高考地理大一轮复习地球的公转二 正午太阳高度的变化四季和五带.docx

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高考地理大一轮复习地球的公转二正午太阳高度的变化四季和五带

第七讲　地球的公转

（二）　正午太阳高度的变化、四季和五带

掌握太阳高度的含义及太阳视运动

1．太阳高度的概念

太阳高度，就是太阳光线与地平面的夹角，即太阳的仰角。

2．（一天中）太阳视运动轨迹

一天中，日出以后太阳高度逐渐增大，正午达最大值，之后，太阳高度逐渐减小，其中正午的太阳高度称为正午太阳高度，是一天中最大的太阳高度。

3．（一年中）二分二至日太阳视运动轨迹

下图为北半球某地二分二至日太阳视运动示意图，读图可知：

（1）该地夏至日的太阳视运动为轨迹①，该日日出东北，日落西北（极昼、极夜地区除外）。

（2）该地春秋分日的太阳视运动为轨迹②，该日日出正东，日落正西。

（3）该地冬至日的太阳视运动为轨迹③，该日日出东南，日落西南（极昼、极夜地区除外）。

[特别提醒]

影子变化与太阳高度、方位的关系

（1）影子长短：

与太阳高度大小呈负相关，日出时影子最长，之后变短，正午时最短，之后变长，日落时达最长；直射点上无影子。

（2）影子方向：

与太阳方位相反。

（3）影子移动方向：

与太阳视运动方向相反，呈顺时针在地面上移动。

题组练通

下图是甲、乙两地某日太阳高度变化图，其中甲地位于30°N。

读图回答1～2题。

1．乙地地理坐标为（　　）

A．（0°，30°E）　　　　　　　B．（10°N,150°W）

C．（10°S,30°E）D．（10°N,150°W）

2．甲、乙两地（　　）

A．昼长不可能相等

B．一天中太阳高度同时达到最大

C．此时甲地昼更长

D．太阳东南升、西南落

解析：

1.C　2.C　第1题，由图可知，甲地正午太阳高度为80°，其位于30°N，可计算出此时太阳直射20°N，图中乙地昼长小于12h，说明乙地与甲地不在同一半球，即乙地位于南半球，再利用正午太阳高度计算公式，计算出乙地位于10°S，乙地正午时，北京时间为18时，由此可知乙地位于30°E。

第2题，读图可知，甲、乙两地相比，此时甲地昼更长；甲、乙两地经纬度不同，所以一天中太阳高度不可能同时达到最大。

当太阳直射赤道时，甲、乙两地昼长相等；此时全球除极昼极夜地区外太阳东北升、西北落。

（2019·济南模拟）下图为北半球四地在夏至日当天所看到的太阳视运动轨迹。

据图完成3～5题。

3．图中地平面上表示正西方向的是（　　）

A．①B．②

C．③D．④

4．四地的纬度按照由高到低的顺序进行排列，合理的是（　　）

A．甲、乙、丙、丁B．乙、丁、丙、甲

C．丙、丁、甲、乙D．丁、乙、甲、丙

5．夏至日当天，对于分别站立在O1、O2、O3、O4四点的四个人来讲，其身影在地面的旋转角度最小的是（　　）

A．甲B．乙

C．丙D．丁

解析：

3.B　4.D　5.C　第3题，由材料可知，图中四地均位于北半球，太阳高度最大时均位于③位置，说明③为南方，相反方向的①为正北方向，②为正西。

第4题，读图可知，四地均位于北半球，乙和丁出现极昼现象，且丁全天太阳高度不变，应位于北极点上，纬度最高；乙出现极昼，位于北极圈与北极点之间。

丙正午太阳高度为90°，应位于北回归线；甲正午太阳高度小于90°，且太阳位于南方，应位于北回归线与北极圈之间。

故四地的纬度按照由高到低的顺序进行排列依次为丁、乙、甲、丙。

第5题，身影旋转角度越小，说明昼长越短，读图，结合上题分析，丙纬度最低，昼长最短，所以身影在地面旋转的角度最小。

准确表述正午太阳高度的变化规律

1．纬度分布

（1）夏至日：

正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，如图中c折线所示。

（2）冬至日：

正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，如图中a折线所示。

（3）春、秋分日：

正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中b折线所示。

（4）由上述可归纳出，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。

2．季节变化

北半球节气

达最大值地区

达最小值地区

夏至日

北回归线及其以北地区

南半球

冬至日

南回归线及其以南地区

北半球

春秋分日

赤道

南北极点

题组练通

1．（2019·大连联考）如图为6月22日与12月22日地球表面四地正午太阳高度。

四地自北向南排列，依次是（　　）

A．甲、乙、丙、丁B．甲、丙、丁、乙

C．丁、乙、丙、甲D．甲、丙、乙、丁

解析：

选D　图中丙地夏至日的正午太阳高度为90°，说明丙地在23°26′N上；乙地冬至日正午太阳高度大于夏至日，且冬至日正午太阳高度接近90°，推断出乙地在0°～23°26′S之间且接近23°26′S；甲地夏至日正午太阳高度大于冬至日，且冬至日正午太阳高度很小（低于10°），得出甲地在23°26′N～66°34′N之间；同理推出丁地在23°26′S～66°34′S之间。

所以四地自北向南依次为：

甲、丙、乙、丁。

（2019·四川雅安中学月考）读4～8月不同纬度四地正午太阳高度变化示意图（a月早于b月），完成下题。

2．图中①②③④四地自南往北的正确排序是（　　）

A．①②③④B．④③②①

C．③②④①D．①②④③

解析：

选D　根据4～8月①地太阳高度角较小，则①地纬度较高，在a月正午太阳高度达最小值，4～8月太阳直射点位于北半球，6月22日南半球高纬度正午太阳高度达一年中的最小值，根据a月早于b月，所以a为6月，b为7月，①位于南半球较高纬度；6～7月太阳直射点先向北移动后向南移动；③地太阳高度先增大后减小，所以③地位于北回归线以北地区；②地6月22日正午太阳高度约为60°，且为较小值，则②地位于南半球地区，纬度约为6°34′S；④地6月22日太阳高度约为80°，且为较小值，则④地位于北回归线以南地区，纬度约为13°26′N；因此四地位于最南方的是①，其次为②，位于最北方的为③，故选D。

认识四季和五带

1.四季更替

（1）成因：

一年中昼夜长短和正午太阳高度随季节的变化而变化。

（2）划分：

天文四季

夏季

一年中白昼较长、正午太阳高度较大的季节

冬季

一年中白昼较短、正午太阳高度较小的季节

春季秋季

冬夏两季的过渡季节

北温带许多国家的四季

3、4、5月为春季，依次类推，每三个月为一个季节

2.五带

（1）五带成因：

一年中昼夜长短和正午太阳高度随纬度的变化而变化。

（2）五带的划分：

完成五带划分的示意图。

[特别提醒]

（1）四季和五带都是描述太阳辐射热量在地球上的分布，但是四季描述的是热量在时间上的分布规律，五带描述的是热量在空间上的分布规律。

（2）四季更替最明显的是温带；热带地区有阳光直射现象，长夏无冬；寒带地区有极昼极夜现象，长冬无夏，四季更替不明显。

重难点一　正午太阳高度有怎样的变化规律

————————————[师说技法]—————————————————

1．空间变化规律

从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；离直射点距离越近（纬度差越小），正午太阳高度越大；同一纬线上正午太阳高度相等；以太阳直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线，正午太阳高度相等。

2．季节变化规律

北回归线及其以北地区

6月22日前后达最大值，12月22日前后达最小值

南回归线及其以南地区

12月22日前后达最大值，6月22日前后达最小值

南北回归线之间（除赤道外）

一年有两次最大值（太阳直射时最大），一次最小值（南半球出现在6月22日前后、北半球出现在12月22日前后）

赤道地区

一年有两次最大值（春分、秋分）、两次最小值（夏至、冬至）

3．正午太阳高度的变化幅度

（1）赤道地区和南北两极地区的年正午太阳高度最大差值均为23°26′。

（2）0°到南北纬23°26′之间的地区（或热带地区），年正午太阳高度最大差值从23°26′增大到46°52′。

（3）南北纬23°26′到南北纬66°34′之间的地区（或南北温带），年正午太阳高度最大差值均为46°52′。

（4）南北纬66°34′至极点之间的地区（或南北寒带），年正午太阳高度最大差值从46°52′减小到23°26′。

4．正午太阳高度的计算

正午太阳高度＝90°－两点纬度差（δ）。

“两点”指观测点、太阳直射点。

若两点同在北（南）半球，两点纬度差为大数减去小数；若两点分属于南北不同半球，两点纬度差为两点的纬度之和。

如图所示：

当太阳直射B点时，A点的正午太阳高度H＝90°－δ＝90°－（40°－10°）＝60°；C点的正午太阳高度H＝90°－δ＝90°－（10°＋23°26′）＝56°34′。

—————————————[典题示例]—————————————————

（2014·全国卷Ⅰ·节选）太阳能光热电站（如图）通过数以十万计的反光板聚焦太阳能，给高塔顶端的锅炉加热，产生蒸汽，驱动发电机发电。

若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则（　　）

A．春、秋分日P＝0　　　　　　B．夏至日P＝1

C．全年P<1D．冬至日P>1

[学解题]

第一步：

审题干，抓关键信息

明确电站所处纬度位置为23°26′N，考查影长实则考查不同季节该地的太阳高度。

第二步：

品选项，悟内在联系

P＝0时，该地正午太阳高度为90°；P＝1时，该地正午太阳高度为45°；P>1时，该地正午太阳高度小于45°；P<1时，该地正午太阳高度大于45°。

第三步：

定直射点，准确排误

春、秋分日时，太阳直射赤道，该地正午太阳高度为66°34′，P<1；夏至日时太阳直射该地，正午太阳高度为90°，P＝0；冬至日时，太阳直射南回归线，正午太阳高度为43°08′，P>1。

[答案]　D

[方法技巧]

太阳直射点的确定方法

（1）纬度的确定

方法一：

“太阳直射点的纬度”和“晨昏圈与纬线相切点的纬度”（出现极昼极夜的最低纬度）互余。

方法二：

通过节气来判断，夏至日太阳直射23°26′N，冬至日太阳直射23°26′S，春秋分日太阳直射赤道。

方法三：

根据某地正午太阳高度的计算公式H＝90°－（两地纬度差）计算。

方法四：

“赤道处晨昏线与经线的交角（锐角）”等于“太阳直射点的纬度”。

（2）经度的确定

基本原则：

地方时为12时的经线即为太阳直射经线。

方法一：

晨线和赤道的交点（经度）向东90°或昏线和赤道的交点（经度）向西90°，即为太阳直射点的经度。

方法二：

根据晨昏线与纬线相切点所在经线的地方时判断太阳直射的经线。

—————————————[集训过关]—————————————————

读正午太阳高度年变化幅度图（极夜期不考虑负值），回答1～2题。

1．满足①至②区间变化幅度的最大纬度范围为（　　）

A．23°26′～66°34′　　　　　B．0°～23°26′

C．66°34′～90°D．0°～90°

2．①处不可能（　　）

A．四季分明

B．二至日正午太阳高度相同

C．半年极昼，半年极夜

D．全年昼夜平分

解析：

1.D　2.A　第1题，若极夜期不考虑负值，赤道上与极点上的正午太阳高度年变化幅度均为23°26′，回归线至极圈变化幅度为46°52′，其他纬度均为23°26′至46°52′。

所以，满足①至②区间变化幅度的最大纬度范围为0°～90°。

第2题，根据正午太阳高度年变化幅度值可知，①处可能为赤道或者极点。

如果是赤道，则会昼夜平分，二至日正午太阳高度相同；若为极点，则会半年极昼、半年极夜。

但都不可能四季分明。

读某日某时晨昏线分布图，完成3～4题。

3．此时，北京时间不可能是（　　）

A．0时40分B．12时40分

C．3时40分D．15时20分

4．下图示意四条正午太阳高度年变化曲线，其中有两条曲线与甲、乙、丙、丁四地中两地相符，这两条曲线是（　　）

A．①②B．③④

C．①④D．②③

解析：

3.C　4.C　第3题，通过丙点的经线可能是20°E也可能是20°W；通过丙点的晨昏线可能是晨线，也可能是昏线，即丙点的地方时可能是6时，也可能是18时。

因此要在这四种情况下计算北京时间。

通过丙点经线为20°E且丙点地方时为6时时，可算出北京时间为12时40分；通过丙点经线为20°E且丙点地方时为18时时，可算出北京时间为0时40分；通过丙点经线为20°W且丙点地方时为6时时，可计算出北京时间为15时20分；通过丙点经线为20°W且丙点地方时为18时时，可算出北京时间为3时20分。

第4题，①在春分日和秋分日正午太阳高度达90°，说明位于赤道上，与丙地相符。

根据夏至日各地正午太阳高度的大小，可判断②位于北回归线上，与甲、乙、丙、丁都不相符。

③在冬至日正午太阳高度达到最大，即60°，可计算出③位于南半球且纬度为53°26′，与甲、乙、丙、丁四地都不相符；④在夏半年有近5个月的极夜现象，应位于南极点附近，与甲地相符，乙地虽然在南极圈以南，但距离南极点较甲地远，故不可能有5个月极夜。

重难点二　正午太阳高度的应用主要表现在哪几个方面

————————————[师说技法]——————————————————

正午太阳高度在生产、生活中的六大应用

（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，正午太阳高度就相差多少度”的规律，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。

北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；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太阳直射点上，物体的影长缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。

正午是一天中日影最短的时刻。

②日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北（北极点除外），冬至日日影最长，夏至日日影最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南（南极点除外），夏至日日影最长，冬至日日影最短；南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短（等于0）。

如图。

（5）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·cotH（H：

冬至日正午太阳高度）。

（6）计算热水器的安装角度

太阳能集热板与地面之间的夹角（α）和当天正午太阳高度角（H）互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳。

—————————————[典题示例]——————————————————

（2016·江苏高考）住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。

下图为华北某低碳社区（40°N）住宅景观设计示意图。

读图，回答

（1）～

（2）题。

（1）仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是（　　）

A．①　　　　　　　　　B．②

C．③D．④

（2）为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是（　　）

A．①B．②

C．③D．④

[学解题]

第一步：

审设问

第

（1）题，要求从四幅图中选择树种与房屋组合最好的设计，限定的选择条件是“仅考虑阳光与风两种因素”，可知从树种对季风的阻挡和太阳高度角两个角度考虑。

第

（2）题，关键词“冬季”“安装角度合理”→太阳光线垂直照射太阳能热水器效果最佳。

第二步：

审图文

材料中明确了图示景观的所在区域“华北某低碳社区”，纬度为40°N，四幅景观示意图中均示意了太阳能热水器的朝向及安装角度、房前屋后的树种分布。

第三步：

调知识

（1）我国华北主要位于北半球中纬度地区，正午太阳位于正南方天空，属于典型的温带季风气候区，冬季盛行西北风、夏季盛行东南风。

（2）北半球太阳能热水器面板朝南，最佳安装角度为：

太阳高度角＋热水器面板与地面夹角＝90°。

[答案]　

（1）C　

（2）D

—————————————[集训过关]——————————————————

如图为山东省某中学教学楼（部分）的顶层示意图。

据图完成1～2题。

1．教室以采光好、强光不直接射入为宜，下列教室可能符合此条件的是（　　）

A．教室1B．教室2

C．教室3D．教室4

2．当教室4正午屋内地面光照面积不断增大时，（　　）

①该地正午太阳高度逐渐减小　②该地肯定昼短夜长

③该地昼不断缩短　④太阳直射点向南移

A．①②③B．②③④

C．①②④D．①③④

解析：

1.B　2.D　第1题，当地位于北回归线以北，正午太阳位于正南，教室1南边有楼梯等阻挡，采光不好；而教室3、4南边没有走廊通道遮挡，正午有强光射入。

第2题，教室4正午屋内地面光照面积不断增大时，正午太阳高度不断减小，太阳直射点向南移，该地昼不断缩短。

如图是某小区（36°N）用于发电的屋顶太阳能板的设计图，当阳光直射太阳能板时发电效果最好。

读图，回答3～4题。

3．当太阳能板发电效果最好时，太阳直射点所处的纬度为（　　）

A．24°SB．24°N

C．6°SD．6°N

4．下列日期该太阳能板发电效果最好的是（　　）

A．2月26日B．4月12日

C．6月22日D．10月17日

解析：

3.D　4.B　第3题，图中显示太阳能板与水平面的夹角为30°，故阳光直射太阳能板时正午太阳高度为60°，当地纬度为36°N，结合正午太阳高度的计算公式可以计算出此时太阳应该直射6°N。

第4题，由上题分析可知，太阳能板发电效果最好时太阳应该直射6°N，根据太阳直射点的移动规律可以推断日期大致比春分日（3月21日左右）晚22天，或比秋分日（9月23日左右）早22天，即可能为4月12日或9月1日。

赵先生居住在某县城（40°N）乐康小区乙楼（见下图），甲、乙两楼各18层，每层3m，两栋楼的间隔为38m。

读图完成5～6题。

5．赵先生发现每年立冬（每年的11月7日或8日）这一天正午，甲楼的影子恰好遮挡住自己住房的窗户，则赵先生的住房正午时被甲楼的影子遮挡的时间大约持续（　　）

A．1个月B．2个月

C．3个月D．4个月

6．魏先生拟在乙楼购买一套住房，为保证住房全年采光充分，最低应选择（　　）

A．12层B．13层

C．14层D．15层

解析：

5.C　6.B　第5题，赵先生所在的县城位于北半球，冬至这一天正午的物体影子最长，然后逐渐缩短。

根据太阳直射点的移动规律判断，从立冬到冬至大约一个半月，此时赵先生的住房正午时会被甲楼的影子遮挡，相对应的，冬至过后仍会有约一个半月的时间被遮挡，因此赵先生的住房正午时被甲楼影子遮挡的时间大约持续3个月。

第6题，北半球冬至日正午楼影最长，如果冬至日正午甲楼的影子不能到达魏先生所购住房的窗户，即可保证全年采光充分。

冬至日时，该小区当地正午太阳高度为90°－（23°26′＋40°）≈26.5°。

当甲楼某层至楼顶的高度所产生的影长恰小于楼间距（38m）时，该层即为魏先生在乙楼欲购住房的最低楼层。

假设所产生的影长恰好等于楼间距的甲楼某处至楼顶的高度为h，则h＝38m×tan26.5°≈38m×0.5＝19m，每层楼的高度为3m，则19m跨越了6层楼多（不足7层），从楼顶向下数7层，为12层，该层有部分高度在冬至日正午可被遮挡，则13层为能保证全年采光充分的最低楼层。

图表专攻——光照图的判读

光照图是反映不同时空条件下的光照状况的图形，是地球不同运动状态的呈现，也是考查地球运动及其地理意义的重要载体，常见的光照图有侧视图、俯视图、柱状投影图及其他变式图。

[常考图示]

全图

1/2图

1/4图

局部图

极点俯视图

侧视图

圆柱投影图

公转轨道图

[判读技巧]

1．分清昼夜半球，确定晨线和昏线

（1）晨线：

顺地球自转进入昼半球，以西为夜半球，以东为昼半球。

（2）昏线：

顺地球自转进入夜半球，以西为昼半球，以东为夜半球。

2．确定地球自转方向

（1）根据地球自转方向判断：

北极上空看呈逆时针，南极上空看呈顺时针。

（2）根据晨昏线判断：

说明：

①若图中

为昏线，

为晨线，则地球呈逆时针方向自转，中心为北极点；②若

为晨线，

为昏线，则地球呈顺时针方向自转，中心为南极点。

3．确定太阳直射点的位置

（1）确定经度

①根据光照图中已知经线的地方时找到地方时为12时的经线。

②从光照图中直观看出平分昼半球的经线。

（2）确定纬度

根据与晨昏线相切的纬线的纬度来确定。

直射点纬度与该纬线的纬度互余。

若与晨昏线相切的纬线的纬度为α，则太阳直射点的纬度为90°－α。

4．确定日期和季节

（1）利用北半球昼夜长短：

昼长夜短或北极附近有极昼现象，则为北半球夏半年，反之为冬半年；若昼夜等长，则为春分日或秋分日。

（2）特殊日期的判定

①晨昏线与经线重合（或晨昏线经过极点），为3月21日或9月23日前后。

如下图。

②晨昏线与极圈相切，若北极圈内为昼，则为6月22日前后；若为夜，则为12月22日前后。

如下图：

③根据晨昏线与经线的斜交关系。

如下图。

5．确定日出日落

（1）确定时间

①晨线上的各地同时日出，昏线上的各地同时日落。

②某地经线与晨线交点的地方时，为该地日出地方时；某地经线与昏线交点的地方时为该地日落地方时。

（2）确定方向

①太阳直射赤道时，即春、秋分日，全球各地（除极点外），日出正东方，日落正西方。

②太阳直射点位于北半球时，全球各地（除极昼、极夜地区外），日出东北，日落西北。

③太阳直射点位于南半球时，全球各地（除极昼、极夜地区外），日出东南、日落西南。

④正好出现极昼的地方，北半球正北升起，正北落下；南半球正南升起，正南落下。

6．确定地方时

（1）经过赤道与晨线交点的那条经线上的地方时为6时，经过赤道与昏线交点的那条经线上的地方时为18时。

（2）太阳直射点所在经线上的地方时为正午12时，与之相对组成经线圈的那条经线上的地方时为0时（或24时）。

（3）过晨昏线与纬线圈相切点的那条经线的地方时，要么是0时，要么是12时。

切点附近出现极昼现象的是0时，切点附近出现极夜现象的是12时。

7．确定昼夜长短

（1）确定昼长和夜长

光照图中，晨昏线将地球上的纬线分成昼弧和夜弧两部分，昼长等于该纬线昼弧所跨的时间数，夜长等于该纬线夜弧所跨的时间数。

（2）确定昼夜长短

同一纬线上的各地昼弧（或夜弧）是等长的，若昼弧大于夜弧，则昼长夜短，若昼弧小于夜弧，则昼短夜长。

（3）确定极昼极夜范围

晨昏线与哪个纬线圈相切，该纬线圈与极点之间的纬度范围内就会出现极昼或极夜现象，南北半球的极昼、极夜现象出现时间正好相反。

8．确定正午太阳高度

太阳直射纬线正午太阳高度为90°，其他各地的正午太阳高度从这条纬线向南、向北递减。

[应用体验]

（2014·上海高考）如图为极地投影示意图，图中小虚线圆为极圈，大虚线圆为回归线；弧线ACB为晨昏线，且AC段为昏线；C点为晨昏线与极圈的切点，也是晨昏线与120°E经线的交点。

据此回答

（1）～

（2）题。

（1）图示的日期可能是（　　）

A．3月21日　　　　　　B．6月22日

C．9月23日D．12月22日

（2）该日正午太阳直射点的位置是（　　）

A．120°E、23°26′SB．120°E、23°26′N

C．60°W、23°26′SD．60°W、23°26′N

[学解题]

1.从材料中获取信息

由“弧线ACB为晨昏线”，可知