一、正午太陽高度的變化某地一天中最大的太陽高度,但是不一定是90 °1.正午太陽高度的緯度變化規(guī)律:正午太陽高度從太陽直射點(diǎn)所在緯度向南北兩側(cè)遞減。距離太陽直射點(diǎn)的緯線越近,正午太陽高度越大
二分二至日太陽高度分布示意圖
(1)夏至日:正午太陽高度由　　　　向南北兩側(cè)遞減,如圖中c折線所示。?(2)冬至日:正午太陽高度由　　　　向南北兩側(cè)遞減,如圖中a折線所示。?(3)春、秋分日:正午太陽高度由　　　向南北兩側(cè)遞減,如圖中b折線所示。
2.正午太陽高度的季節(jié)變化規(guī)律
思維拓展·再提升正午太陽高度與室內(nèi)采光存在什么關(guān)系?
提示 為了獲得最充足的太陽光照,各地房屋的朝向與正午太陽所在的位置有關(guān)。北回歸線以北的地區(qū),正午時(shí)太陽位于正南方,正午太陽從南窗射入;南回歸線以南的地區(qū),正午時(shí)太陽位于正北方,正午太陽從北窗射入。一般情況下,正午太陽高度越大,照射到房間的面積越小,即夏季照射面積小;正午太陽高度越小,照射到房間的面積越大,即冬季照射面積大。
二、四季更替和五帶劃分1.四季更替　 中緯度地區(qū)季節(jié)變化明顯(1)四季的成因:一年中晝夜長短和正午太陽高度隨　　　　的變化而變化。(2)四季的劃分
2.五帶的劃分(1)五帶成因:一年中晝夜長短和正午太陽高度隨　　　　的變化而變化。(2)五帶劃分
思維拓展·再提升若黃赤交角變大,地球上熱帶、溫帶、寒帶范圍會(huì)發(fā)生什么變化?
提示 熱帶、寒帶范圍變大,溫帶范圍變小。
1.晾衣神器——伸縮式晾衣架我國某小區(qū)陽臺(tái)統(tǒng)一安裝上下伸縮式晾衣架(如下圖)。
(1)要使太陽能夠曬到衣服,正午時(shí)懸掛晾衣架的繩索長度北京與武漢哪個(gè)應(yīng)該更長?
(2)北京與武漢相比較,正午時(shí)冬夏繩索長度伸縮變化的幅度哪個(gè)更小?
2.正午太陽高度的妙用——樓層選擇2023年某樓盤(32°N,121°E)開盤銷售已封頂?shù)?~4號(hào)樓。這4幢樓均為18層,層高3米,南北樓間距為50米。下圖為該樓盤平面示意圖。
(1)小明發(fā)現(xiàn)4號(hào)樓底樓10月22日起正午就無陽光照射,那么一年中該樓層正午有陽光照射的時(shí)間約為幾個(gè)月?
(2)一般隨樓層升高房價(jià)相應(yīng)提高。小明想在4號(hào)樓購房,希望全年正午都有太陽照射且單價(jià)較低。建議他選擇(tan34°34'≈0.7,tan58°≈1.6,tan81°26'≈6.6)幾層?
考點(diǎn)一　正午太陽高度的變化
1.正午太陽高度的變化(1)正午太陽高度的季節(jié)變化規(guī)律太陽直射點(diǎn)向本地所在緯線移來,則正午太陽高度增大,移去則減小。如圖所示:
(2)正午太陽高度的緯度變化
(3)正午太陽高度的年變化幅度
2.正午太陽高度的計(jì)算及應(yīng)用(1)正午太陽高度的計(jì)算公式:H=90°-兩點(diǎn)緯度差說明:“兩點(diǎn)”是指所求地點(diǎn)與太陽直射點(diǎn)。兩點(diǎn)緯度差的計(jì)算遵循“同減異加”原則,即兩點(diǎn)同在北(南)半球,則兩點(diǎn)緯度“大數(shù)減小數(shù)”;兩點(diǎn)分屬南、北不同半球,則兩點(diǎn)緯度相加。如圖所示:
當(dāng)太陽直射B點(diǎn)(10°N)時(shí)A點(diǎn)(40°N)正午太陽高度:H=90°-AB緯度差=90°-(40°-10°)=60°。C點(diǎn)(23°26'S)正午太陽高度:H=90°-BC緯度差=90°-(10°+23°26')=56°34'。
(2)正午太陽高度變化規(guī)律在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用①確定地方時(shí)當(dāng)某地太陽高度達(dá)一天中的最大值時(shí),此時(shí)日影最短,當(dāng)?shù)氐牡胤綍r(shí)是12時(shí)。②確定房屋的朝向房屋的朝向與正午太陽所在位置有關(guān)。為了獲得更充足的太陽光照,在北回歸線以北地區(qū)正午太陽位于南方,因此房屋坐北朝南;在南回歸線以南地區(qū)正午太陽位于北方,因此房屋坐南朝北。③確定當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥犬?dāng)太陽直射點(diǎn)位置一定時(shí),可根據(jù)兩地緯度差多少度,正午太陽高度就差多少度。根據(jù)某地某日(二分二至日)正午太陽高度,可判斷該地區(qū)緯度大小。
④判斷日影長短及方向太陽直射點(diǎn)上,物體的影子縮短為0;正午太陽高度越大,日影越短;反之,日影越長。正午是一天中日影最短的時(shí)刻。日影永遠(yuǎn)朝向背離太陽的方向,北回歸線以北的地區(qū),正午的日影全年朝向正北(北極點(diǎn)除外),冬至日日影最長,夏至日最短;南回歸線以南的地區(qū),正午的日影全年朝向正南(南極點(diǎn)除外),夏至日日影最長,冬至日最短;南北回歸線之間的地區(qū),正午日影夏至日朝向正南,冬至日朝向正北;直射時(shí)日影最短(等于0)。
⑤確定樓間距、樓高為了更好地保證各樓層都有良好的采光,樓與樓之間應(yīng)當(dāng)保持適當(dāng)距離。以我國為例,南樓高度為h,該地冬至日正午太陽高度為α,則最小樓間距L=hctα。如下圖:
⑥計(jì)算太陽能熱水器的安裝角度為了更好地利用太陽能,應(yīng)不斷調(diào)整太陽能熱水器與樓頂平面之間的傾角,使太陽光與集熱板成直角。集熱板與地面之間的夾角(β)和當(dāng)天的正午太陽高度(α)互余,即β+α=90°時(shí)效果最佳。如下圖:
⑦判斷山地自然帶在南坡和北坡的分布高度一般情況下,由于陽坡正午太陽高度大,得到的光熱多,陰坡得到的太陽光熱少;因此在相同高度,陽坡溫度較高,陰坡溫度較低,從而影響到自然帶在陽坡和陰坡的分布高度。
(2022·浙江6月卷)我國某中學(xué)生在學(xué)校附近通過天文觀測,繪制出北極星光線與正午太陽光線之間夾角α的年變化曲線,下圖為該曲線示意圖。據(jù)此完成下列各題。(1)符合“晝變短,夜比晝長”條件的時(shí)段是(　　)A.甲至乙B.乙至丙C.丙至丁D.丁至戊
(2)丙日,對(duì)應(yīng)的北極星光線和正午太陽光線位置關(guān)系正確的是(　　)
A.①B.②C.③D.④
答案 (1)D　(2)C
[變式訓(xùn)練] 北京的日出時(shí)間逐漸提前且晝長夜短的是哪一時(shí)段?
考向一　正午太陽高度的變化(2023·廣東湛江一模)下表為二分二至日前后甲、乙兩城市正午太陽高度的變化統(tǒng)計(jì)表。據(jù)此完成1~2題。
1.甲、乙兩城市的緯度差值為(　　)A.18°B.24° C.38°D.44°2.某城市的夜晚時(shí)間與乙城市白晝時(shí)間相等,則該城市的經(jīng)緯度位置可能是(　　)A.(44°N,175°E)B.(44°S,70°W)C.(46°S,175°E)D.(46°S,70°W)
解析 第1題,根據(jù)表中信息,可以判斷出甲、乙兩地在夏至日正午太陽高度最大,在冬至日正午太陽高度最小,因此可以判斷出甲、乙兩城市位于北半球。根據(jù)正午太陽高度的計(jì)算公式可知,兩地的正午太陽高度差為兩地的緯度差。所以甲、乙兩城市的緯度差為18°。第2題,根據(jù)表中信息,可以判斷出甲、乙兩地在夏至日正午太陽高度最大,在冬至日正午太陽高度最小,因此可以判斷出甲、乙兩城市位于北半球。根據(jù)正午太陽高度的計(jì)算公式可知,乙城市位于44°N,由于緯度數(shù)值相同,南北相反的兩點(diǎn)一地的夜晚時(shí)間與另一地的白晝時(shí)間相同,所以44°S緯線上的任何城市的夜長均與乙城市的晝長相等,所以則該城市的經(jīng)緯度位置可能是(44°S,70°W)。
考向二　正午太陽高度的應(yīng)用(2023·廣東廣州高三六校聯(lián)考)南半球某地公司職員于4月5日9:00(當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí))趕到公司,準(zhǔn)備參加約4個(gè)小時(shí)的工作會(huì)議。下圖為此時(shí)公司露天停車場空余車位和太陽光照狀況圖。讀圖,完成3~4題。
3.若此時(shí)僅剩4個(gè)停車位,為盡量避免會(huì)議期間汽車被太陽照射,最理想的車位是(　　)A.①車位B.②車位 C.③車位D.④車位4.經(jīng)測量可得,當(dāng)?shù)卣?2時(shí)太陽光線與地面的夾角約為50°,推斷該地最接近(　　)A.雅加達(dá)(6°12'S,106°50'E)B.圣保羅(23°33'S,46°38'W)C.堪培拉(35°17'S,149°08'E)D.巴西利亞(15°47'S,47°56'W)
解析 第3題,該地位于南半球,此時(shí)為4月5日,太陽直射北半球,正午太陽位于正北方,南半球日影呈逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),接下來①和②車位都會(huì)被太陽照射到,④車位已經(jīng)被照射,因此為了避免會(huì)議期間汽車被太陽照射到,最理想的車位為③,排除A、B、D,故選C。第4題,當(dāng)?shù)卣?2時(shí)太陽光線與地面的夾角約為50°,此時(shí)為4月5日,太陽直射緯度約為4°N。根據(jù)正午太陽高度的計(jì)算公式α=90°-緯度差,可得當(dāng)?shù)匚挥?6°S附近,C正確,排除A、B、D。選擇C。
考點(diǎn)二　四季更替與五帶劃分
1.地球公轉(zhuǎn)與二十四節(jié)氣(1)太陽直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)與二十四節(jié)氣
注:各節(jié)氣具體日期前后浮動(dòng)1—2日。
(2)二十四節(jié)氣對(duì)應(yīng)的地球運(yùn)動(dòng)位置
(3)二十四節(jié)氣與人類活動(dòng)
2.四季的劃分(1)四季更替和五帶的成因
(2)四季更替的緯度差異
此外,低緯度的高海拔地區(qū),在夏半年因海拔高而較涼爽,在冬半年因緯度低較溫暖,其季節(jié)更替也不明顯,如我國的昆明、巴西的巴西利亞。
(3)不同的四季劃分方法
(2023·北京卷)某校開展“時(shí)空智能,因融至慧”跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)系列活動(dòng)。結(jié)合2023年6月10日文化和自然遺產(chǎn)日,同學(xué)們展示了有關(guān)二十四節(jié)氣的作品。下圖是學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)作的網(wǎng)頁截圖。讀圖,完成下列各題。
(1)二十四節(jié)氣是古人觀天察地、認(rèn)識(shí)自然的智慧結(jié)晶,客觀反映了(　　)①太陽活動(dòng)?、谒募咀兓、劢邓偭俊、芪锖颥F(xiàn)象A.①②B.①③C.②④D.③④(2)據(jù)圖推斷(　　)A.甲地種冬小麥正值梅雨時(shí)節(jié)B.可以通過遙感監(jiān)測乙地澇災(zāi)C.正午太陽高度甲地比乙地大D.晝長周年變化甲地小于乙地
答案 (1)C　(2)B
[變式訓(xùn)練] 在二十四節(jié)氣中,太陽直射點(diǎn)所在的緯度與小滿相同的是哪一節(jié)氣?
(2023·廣東江門高三校考)二十四節(jié)氣是把太陽周年運(yùn)動(dòng)軌跡劃分為24等份,每一等份為一個(gè)節(jié)氣,始于立春,終于大寒,周而復(fù)始,是我國勞動(dòng)人民長期經(jīng)驗(yàn)的積累成果和智慧的結(jié)晶。下圖為我國某地相鄰節(jié)氣平均氣溫變量的曲線圖。據(jù)此完成1~3題。
1.由圖推測,該地一年中氣溫最高的節(jié)氣為(　　)A.清明B.立夏C.夏至D.大暑2.若立春時(shí)節(jié)該地平均氣溫為4.6 ℃,則該地可能位于(　　)A.廣東B.安徽C.北京D.新疆3.當(dāng)該地一年中氣溫最低時(shí),下列說法正確的是(　　)A.該地太陽從東北方向升起B(yǎng).該地太陽照進(jìn)房屋內(nèi)陰影面積最大C.該地一年中晝最短、夜最長D.太陽直射點(diǎn)在南半球,且正向北移動(dòng)
解析 第1題,該圖是平均氣溫變量圖,清明前后平均氣溫變量都為正值,即氣溫一直在增加,清明不是氣溫最高的節(jié)氣,A錯(cuò)誤;立夏、夏至之后平均氣溫變量是正值,即立夏、夏至之后還在升溫,立夏、夏至不是氣溫最高的節(jié)氣,B、C錯(cuò)誤;大暑之前的幾個(gè)月平均氣溫變量都為正值,即都在升溫,平均氣溫變量由正值轉(zhuǎn)為負(fù)值是在“大暑—立秋”,立秋時(shí)平均氣溫變量為負(fù)值,即開始降溫,則大暑是一年中氣溫最高的節(jié)氣,D正確。故選D。第2題,立春的時(shí)間大致為2月初,廣東該時(shí)間平均氣溫遠(yuǎn)高于4.6 ℃,A錯(cuò)誤;安徽緯度較高,氣溫較低,此時(shí)最接近4.6 ℃,B正確;北京和新疆緯度在40°N左右,2月初平均氣溫遠(yuǎn)低于4.6 ℃,C、D錯(cuò)誤。故選B。第3題,從圖中可知,一年中氣溫最低的節(jié)氣為大寒,在1月20日前后,該時(shí)間我國太陽從東南方升起,A錯(cuò)誤;北半球的地區(qū)太陽照進(jìn)屋內(nèi)陰影面積最大的節(jié)氣應(yīng)該在冬至,B錯(cuò)誤;該地一年中晝最短、夜最長的節(jié)氣是冬至,C錯(cuò)誤;根據(jù)太陽直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)可知,該時(shí)間太陽直射點(diǎn)位于南半球且正在向北移動(dòng),D正確。故選D。
圖形判讀(一)太陽視運(yùn)動(dòng)圖的判讀
1.太陽視運(yùn)動(dòng)軌跡圖太陽視運(yùn)動(dòng)是指一天中肉眼所見太陽在天空中東升西落的運(yùn)行狀況。其中日出東方,日落西方,正午12時(shí)(地方時(shí))時(shí)位于觀察者的正南方、正北方或正上方。下圖是北緯40°附近某地在二分二至日的太陽視運(yùn)動(dòng)軌跡,該圖可反映日出、日落時(shí)間,晝夜長短,日出、日落方位,正午太陽高度等。
2.全球日出、日落及正午時(shí)刻太陽方位的變化規(guī)律(1)未出現(xiàn)極晝或極夜現(xiàn)象的地區(qū),太陽直射北半球時(shí),日出、日落都偏北(太陽從東北升起,西北落下);太陽直射南半球時(shí),日出、日落都偏南(太陽從東南升起,西南落下);太陽直射赤道時(shí),日出正東、日落正西。
(2)出現(xiàn)極晝的地區(qū)(除極點(diǎn))一天內(nèi)太陽不落,正午太陽高度最大,0時(shí)(24時(shí))太陽高度最小,若位于北半球,太陽升落方位均為正北;若位于南半球,太陽升落方位均位于正南。
(3)極晝期間的極點(diǎn)一天內(nèi)太陽高度不變。
3.晝長與日出、日落時(shí)間在北半球,晝越長,日出越早,日落越晚,日出、日落的位置越偏北,太陽視運(yùn)動(dòng)的弧度越大;反之,在北半球晝越短,日出越晚,日落越早,日出、日落位置越偏南,太陽視運(yùn)動(dòng)的弧度越小。
(2023·廣東模擬預(yù)測)觀測者在某地垂直豎立一根桿子,并于一日內(nèi)記錄下從日出到日落桿影末端的軌跡,兩個(gè)月后重復(fù)記錄一次,得出兩條軌跡如下圖所示。讀圖,完成1~2題。
1.觀測者立桿的位置可能是(　　)A.0°B.23°26'NC.66°34'ND.90°N
2.再過兩個(gè)月后,桿影末端軌跡可能是(　　)

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