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專題三、地球運動

〖主干知識整合〗
一、太陽高度和正午太陽高度：
1、太陽高度：　太陽高度角太陽在地平線升起的時候，太陽高度角=0°，逐漸變大，日落時=0°，夜晚有的教材用負數表示。
①太陽高度的形成：
太陽高度（角）指太陽光線對當地地面的傾角（如圖一是水平面上的太陽高度角、圖二是地球圓弧表面的太陽高度），一般用h表示；而正午太陽高度是指一天中最大的太陽高度，常用H表示。前者可以是自轉和公轉引起，后者一定是地球公轉引起的。

②太陽高度的變化：
①極點：在極晝期間，極點上見到太陽高度在一天之內是沒有變化的，其太陽高度始終等于太陽直射點的緯度(如圖3中A)。
　　②非極點地區：非極點地區的太陽高度在一日內是有變化的。一天之內有一個最大值，即當地的正午太陽高度(如如圖3中B)。
③全球范圍看：太陽直射點上，太陽高度角為90°；從直射點開始，太陽高度向四周降低，呈同心圓分布(即等太陽高度線)；晨昏線上太陽高度為0°。例如太陽直射在15°S、60°W時，太陽高度的分布如下圖所示。
④一個地區年正午太陽高度最大差值：
赤道地區是23°26′。?
南北半球熱帶地區介于23°26′和46°52′之間,具體度數是(當地緯度＋23°26′)。
南北半球溫帶地區是46°52′。?
南北半球寒帶地區介于23°26′和46°52′，也可以當作當地最大正午太陽高度的數值。?

2、正午太陽高度：一天中太陽最高的時候的角度，每天都有變化的，比如太陽直射赤道那一天，在赤道上的這天，太陽高度角是90°，其它地方是90°-當地緯度。
①正午太陽高度的計算公式：
用公式H=90°-φ-δ計算正午太陽高度角，其中φ表示當地地理緯度，δ表示直射點的緯度。為了計算方便，把絕對值去掉，簡化成H=90°-Δφ（即某地與直射點的緯度差,就是兩地正午太陽高度的差值。若一地是90°,另一地便是90°減去兩地緯度差。）
②正午太陽高度的時空變化規律 (以北半球二分二至日為例)：
　　(1)正午太陽高度的空間變化規律。?
　　全球正午太陽高度的緯度變化規律：從太陽直射點所在緯線分別向南北兩側遞減；離直射點距離越近(緯度差越小)，正午太陽高度越大。?
　　①夏至日：正午太陽高度由北回歸線向南北兩側遞減。如圖5中D折線所示。?
　　②冬至日：正午太陽高度由南回歸線向南北兩側遞減。如圖5中C折線所示。?
③春秋分日：正午太陽高度由赤道向南北兩側遞減。如圖5中E折線所示。
(2)正午太陽高度的年變化規律。?
　　①回歸線之間的地區：正午太陽高度最大值為90°，全年有兩次太陽直射現象，即一年中有兩個正午太陽高度最大值。如圖6中A。
　　②回歸線上：正午太陽高度的最大值為90°，全年有一次太陽直射現象，即一年中有一個正午太陽高度最大值。如圖6中B。?

　　③回歸線至極點之間的地區：正午太陽高度最大值小于90°，全年沒有太陽直射現象。一年中有一個正午太陽高度最大值。如圖6中C。
　　④北回歸線及其以北的緯度帶：每年夏至日(6月22)H達最大值，冬至日(12月22)H達最小值。如圖7中A所示。
　　⑤南回歸線及其以南的緯度帶：每年冬至日H達最大值，夏至日H達最小值。如圖7中B所示。
③ 正午太陽高度的應用
①正午太陽高度分布的變形圖。?
②利用正午太陽高度計算垂直物體的日影：cotH＝影長/物體長度。
③太陽能熱水器的安裝傾角＝緯度差(即當地緯度和太陽直射點緯度的差值)。?
　④南北半球中緯度地區樓房間隔L和采光問題：L＝樓高×cotH(H即當地全年最小的正午太陽高度角，北半球為冬至日的正午太陽高度，南半球為夏至日的正午太陽高度)。如圖8所示。
在樓房布局時建議采用東北—西南向或西北—東南走向。
　　⑤有前檐的窗戶與房頂之間距離L的設定：L=前檐長度×tanH。?
　③　5. 3、影子問題
　　(1)影子的朝向與光源的方向相反。
　　(2)太陽高度越大，影子越短，反之，越長。一天中日影的變化規律是日出最長——變短——正午最短——變長——日落最長(理論上晨昏線影子無限長)。?
　(3)正午日影的朝向和長短變化。
　　①北回歸線以北：北回歸線以北太陽終年南射，正午日影始終朝北；緯度越高，日影越長；6月22日達一年中最短，12月22日達一年中最長。?
　　②南回歸線以南：南回歸線以南太陽終年北射，正午日影始終朝南；緯度越高，日影越長；12月22日達一年中最長，6月22日達一年中最短。?
③南北回歸線之間的地區：正午時，在南北回歸線內，太陽有直射、南射和北射。正午日影有時無、有時向南、有時向北；長短由正午太陽高度確定。?
　　(4)極點:任何時候日影始終朝南或北,且日影長短無日變化。
二、晝夜長短的變化：
1. 晨昏線(圈)的運動
　　隨著地球自西向東自轉,晨昏線不停地由東向西運動;由于太陽直射點的南北移動,且晨昏線始終與太陽光線垂直,晨昏線以極點為中心,以一個回歸年為周期，在極圈和極點之間來回擺動。
(1)側視圖中晨昏線的運動過程，AB為晨線，虛線為回歸線和極圈，陰影為黑夜，如圖9。


(2)俯視圖中晨昏線的運動過程：AB為晨昏線(圈)，虛線為北極圈，大圓為赤道，陰影部分為黑夜，如圖10、圖11。
(3)總結規律?
　　①由于晨昏線把緯線分成晝弧和夜弧兩部分，晨昏線的擺動導致晝弧和夜弧的增加或縮短，導致晝夜長短的變化。??
　　②當晨昏線離開極點時，極點周圍出現極晝或極夜，其極晝極夜范圍是與晨昏線相切的那條緯線和極點之間的區域。 ?
　　③9月23日至次年3月21日，太陽直射在南半球，北半球晝短夜長，在北半球晨線隨緯度增大而東偏，昏線隨緯度增大而西偏；3月21日至9月23日，太陽直射在北半球，北半球晝長夜短，在北半球晨線隨緯度增大而西偏，昏線隨緯度增大而東偏。 ?
　2. 晝夜長短的變化分時段分析：
北半球日期太陽直射點北半球晝夜長短情況
春分日—秋分日北半球晝長夜短，緯度越高，晝越長
春分日—夏至日北半球晝長夜短，且晝漸長，極晝范圍擴大
夏至日北回歸線晝最長夜最短，北極圈內出現極晝現象
夏至日—秋分日北半球晝長夜短，且晝漸短，北極圈內極晝范圍縮小
秋分日—次年春分日南半球晝短夜長，緯度越高，晝越短
秋分日—冬至日南半球晝短夜長，且晝漸短，極夜范圍擴大
冬至日南回歸線晝最短夜最長，北極圈內出現極夜現象
冬至日—次年春分日南半球晝短夜長，且晝漸長，北極圈內極夜范圍縮小
二分日赤道全球晝夜平分


三、太陽周日視運動?
　　1. 周日視運動規律?
　　(1)太陽直射赤道時，全球各地太陽從正東方向升起，正西方向落下。?
　　(2)太陽直射北半球時，全球各地太陽從東北方向升起，西北方向落下(極晝和出現極夜地區除外)。 ?　(3)太陽直射南半球時，全球各地太陽從東南方向升起，西南]方向落下(極晝和出現極夜地區除外)。 ?
　　2. 比較圖12甲、乙、丙三圖所示太陽周日視運動規律。
(1)三地太陽視運動相同點是：太陽有時東升西落，有時東北升西北落，有時東南升西南落。?
　　(2)三地正午太陽位置不同點是：在甲地，有時太陽在頭頂，有時在北方，有時在南方，說明甲地在南北回歸線之間；在乙地，太陽終年在北方，說明乙地在南回歸線以南；在丙地上，太陽終年在南方，說明丙地在北回歸線以北。


【例1】圖3中a是經線，Q點為晨昏線與該經線的交點。完成1～4題（2008年全國文綜）
2．若Q地的地方時為5時30分，則Q地所處位置和月份可能是
A．北半球、10月 B．南半球、5月
C．北半球、5月 D．南半球、8月
2．若Q地的地方時為2時30分，則Q地的緯度可能為
A．30°～40° B．45°～55°
C．5°～l 5° D．60°～70°
3．當Q地位于北半球低緯時，可能的月份及時刻是
A．12月、17時 30分 B．9月、17時
C．6月、4時30分 D．4月、5時
4．一年之內每天同一時刻(6時、18時除外)，Q點在該經線上
A．密集分布于南北回歸線之間 B．均勻分布于整條經線
C．密集分布于南北極圈之間 D．集中分布于南北兩個區間
〖解析〗第1題：a是經線，Q點為晨昏線與該經線交點，地方時為5：30（12點之前，只能是晨線與該經線交點），說明Q點處于日出，由此可推出其晝長（12-5：30）×2＝13小時＞12時，晝大于夜，當地為夏半年，所以C最符合。BD，5月8月為南半球冬半年；A，10月雖是北半球夏半年，但離秋分（9月23日，當天各地晝夜等長，晝均為12時）只差幾天，晝長不至于增加近一個小時。
第2題：在備考中建議各位考生一定要關注我國北京、漠河等地夏至和冬至日的晝長。
地方時為2：30（12點之前，仍然只能是晨線與該經線交點），說明Q點處于日出，由此可推出其晝長（12-2：30）×2＝19小時＞12時，晝遠大于夜，說明當地緯度高是接近極晝夜的地方，所以D答案符合。
第3題：9月近秋分（9月23），D4月近春分（3月21），春秋分晝長12時，各地日出6：00，日落18：00，題目條件當地是低緯，周長變化應較小，也就是說日出日落在9月或4月晝長也應近6時和18時，B17時D5時均差近1小時不符合。AC的判斷相對較難，因為兩項中時候和月份反映的季節是對應的，只能從題目條件說是低緯（低緯晝長近12時，赤道全年晝長均等于12時），說明日出近6點，日落近18點，差距越小越好。A離18時差半小時，而C與6點差一個半小時。
第4題：題目中強調6時、18時除外，而實際上只有6時、18時這兩種情況可選B，即晨昏線與經線的交點從赤道到極點都可能出現。而其他時間則至少不可能出現在赤道上。且時間越接近12時或0時，其移動的范圍越小，在12時和0時的時候，晨昏線與經線的交點移動范圍就在極圈與極點之間了。
如右圖，紅線表示一年中每天16點Q點的分布情況，綠線為14點的分布情況，由此可見，符合條件的Q點分布在南北半球兩個區間。
〖答案〗：1.D 2.D 3.A 4.D
【例2】下圖示意不同緯度四地白晝長度變化。完成1—3題（2008年全國文綜卷）


1．若該圖表示上半年a、b兩月（a月早于b月），則①、②、③、④四地緯度依次是
A.66.5°N 66°N 40°N 40°S B. 66.5°S 66°S 40°S 40°N
C.66.5°N 66°N 0° 40°S D. 66.5°S 66°S 0° 40°N
2．根據圖中各地的白晝長度變化可知
A．a月內①??④各地的夜長均長于晝長
B．b月內①??④各地的晝長均長于夜長
C．③地較②地晝夜長短的年變幅大
D．③地與④地之間的某一緯度上晝夜長短變化為零
3．①地在a月與b月的平均晝長變化Ｐa與Ｐb的關系應符合
A．０＜Ｐa／Ｐb＜１ B．Ｐa／Ｐb＝０
C．Ｐa／Ｐb＝１ D．Ｐa／Ｐb＞１
〖解析〗第1題：從題義得到上半年①②③的晝長在增加，可以位于北半球，④地在縮小，在南半球，并且四地沒有一地位于赤道。對照此，選項顯而易見。
第2題：A、B選項均明顯錯誤，C選項主要是學生要弄清緯度越低，晝夜長短的變化幅度越小，四地晝夜長短的變化幅度最小的是③地、④地，③、④地緯度也較低。
第3題：從圖中可以明顯地讀出①地在a月的平均晝長變化小于b月的平均晝長變化。
〖答案〗：1.A 2.D 3.A

【例3】下圖是全球某日某時刻的昏線(線上的數據為經度)。據此回答第1～2題。(2009屆長沙地區模擬卷)

4. 此時北京時間為　　　　　　　　　　　(　　)?
　　A. 14：40　B. 9：20?C. 21：20　D. 15：20?
　　5. 若c點為69°N，則下列說法正確的是　　(　　)
　　A. 天山牧民利用云杉林以下的牧場放牧?
　　B. 北半球各地晝短夜長?
　　C. 南極大陸終日斜陽?
　　D. 黃淮海平原土壤鹽分全年最低
〖解析〗該題考查晨昏線的概念及其特點，該題要求學生對晨昏線的特點和性質掌握牢固，具有較強的空間概念。圖中直線為昏線，則西端的160°E為12時，東端的20°W為24時，北京時間即120°E的時間=12時－(160°－120°)÷15°/時=9時20分。第2題昏線上c點存在下圖甲乙兩種情況，從圖中可看出，c點為69°N時，只有乙圖合乎要求，此時太陽直射北半球，北半球各地晝長夜短，南極圈內有極夜現象，天山牧民在云杉林下的地區放牧，黃淮海平原正處于雨季，土壤鹽分全年最低。
〖答案〗1．B 2．D

一、選擇題
下圖中四條曲線分別示意四地3月21日到6月30 日的日出時間。讀下圖，回答1～3題。
1. 與③對應的緯度是　(　　)
　　A. 66°34′S 　B. 66°34′N
　　C. 90°N　　 　D. 90°S?
2. 圖中四條曲線所代表的地點緯度由高到低排序是　　　(　　)
　　A. ②①③④　　B. ④③②①　
　　C. ③①②④　　D. ①②③④
3. 8月23日，②地晝長約為 　　　　　　　(　　)?
　　A. 24小時　　B. 22小時　　C. 20小時　　D. 18小時
近年來，我國房地產業發展迅速，越來越多的居民喬遷新居，居住條件和環境顯著改善。下圖是房地產開發商在某城市(30°N)建造的兩幢商品住宅樓，請讀圖后，運用以下公式及相關知識回答4～6題。 ?
　　①某地正午太陽高度的大小：H＝90°-φ-δ式中H為正午太陽高度；φ為當地緯度，取正值；δ為太陽直射點的緯度，當地夏半年取正值，冬半年取負值。?
②tg35°≈0.7，tg45°＝1，tg60°≈1.732 ?
4. 某戶居民買到了北樓一層的一套房子，于春節前住進后發現正午前后太陽光線被南樓擋住。問該房子一年中正午太陽光線被南樓擋住的時間大約是　　　　　　　　　　　　　　　　　(　　)
　　A. 1個月B. 3個月C. 6個月D. 9個月?
5. 為避免這種糾紛，房地產開發商在建樓時，應該使北樓所有朝南房屋在正午時終年都能被太陽照射，那么在兩幢樓間距不變的情況下，南樓的高度最高約為　（ ）　　　　　　　　　　　　
　 A. 20米B. 30米 C. 40米 D. 50米?
6. 若只考慮樓盤容積率對房價的影響，則下列城市樓盤開發成本全部高于上述圖示城市的是　（ ）　　
A. 長沙、南京、濟南B. 上海、南京、北京?
　　C. 廣州、福州、鄭州D. 深圳、武漢、天津
下圖為北半球甲乙兩地某日“太陽視運動路線圖”，圓O為地平圈，箭頭為太陽視運動方向，∠1=∠2=22°，據此，完成7～10題：
7. 甲地的地理緯度是( 　　)?
　　A. 23°26′N B. 66°34′N
　　C. 22°ND. 90°N?
8. 乙地的正午太陽高度為(　　)?
　　A. 22° B. 44° C. 11°D. 68°?
9. 該日下列說法中不正確的是(　　)?
　　A. 澳大利亞北部盛行西北風　B. 尼羅河水泛濫?
　　C. 巴西高原草原一片枯黃　　D. 北極考察的好時光
10. 悉尼該日太陽升起的方向是(　　)?
　　A. 東北B. 東南 C. 正東D. 正北
圖4各線示意不同緯度地的白晝長度變化。讀圖4，回答11—12題。
11.若圖中①地位于北半球，則a點時刻應為 （ ）
A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至
12 .圖4五地中 （ ）
A．③地緯度高于②地
B．④地位于赤道附近
C．①地、⑤地白晝長度變幅最大
D．②地位于極圈之內
下圖中bac為晨昏線，讀圖回答13～15題。
13．如果圖中ab為晨線，按區時計算與a點日期不同的范圍是 （ ）

A. 110°W向西至180° B. 112.5°W向西至180°
C. 97.5°E向西至180° D. 67.5°W向東至180°
14．如果圖中ac為晨線，下列說法正確的是 （ ）
A．澳大利亞正值小麥收割季節
B．我國華北平原土壤表層鹽份含量最低
C.南極地區出現“南極臭氧洞”
D．由斯里蘭卡駛向馬六甲海峽的輪船逆風逆水
15．如果黃赤交角減小，圖中a點 （ ）
A．將向北移動
B．目前所在緯線的自轉線速度將減小
C．目前所在緯線一年中最長晝與最短晝的差值將減小
D．目前所在緯線一年中正午太陽高度最大值與最小值的差值將增大
圖 4 表示北半球某區域。a 為緯線，b 為晨昏線。b 線中 M 點緯度值最大，N、P 兩點緯度值相等。回答16—17 題。

16.M 點的緯度最低為 （ ）
A．71.5°N B．66.5°N C．61.5°N D．56.5°N
17.若 Q、R 兩點相距 60 個經度，且 R 點為 30°E，圖示區域為夏半年。此時北京時間為 （ ）
A．6 時 B．8 時 C．18 時 D．20 時
下圖是北半球某地二分、二至日大陽高度日變化。讀圖回答18～20題。
18．某日該地日出時北京時間為11：40，則該日該地日落時北京時間為　（ ）
A．00：20 B．01：40 C．18：20 D．21：40
19．若黃赤交角為K，則圖中hl與h2的差為　　　（ ）
A．1/2K B．K C．3/2K D．2K
20．一年中該地正午物體影子朝北的時間約為　　（ ）　　
A．3個月 B．4個月 C．8個月 D．9個月

二、綜合題
21．青云花園是我國某城市（36.5°N）一所集歐美建筑精華的住宅小區，小區設施齊全，環境優美，豪華典雅。完工后當地居民爭相購買，然而一年后底層住戶以采光條件差將開發商告上法庭。（tg30°≈0.577）（10分）圖甲為青云花園小區分布平面圖，圖乙為為該小區學校研究性學習小組繪制的某一日內旗桿桿影軌跡示意圖（O為立桿處，虛線為桿影，曲線為桿影端點軌跡）。


（1）圖2中F、G、H、I四個桿影中最接近日出時段的是 ，該日前后小區住戶客廳內的正午陽光照射面積較___________，該城市所在的大地形單元是___________。
（2）該小區底層住戶因采光條件差將開發商告上法庭。請你用所學為住戶們拿出有力的證據。


（3）為保證住宅獲得充足的太陽光照，在樓高相同的情況下，你認為該城市住宅樓群的樓房間距與上海相比有何差異？對你的結論作出合理解釋。


22、下圖是赤道及以北地區三地夏半年某日的太陽高度日變化過程(h是已知數)，讀圖回答以下問題：

(1)A地的地理緯度是 。
(2)這一天B地的正午太陽高度H為 。
(3)C表示的地方時是 。
(4)這一天地球上出現極晝現象的地區是 。
(5)A地的正午太陽高度h的取值范圍是 。

參考答案：
1-10 B D C C B B D B A A
11-20 A C D B C C D A B D
21．（1）F 小 華北平原
（2）小區位于北緯36°34′，12月22日正午太陽高度最小為30°；正午時，樓的影長達34.66米，遠大于樓間距20米
（3）樓房間距應比上海寬 該城市緯度比上海高，冬至日正午太陽高度比上海小
（4）丙 位于街角路口處，交通通達性最好；臨近居民區，接近消費人群

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