专攻(二) 太阳视运动图的判读
典题例析
(高考经典题)雾灵山位于北京与承德交界处,海拔2 118米,素有“京东第一峰”的美称,是观赏日出和日落的理想之地。下表为“雾灵山部分日期的日出和日落时刻表”。据此,回答(1)~(2)题。
日期
日出时刻
日落时刻
①
7:32
17:08
②
6:31
18:15
③
4:45
19:39
④
7:22
16:49
(1)四个日期中,太阳直射点最靠近赤道的是( )
A.① B.② C.③ D.④
(2)一游客于7月某日去雾灵山旅游,当日的太阳视运动轨迹是( )
审答流程
文字信息
雾灵山位于北京与承德交界处,海拔2 118米,素有“京东第一峰”的美称,是观赏日出和日落的理想之地。指出了雾灵山的位置、海拔和观赏日出和日落的位置。
图表信息
①②③④四个日期的日出和日落时刻。③日期的日出时刻最早,①日期的日出时刻最晚。④日期的日落时刻最早,③日期的日落时刻最晚。
[解析] 第(1)题,太阳直射点越靠近赤道,全球各地一日中昼夜长短的差值越小,即昼长和夜长越接近12小时。根据日落时间-日出时间=昼长,可算出表中①~④四个日期雾灵山的昼长分别为9小时36分钟、11小时44分钟、14小时54分钟、9小时27分钟,②日期雾灵山昼长最接近12小时。第(2)题,7月份,太阳直射北半球,雾灵山日出东北,日落西北,C、D错;雾灵山位于北回归线以北,故太阳直射点始终位于雾灵山南方,A错、B正确。
[答案] (1)B (2)B
图表判读
太阳视运动是指一天中肉眼所见太阳在天空中东升西落的运行状况。
1.太阳视运动(以北半球二分二至日为例)
2.全球日出日落方位的判读
无论是北半球还是南半球(极昼、极夜地区除外),同一日期日出日落方位相近,如下表所示:
日期
日出方位
日落方位
春分日至秋分日
东北方
西北方
春分日或秋分日
正东方
正西方
秋分日至次年春分日
东南方
西南方
3.影子变化的判读
(1)影长的变化
根据太阳高度的大小判断影长。日出、日落时影长最长,日出之后缩短,正午时最短,之后变长,直射点上无影子。
(2)影子方位的变化
影子位于太阳相反方位,根据太阳方位即可推知影子方位。以北半球中纬度为例,分析如下:
图表专练
某科考队员在科考站同一地点每隔4小时对太阳拍摄照片,如图为连续三张照片的合成示意图(图示时间为世界时)。据此,完成1~2题。
1.该科考站为( )
A.黄河站,(78°55′N,11°56′E)
B.中山站,(62°12′S,58°57′W)
C.泰山站,(73°51′S,76°58′E)
D.中—冰站,(65°43′N,17°22′W)
2.该科考队员在次日1时(Ⅰ)之后,继续每间隔8小时对太阳拍摄了两张照片(Ⅱ、Ⅲ),则合成图为( )
A.①
B.②
C.③
D.④
解析:1.C 2.A [第1题,结合图中信息可知,17时和21时太阳高度一致,说明世界时17时和21时关于当地时间12时或24时对称,同时,世界时次日1时太阳高度升高,因此,世界时17时和21时关于当地时间24时对称,由此可知,该地区出现极昼现象或接近极昼现象,根据地方时推测,世界时17时和21时中间时刻为19时,对应当地时间24时,因此,经度相差75度,该地经度约为75°E,C正确,A、B、D错误。
第2题,结合上题可知,该地经度约为75°E,因此,世界时次日1时对应当地时间6时,接下来继续每间隔8小时拍摄两张照片,对应当地时间14时和22时,6时和18时关于12时对称,太阳高度同样,且12时太阳高度最高,因此22时太阳高度要比6时小,所以Ⅰ高于Ⅲ,14时距离12时较6时和18时都近,所以14时太阳高度较这两个时刻高,即Ⅱ高于Ⅰ和Ⅲ,且太阳视运动轨迹向右移动。]
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