1、第五节地球的公转(二)太阳高度的变化、四季和五带 (一)太阳高度及其变化规律1太阳高度及太阳视运动(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右图为北半球某地二分二至日太阳视运动示意图，读图可知：该地夏至日的太阳视运动为轨迹a，该日日出东北，日落西北(极昼、极夜地区除外)。该地春、秋分日的太阳视运动为轨迹b，该日日出正东，日落正西。 该地冬至日的太阳视运动为轨迹c，该日日出东
2、南，日落西南(极昼、极夜地区除外)。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。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度向南北两侧递减。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。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。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。(2)季节变化规律北半球节气达最大值的
3、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、北极点(二)四季和五带1四季更替(1)四季的成因：一年中昼夜长短和正午太阳高度随季节的变化而变化。(2)四季的划分：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2五带的划分(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)五带划分：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；寒带地区有极夜现象，长冬无夏，四季更
4、替不明显。 新视野拓展纳凉避暑暗藏玄机的房檐明代以后的北京宫城的建筑规制是：“檐步五举，飞椽三五举；柱高一丈，平出檐三尺，再加拽架”。这简单的建筑法式，里面却有大奥妙。那时人们已经善于运用冬夏季日影的角度(就是今天所说的太阳高度角，北京地区冬至正午太阳高度角为27，夏至正午太阳高度角为76)，来设计出檐的角度。宫内的北房有了这个角度的屋檐，就能够在夏至前后，屋檐遮阳；到了冬至前后，阳光满室，使得房间内有冬暖夏凉之感。核心点(一)正午太阳高度的变化规律及其计算在“地理实践”中探起我国古人造字，蕴含着某些地理知识，如“间”“门里有日午间到”，午间即正午。如图所示：问题探析1图中房屋最可能朝向哪个方
5、向？提示：因为我国在北半球，所以图中的房屋最可能坐北朝南。2冬至时，照进图示房屋内的阳光面积达到一年中的最大还是最小？为什么？之后该房屋内的光照面积会发生什么变化？提示：最大。冬至时太阳直射南回归线，对于北半球来说，此时太阳高度达到一年中最小值，太阳高度越低，照进室内的阳光面积越大。之后光照面积会逐渐变小。在“综合思维”中学起(一)正午太阳高度的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，距离越远则越小，即“远小近大”；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。(二)正午太阳高度的季节
6、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)据上述分析可知，太阳直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，若移走则减小，即“来增去减”。(三)正午太阳高度的年变化规律回归线之间正午太阳高度最大值为90，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值回归线上正午太阳高度最大值为90，一年中只
7、有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值回归线至极点之间正午太阳高度最大值小于90，一年中只有一个正午太阳高度最大值(四)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2326。20到南北纬2326之间的地区(或热带地区)，年正午太阳高度最大差值从2326增大到4652。3南北纬2326到南北纬6634之间的地区(或南北温带)，年正午太阳高度最大差值均为4652。4南北纬6634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4652减小到2326。(五)正午太阳高度的计算方法公式：H90两点纬度差。说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点
8、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。如图所示：当太阳直射B点(10N)时：A点(40N)正午太阳高度：H90AB纬度差90(4010)60。C点(2326S)正午太阳高度：H90BC纬度差90(102326)5634。在“解决问题”中用起 典例(2021年1月新高考8省联考重庆卷)农作物物候期与气候紧密相关。有学者研究了我国某种苹果两个主产地19962018年春季物候期的平均出现时间，结果如下图所示(图中数字表示距1月1日的天数)。据此完成下题。某天北京时间14：40左右，阿克苏某中学的同学到当地果园(80E
9、,41N)开展户外劳动时发现苹果树刚好出芽。为了解光照强度，同学们计算出此时太阳高度约为()A10 B30C50 D70析题据图可知，阿克苏地区苹果树发芽的时间为距离1月1日后的88天，大致3月29日左右，距离春分日附近，太阳直射半球且靠近赤道附近，该日太阳大致直射北纬1，该日正午太阳高度大致为50，而此时北京时间为14：40(120E)，该地的地方时为12：00，此时的太阳高度大约为50。答案C读正午太阳高度年变化幅度图(极夜期不考虑负值)，回答12题。1满足至区间变化幅度的最大纬度范围为()A23266634 B02326C663490 D0902处不可能()A四季分明 B二至日正午太阳高
10、度相同C半年极昼，半年极夜 D全年昼夜平分解析：1.D2.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2326，回归线至极圈变化幅度为4652，其他纬度均为2326至4652。所以，满足至区间变化幅度的最大纬度范围为090。第2题，根据正午太阳高度年变化幅度值可知，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。(2020浙江1月选考)月球与八大行星一样作自西向东公转，在地球上的观测者可以观测到月球、地内行星经过太阳表面的天象，且前者比后者经过日面的时间短。右图为甲地观测到的正午、子夜太阳
11、高度年内变化示意图。完成34题。3若h为11，则该地夏至日正午太阳高度为()A18 B23.5C29 D34.54若观测者在甲地某日先后观测到月球、水星经过太阳表面的天象，则第二天正午三大天体在星空中的位置可能是()解析：3.C4.D第3题，图示地区正午、子夜太阳高度存在年内变化，说明该地有极昼现象。要计算夏至日的极昼区正午和子夜太阳高度，根据极昼区0时太阳高度和正午太阳高度之和等于直射点的两倍进行计算。可以得出极昼区正午太阳高度为29。第4题，根据水星、月球的公转方向差异可知，第二天正午，月球位于靠东的位置，水星位置相对靠近西边。核心点(二)正午太阳高度的应用在“地理实践”中探起根据最新楼间
12、距国家标准规定，房屋前后间距为：普通小区居住用房可以用“楼高/楼间距1/1.2”比值计算。并按以冬至日日照时间不低于1小时(楼房最底层窗户)为标准。小区业主可根据该标准判断楼间距是否合理。问题探析1影响建筑物采光和日照的主要因素是什么？提示：正午太阳高度。2小区业主为什么这么重视楼间距问题？提示：楼间距与太阳光照相关，在太阳高度一定的情况下楼间距的大小会影响到采光条件的好坏。3建同样高度的多幢楼房，我国北方楼房的南北间距比南方大，为什么？提示：北方正午太阳高度角比南方小，为了保证低层房屋有较好的光照条件。在“综合思维”中学起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
13、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，如果知道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。(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)太阳直射点上，物体的影子缩短为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)
14、，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)。5计算楼间距、楼高为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于Lhcot 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角互余，如图，H90时效果最佳。在“解决问题”中用起 典例(2020天津等级考)图1为我国某地一住宅小区示意图，图2中四个方向的阴影分别为小区内某栋住宅楼二至日8：00和16：00的日影
15、。读图文材料，回答(1)(2)题。(1)该小区最可能位于()A北京 B银川C杭州 D海口(2)小区内各住宅楼楼高一致，休闲广场被楼影遮挡面积最大的时段是()A夏至日8：0012：00 B夏至日12：0016：00C冬至日8：0012：00 D冬至日12：0016：00析题第(1)题，由图2可知，住宅楼日影在二至日8：00和16：00朝向四个方向，说明该地位于我国北回归线以南地区。结合选项可知，海口符合题意，选D。第(2)题，图中西北方向日影最长，且小区内各住宅楼楼高一致，故休闲广场被楼影遮挡面积最大的时段应是冬至日的上午时段，故选C项。答案(1)D(2)C我国某小区阳台统一安装上下伸缩式晾衣架
16、。读图，回答12题。1与武汉相比较，北京正午时悬挂晾衣架的绳索长度()A冬季长，夏季短 B冬季长，夏季长C冬季短，夏季长 D冬季短，夏季短2北京与武汉相比较，正午时冬夏绳索长度伸缩变化的幅度()A北京大于武汉 B北京小于武汉C北京等于武汉 D无法比较解析：1.D2.B第1题，正午太阳高度越大，悬挂晾衣架的绳索就越长。与武汉相比较，北京纬度高，一年中正午太阳高度都比武汉小，正午时悬挂晾衣架的绳索长度冬季短，夏季短，D对。第2题，北京和武汉的冬夏正午太阳高度变化幅度相同，都是4652。而北京冬夏正午太阳高度都小于武汉，故北京冬夏正午时绳索长度伸缩变化的幅度小于武汉，B对。下面左图为北京(约北纬40
17、)一住宅小区规划示意图，右图为该小区的阳台壁挂式太阳能原理图。据此回答34题。3图示小区住宅楼的布局呈错位布局的主导因素是()A通风 B采光C地价 D美观4该壁挂式太阳能要在正午太阳高度最低时取得最好的集热效果。集热器与阳台外墙的夹角度数约为()A15 B45C35 D25解析：3.B4.D第3题，高层楼房对阳光遮挡较强，为更好地采光，住宅楼多采用错位布局的形式，减少楼房之间光线的遮挡，故B正确；住宅楼错位布局对通风、美观影响较小，错位布局与地价无关，故A、C、D错误。第4题，要在正午太阳高度最低时取得最大集热效果，也就是集热器面板与冬至日时正午太阳光线垂直。此时集热器与阳台外墙的夹角应等于冬
18、至日时正午太阳高度。冬至日时北京的正午太阳高度为：H90(4023.5)26.5，D最符合。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，并以此进行季节判断、计算时间、分析昼夜长短和正午太阳高度的变化特点等内容。图1俯视图图2侧视图图3柱状投影图判读技巧 (一)判读步骤步骤思维过程素养生成第一步抓“两线”(晨昏线和日界线)晨昏线是昼半球与夜半球的分界线。晨昏线是球面大圆，始终与太阳光线垂直。晨昏线上各地太阳高度为0。晨昏线与经线夹角的度数就是此时太阳直射点的纬度数。日界线是日期分界线，由0时经线和国际日界线组成图1中B
19、点所在的经线为0时经线，D点所在的经线为12时经线，C点所在经线的地方时为6时第二步找“两点”(太阳直射点、晨昏线与纬线圈的切点)太阳直射点，即日心和地心的连线与地球表面的交点。太阳高度为90，地方时为12：00。晨昏线与纬线圈的切点所在经线的地方时为0时或12时图1中D点、图2中B点所在的经线为太阳直射点所在的经线；图1中B点、图2中A、B两点为晨昏线与纬线的切点第三步找“点线关系”晨昏线与纬线相切于晨昏北(南)点。晨昏线与赤道相互平分；太阳直射点所在纬线的纬度与晨昏圈和纬线切点的纬度之和始终等于90(互余)。晨昏北(南)点到(北)南极点的纬度差直射点的纬度度数图3中A点为晨昏圈与纬线的切点
20、，其所在的纬线为北极圈(6634N)，所以太阳直射点的纬度为2326N第四步找“面面关系”二至日时晨昏圈平面与赤道面的夹角为6634。 二分日时晨昏圈平面与赤道面的夹角为90，晨昏圈平面与某一经线圈所在平面重合图2中ACN的度数为2326N(二)判读方法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。图1中是晨线，图2中是晨线，图3中是昏线。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：若图中为昏线，为晨线，则地球呈时针方
21、向自转，中心为北极点；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：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。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，则太阳直射点的纬度为90。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。上面三幅图中是北半球夏半年的有图1和图2。(2)特殊日期的判定：晨昏线与经线重合(或晨昏线经过极点)，为3月21日或9月
22、23日前后。如下图：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：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：晨线上的各地同时日出，昏线上的各地同时日落。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：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。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。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。正好出现极昼的地方，北半球正北升起，正北落下
23、；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。上面图2侧视图中的时间：A为0：00(24：00)，B为12：00，C为6：00，D为10：00。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。
24、(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。创新应用(2021江苏兴化三校联考)下面为四幅不同日期的太阳光照图，图中阴影表示夜半球。读图回答12题。1北京天安门广场每天国旗与旭日同升，四幅图所示日期中，升国旗时间最晚的是()ABC D2若图所示日期之后一段时间内北京天安门广场旗杆的正午
25、日影不断缩短，则图示北京时间可能为()A3月22日23时40分 B9月23日12时20分C3月21日12时20分 D9月23日24时40分解析：1.A2.C第1题，由图中自转方向可知，图示意北半球，70N 及其以北地区出现极夜现象，故大致日期为12月或1月；图昼夜等长，日期为春分日或秋分日；图所示北极圈及其以北地区出现极昼现象，日期为夏至日前后；图越向北，昼越长、夜越短，示意北半球夏半年某时刻的太阳照射情况。四幅图中，图所示日期北京昼最短、夜最长，日出时间最晚，因而升国旗时间最晚，A正确。第2题，由上题分析可知，图所示日期可能为春、秋分日，又因该日之后北京天安门广场旗杆正午日影不断缩短，故该日
26、为春分日(3月21日前后)。根据地球自转与公转方向的一致性，可以判断图中的极点为北极点，图中115E的地方时为12时，故北京时间(120E地方时)为12时20分。右图为某年7月7日部分地区光照示意图，中心点表示极点，阴影部分表示黑夜。读图回答34题。3P地的纬度最有可能是()A90N B78NC7034N D12N4关于P、Q两地的说法，正确的是()A此时P地地方时是12时B此时在P地可观察到太阳位于正北方地平线上C该日P地正午太阳高度约是Q地的2倍D该日P地昼长是Q地的2倍解析：3.C4.B第3题，7月7日与6月22日大约相差15天，而太阳直射点3个月运行的纬度为2326，这样太阳直射点每个月大约运行8，15天大约运行4，7月7日时太阳直射点距2326N有4，所以7月7日太阳直射点纬度为1926N，与晨昏线相切的纬线的纬度和太阳直射点纬度互余，故此时出现极昼的纬度为7034N，而P地刚好出现了极昼，故选C。第4题，P地极昼，Q地昼弧大于180，则昼长夜短，故两地都在北半球。P地刚好在平分夜的中央经线上，故P地地方时是24时(或0时)，A错；B项考查太阳方位的判断，刚好出现极昼，此时地方时为0时或24时，太阳位于当地正北方，故B对；P地纬度较Q地的高，正午太阳高度应比Q地低，故C错；P地昼长为24小时，而Q地昼长夜短，因此Q地昼长大于12小时，故D项错。
