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為什么冬至日影最短
為什么冬至日影最短
冬至日日照計算時(shí)間，地球自轉的地理意義
| 住宅間距, 綜合考慮采光等因素,以滿(mǎn)足日照要求為基礎，北半球冬至日照時(shí)間不低于1小時(shí)（房子最底層窗戶(hù)）為標準，L（日照間距） = x（日照間距系數）×H（樓高），下圖是“我國主要城市日照間距系數圖”，回答： 圖中縱坐標表示日照間距系數，a-z代表城市，曲線(xiàn)I、II、III表示的日照時(shí)間分別為10：30 、13：30；中午12時(shí)；11:00、13：00，下列說(shuō)法正確的是 A.緯度越高，日照間距系數理論值越大，實(shí)際日照間距與理論值差距越大 B.圖中日照間距系數理論值綜合考慮了城市大小和土地成本 C.表示日照時(shí)間為10：30 13：30的曲線(xiàn)是I D.若 z代表齊齊哈爾、w代表烏魯木齊，則y代表沈陽(yáng) 同一地理緯度的同一日照標準，無(wú)其他日照遮擋的平行布置條式居住建筑之間 A.冬至日正午太陽(yáng)高度30o的城市，日照間距系數約為1.4 B.樓房正面朝向與子午線(xiàn)夾角越大日照間距折減率越小 C.日照標準大城市大寒日大于2小時(shí)高于小城市冬至日大于1小時(shí) D.日照間距一定時(shí)，居住樓層越高達到日照標準的可能性越大 |
題型：?jiǎn)芜x題難度：中檔來(lái)源：不詳
A D |
| 根據樓房日影長(cháng)度隨太陽(yáng)高度變化，緯度越高，正午太陽(yáng)高度越小，樓房日影越長(cháng)，日照間距應該越大。所以圖中曲線(xiàn)反映的就是理論日照間距系數隨緯度增高而增大，但實(shí)際上由于我國南北跨緯度廣，理論日照間距系數由1增加到3以上，L（日照間距） = x（日照間距系數）×H（樓高），即日照間距是樓房高度的3倍以上，因此緯度越高的城市實(shí)際日照間距越不可能達到理論值，A對；圖中理論日照間距系數是按我國城市緯度變化，在太陽(yáng)高度隨季節變化的影響下，日照時(shí)間1小時(shí)、2小時(shí)、3小時(shí)的理論日照間距系數，沒(méi)有反映大城市、中小城市及受土地成本影響允許的實(shí)際日照間距系數，B錯；曲線(xiàn)I、II、III中，曲線(xiàn)是I理論日照間距系數小，日照時(shí)間應該最短，所以表示日照時(shí)間為10：30 13：30的曲線(xiàn)應該是III，C錯；圖中曲線(xiàn)反映的是理論日照間距系數隨緯度增高而增大，若 z代表齊齊哈爾、w代表烏魯木齊，zw之間還有xy兩個(gè)城市，而沈陽(yáng)的緯度低于烏魯木齊，比齊齊哈爾緯度低，最靠近的城市y可能是哈爾濱而不是沈陽(yáng)，D錯。 應選A。 同一地理緯度的同一日照標準，僅平行布置條式居住建筑前排樓房的遮擋：冬至日正午太陽(yáng)高度30o的城市，緯度是36o34′（北半球），日照間距系數應在1.7以上，A錯；樓房正面朝向與子午線(xiàn)夾角在一定范圍內（小于45o）越大，被前排樓房遮擋的可能減小，日照間距折減率越越大，但超過(guò)45o日照間距折減率又會(huì )減小，B錯；大寒是一月的第二個(gè)節氣，這時(shí)北半球正午太陽(yáng)高度比冬至大近8o，冬至日小城市日照標準大于1小時(shí)，大城市就不足1小時(shí)，所以前者應低于后者，C錯；日照間距一定時(shí)，如理論日照間距系數是2，而實(shí)際只有1.5，后排樓層越低，就越不可能達到冬至日日照時(shí)間不低于1小時(shí)，當然居住的樓層越高，被遮擋的可能就越小，達到日照標準的可能性就越大，D錯。應選D。 |
考點(diǎn)：
考點(diǎn)名稱(chēng)：地球自轉的地理意義
地球自轉的地理意義:
1、晝夜更替：
此處需要注意，容易理解為自轉產(chǎn)生了晝夜現象，但地球不自轉仍有晝夜現象，在一年中地球公轉也會(huì )使某一地有一次晝夜變化，只有地球不停地自轉，才會(huì )產(chǎn)生晝夜更替現象。
(1)在晨昏線(xiàn)上各地，太陽(yáng)高度為0°;
(2)太陽(yáng)直射光線(xiàn)與晨昏線(xiàn)成90°;
(3)直射點(diǎn)A與晨昏線(xiàn)和極晝(夜)最小緯線(xiàn)圈切點(diǎn)B的緯度之和等于90°;
如當太陽(yáng)直射在北回歸線(xiàn)(23°26′N(xiāo))時(shí)，切點(diǎn)B的緯度為66°34′N(xiāo)。
當太陽(yáng)直射在20°S時(shí)，切點(diǎn)B的緯度為70°N。
2、地方時(shí)與區時(shí)：
(1)地方時(shí)
概念：因經(jīng)度不同而出現不同的時(shí)刻，稱(chēng)為地方時(shí)。因此，不同經(jīng)線(xiàn)上具有不同的地方時(shí)。
隨地球自轉，一天中太陽(yáng)東升西落，太陽(yáng)經(jīng)過(guò)某地天空的最高點(diǎn)時(shí)為此地的地方時(shí)12點(diǎn)。
正午太陽(yáng)高度是正午時(shí)太陽(yáng)光線(xiàn)與地面的夾角，是一日內最大的太陽(yáng)高度。
經(jīng)度相同的地方，地方時(shí)相同;經(jīng)度不同的地方，地方時(shí)不同。
南、北極點(diǎn)不計地方時(shí);東早西遲;
經(jīng)度每隔15°，地方時(shí)相差1小時(shí);
經(jīng)度每隔1°，地方時(shí)相差4分鐘;
地方時(shí)的計算：
①求經(jīng)度差
②把經(jīng)度差轉換為時(shí)間差
③東加西減：
若所求地在已知地的東面，加上時(shí)間差;
若所求地在已知地的西面，減去時(shí)間差。
(2)時(shí)區和區時(shí)
①時(shí)區的劃分
1)以15°劃分為一個(gè)時(shí)區.全球劃分為24個(gè)時(shí)區.
2)以0°經(jīng)線(xiàn)為中央經(jīng)線(xiàn)，向東、西方向各取7.5°，合計為15°，該時(shí)區稱(chēng)為中時(shí)區(或零時(shí)區)。
3)以中時(shí)區為起點(diǎn)，向東、西方向各劃分12個(gè)時(shí)區。180°經(jīng)線(xiàn)是東、西十二時(shí)區共同的中央經(jīng)線(xiàn)。
注意：中時(shí)區、東西十二區的特殊性
②區時(shí)
定義：每個(gè)時(shí)區都以其中央經(jīng)線(xiàn)的地方時(shí)作為該區的區時(shí)。
中央經(jīng)線(xiàn)=時(shí)區數×15°
例如：東八區的中央經(jīng)線(xiàn)是120°E;西五區的中央經(jīng)線(xiàn)是75°W
區時(shí)計算：
求所在地的時(shí)區
求時(shí)區差
東加西減：
若所求時(shí)區在已知時(shí)區的東面，加上時(shí)區差;
若所求時(shí)區在已知時(shí)區的西面，減去時(shí)區差。
(3)日期變更：
抓住兩個(gè)要點(diǎn)：
確定180°經(jīng)線(xiàn)
確定0點(diǎn)或者24點(diǎn)所在的經(jīng)線(xiàn)
3、物體水平運動(dòng)的方向產(chǎn)生偏向:
地球上水平運動(dòng)的物體，無(wú)論朝哪個(gè)方向運動(dòng)，都會(huì )發(fā)生偏向，在北半球偏右，在南北半球偏左。赤道上經(jīng)線(xiàn)是互相平行的，無(wú)偏向。
4、自轉對地球形狀的影響:
地球在自轉過(guò)程中，球上各質(zhì)點(diǎn)都在繞著(zhù)地軸作圓周運動(dòng)。因此，就會(huì )產(chǎn)生慣性離心力。這種離心力隨著(zhù)物體距離地軸半徑的增大而增大，也就是說(shuō)，從赤道向兩極，慣性離心力逐漸減小。使得地球由兩極向赤道逐漸膨脹，長(cháng)期作用使地球變成兩極稍扁、赤道略鼓的橢球體形狀。
1、晝夜更替：
此處需要注意，學(xué)生容易理解為自轉產(chǎn)生了晝夜現象，但地球不自轉仍有晝夜現象，在一年中地球公轉也會(huì )使某一地有一次晝夜變化，只有地球不停地自轉，才會(huì )產(chǎn)生晝夜更替現象。
(1)在晨昏線(xiàn)上各地，太陽(yáng)高度為0°;
(2)太陽(yáng)直射光線(xiàn)與晨昏線(xiàn)成90°;
(3)直射點(diǎn)A與晨昏線(xiàn)和極晝(夜)最小緯線(xiàn)圈切點(diǎn)B的緯度之和等于90°;如當太陽(yáng)直射在北回歸線(xiàn)(23°26′N(xiāo))時(shí)，切點(diǎn)B的緯度為66°34′N(xiāo)。當太陽(yáng)直射在20°S時(shí)，切點(diǎn)B的緯度為70°N。
2、地方時(shí)與區時(shí)：
(1)地方時(shí)概念：因經(jīng)度不同而出現不同的時(shí)刻，稱(chēng)為地方時(shí)。因此，不同經(jīng)線(xiàn)上具有不同的地方時(shí)。
隨地球自轉，一天中太陽(yáng)東升西落，太陽(yáng)經(jīng)過(guò)某地天空的最高點(diǎn)時(shí)為此地的地方時(shí)12點(diǎn)。
正午太陽(yáng)高度是正午時(shí)太陽(yáng)光線(xiàn)與地面的夾角，是一日內最大的太陽(yáng)高度。
經(jīng)度相同的地方，地方時(shí)相同;經(jīng)度不同的地方，地方時(shí)不同。
南、北極點(diǎn)不計地方時(shí);東早西遲;經(jīng)度每隔15°，地方時(shí)相差1小時(shí);經(jīng)度每隔1°，地方時(shí)相差4分鐘。
3、地方時(shí)的計算：
①求經(jīng)度差
②把經(jīng)度差轉換為時(shí)間差
③東加西減：
若所求地在已知地的東面，加上時(shí)間差;
若所求地在已知地的西面，減去時(shí)間差。
(2)時(shí)區和區時(shí)
①時(shí)區的劃分
1)以15°劃分為一個(gè)時(shí)區.全球劃分為24個(gè)時(shí)區.
2)以0°經(jīng)線(xiàn)為中央經(jīng)線(xiàn)，向東、西方向各取7.5°，合計為15°，該時(shí)區稱(chēng)為中時(shí)區(或零時(shí)區)。
3)以中時(shí)區為起點(diǎn)，向東、西方向各劃分12個(gè)時(shí)區。180°經(jīng)線(xiàn)是東、西十二時(shí)區共同的中央經(jīng)線(xiàn)。
注意：中時(shí)區、東西十二區的特殊性。
②區時(shí)
定義：每個(gè)時(shí)區都以其中央經(jīng)線(xiàn)的地方時(shí)作為該區的區時(shí)。
中央經(jīng)線(xiàn)=時(shí)區數×15° 例如：東八區的中央經(jīng)線(xiàn)是120°E;西五區的中央經(jīng)線(xiàn)是75°W
區時(shí)計算：
求所在地的時(shí)區
求時(shí)區差東加西減：
若所求時(shí)區在已知時(shí)區的東面，加上時(shí)區差;
若所求時(shí)區在已知時(shí)區的西面，減去時(shí)區差。
(3)日期變更：抓住兩個(gè)要點(diǎn)：確定180°經(jīng)線(xiàn)確定0點(diǎn)或者24點(diǎn)所在的經(jīng)線(xiàn)
3、物體水平運動(dòng)的方向產(chǎn)生偏向：
地球上水平運動(dòng)的物體，無(wú)論朝哪個(gè)方向運動(dòng)，都會(huì )發(fā)生偏向，在北半球偏右，在南北半球偏左。赤道上經(jīng)線(xiàn)是互相平行的，無(wú)偏向。
4、自轉對地球形狀的影響：
地球在自轉過(guò)程中，球上各質(zhì)點(diǎn)都在繞著(zhù)地軸作圓周運動(dòng)。因此，就會(huì )產(chǎn)生慣性離心力。這種離心力隨著(zhù)物體距離地軸半徑的增大而增大，也就是說(shuō)，從赤道向兩極，慣性離心力逐漸減小。使得地球由兩極向赤道逐漸膨脹，長(cháng)期作用使地球變成兩極稍扁、赤道略鼓的橢球體形狀。
晝夜現象的產(chǎn)生：
(1)晝夜現象產(chǎn)生是由于“地球不透明、不發(fā)光、太陽(yáng)只能照亮地球表面的一半”造成的。晝夜交替是地球的自轉造成的。
(2)若地球不自轉，也不公轉，有晝夜現象，但無(wú)晝夜交替現象;若地球只公轉不自轉，既有晝夜現象，也有晝夜交替現象，只不過(guò)晝夜交替的周期為一年。
地轉偏向力需要注意的問(wèn)題：
地轉偏向力只改變物體運動(dòng)的方向，并 不改變物體運動(dòng)速度的大小。地轉偏向力的方向與物體水平運動(dòng)的方向相垂直。
地方時(shí)計算技巧:
已知某一點(diǎn)時(shí)刻，求另一點(diǎn)時(shí)刻時(shí)，可用數軸法。具體方法如下：把某一條緯線(xiàn)變形為一個(gè)數軸，0°為原點(diǎn)，東經(jīng)度為正值，西經(jīng)度為負值。把A(已知時(shí)間、地點(diǎn))、B(未知時(shí)間、地點(diǎn))落實(shí)在數軸上。無(wú)論A、B實(shí)際方向關(guān)系如何，在數軸上，若B在A(yíng)東，由A求B就要加;若B在A(yíng)西，由A求B就要減。
晨昏線(xiàn)的特點(diǎn)及應用：
晨昏線(xiàn)又叫做晨昏圈，其中半個(gè)圓圈代表晨線(xiàn)，半個(gè)圓圈代表昏線(xiàn)。
1.晨昏線(xiàn)(圈)的特點(diǎn)
(1)晨昏圈是一個(gè)大圓，將地球平分成晝半球和夜半球兩部分。
(2)晨昏線(xiàn)上各地，太陽(yáng)高度為0°;晝半球太陽(yáng)高度>0°，夜半球太陽(yáng)高度<0°。
(3)晨昏圈所在平面始終與太陽(yáng)光線(xiàn)垂直。
(4)晨昏線(xiàn)和極晝圈(極夜圈)的切點(diǎn)的緯度與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度之和等于90°(如上圖中α+θ=β+θ=90°)。晨昏線(xiàn)和極晝圈的切點(diǎn)(如上圖中C)地方時(shí)為24時(shí)(0時(shí));晨昏線(xiàn)和極夜圈的切點(diǎn)(如上圖中D)地方時(shí)為12時(shí)。
(5)晨昏線(xiàn)(圈)在春秋分時(shí)與經(jīng)線(xiàn)圈重合，二至時(shí)與極圈相切。
(6)晨昏線(xiàn)以15°/小時(shí)的速度自東向西移動(dòng)。
2.晨昏線(xiàn)的應用
(1)確定地球的自轉方向若右圖中AB為昏線(xiàn)，則地球呈逆時(shí)針?lè )较蜃赞D;若BC為昏線(xiàn)，則地球呈順時(shí)針?lè )较蜃赞D。
(2)確定地方時(shí)過(guò)晨線(xiàn)與赤道交點(diǎn)的經(jīng)線(xiàn)地方時(shí)是6∶00，過(guò)昏線(xiàn)與赤道交點(diǎn)的經(jīng)線(xiàn)地方時(shí)是18∶00，如右圖中BN地方時(shí)是6∶00， AN地方時(shí)是18∶00。
(3)確定日期和季節
①晨昏線(xiàn)經(jīng)過(guò)南、北極點(diǎn)(與經(jīng)線(xiàn)重合)可判定這一天為3月21日或9月23日，節氣是春分日或秋分日。
②晨昏線(xiàn)與極圈相切：北極圈及其以北出現極晝(南極圈及其以南出現極夜)，日期是6月22日前后，節氣是夏至日;北極圈及其以北出現極夜(南極圈及其以南出現極晝)，日期是12月22日前后，節氣是冬至日。
(4)確定太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置
①確定緯度：與晨昏線(xiàn)相切的緯線(xiàn)度數與太陽(yáng)直射點(diǎn)的度數互余，晨昏線(xiàn)與地軸夾角的度數等于太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度。
②確定經(jīng)線(xiàn)：與晨線(xiàn)(昏線(xiàn))和赤道交點(diǎn)相差90°且大部分或全部在晝半球一側的經(jīng)線(xiàn)是太陽(yáng)直射的經(jīng)線(xiàn);過(guò)晨昏線(xiàn)與緯線(xiàn)切點(diǎn)，且大部分在晝半球的經(jīng)線(xiàn)是太陽(yáng)直射的經(jīng)線(xiàn)。
(5)確定晝夜長(cháng)短
晨昏線(xiàn)將地球上的緯線(xiàn)分成晝弧和夜弧兩部分，晝長(cháng)等于該緯線(xiàn)晝弧所跨經(jīng)度除以15°的商，夜長(cháng)是夜弧所跨經(jīng)度除以15°的商。
(6)確定日出、日落時(shí)間
某地的日出時(shí)間就是該地所在緯線(xiàn)與晨線(xiàn)交點(diǎn)的地方時(shí);日落時(shí)間就是該地所在緯線(xiàn)與昏線(xiàn)交點(diǎn)的地方時(shí)。
(7)確定極晝、極夜的范圍
晨昏線(xiàn)與哪個(gè)緯線(xiàn)圈相切，該緯線(xiàn)圈與極點(diǎn)之間的緯度范圍內就會(huì )出現極晝或極夜現象，南、北半球的極晝、極夜現象正好相反。
考點(diǎn)名稱(chēng)：地球公轉的地理意義地球公轉的地理意義：
1、引起正午太陽(yáng)高度的變化:
(1)太陽(yáng)光線(xiàn)對于地平面的交角，叫做太陽(yáng)高度角，簡(jiǎn)稱(chēng)太陽(yáng)高度(用H表示)。同一時(shí)刻正午太陽(yáng)高度由直射點(diǎn)向南北兩側遞減。因此，太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置決定著(zhù)一個(gè)地方的正午太陽(yáng)高度的大小。在太陽(yáng)直射點(diǎn)上，太陽(yáng)高度為90°，在晨昏線(xiàn)上，太陽(yáng)高度是0°。
(2)正午太陽(yáng)高度變化的原因：由于黃赤交角的存在，太陽(yáng)直射點(diǎn)的南北移動(dòng)，引起正午太陽(yáng)高度的變化。
(3)正午太陽(yáng)高度的變化規律：正午太陽(yáng)高度就是一日內最大的太陽(yáng)高度，它的大小隨緯度不同和季節變化而有規律地變化。
正午太陽(yáng)高度的變化規律按節氣：
節氣 | 太陽(yáng)直射點(diǎn) | 正午太陽(yáng)高度的緯度變化 |
| 春分 | 赤道 | 赤道正午太陽(yáng)高度為90°，由赤道向南北兩極遞減 |
| 夏至 | 北回歸線(xiàn) | 北回歸線(xiàn)正午太陽(yáng)高度為90°，由北回歸線(xiàn)向南北兩側遞減 |
| 秋分 | 赤道 | 赤道正午太陽(yáng)高度為90°，由赤道向南北兩極遞減 |
| 冬至 | 南回歸線(xiàn) | 南回歸線(xiàn)正午太陽(yáng)高度為90°，由南回歸線(xiàn)向南北兩側遞減 |
| 歸納 | 太陽(yáng)直射點(diǎn)所在緯度正午太陽(yáng)高度為90°，距離太陽(yáng)直射點(diǎn)所在緯線(xiàn)越近，正午太陽(yáng)高度角越大，越遠則正午太陽(yáng)高度角越小 | |
正午太陽(yáng)高度的變化規律按緯度：
緯度地帶 | 正午太陽(yáng)高度的變化 |
| 北回歸線(xiàn)及其以北地區 | 北半球冬至日后逐漸增大，北半球夏至日達到一年中最大值，然后又逐漸縮小，到北半球冬至日達到一年中最小值 |
| 南北回歸線(xiàn) 之間的地區 | 一年中有兩次太陽(yáng)直射，直射時(shí)正午太陽(yáng)高度最大 |
| 南北回歸線(xiàn)上 | 一年中有一次太陽(yáng)直射，直射時(shí)正午太陽(yáng)高度最大 |
| 南回歸線(xiàn)及其以南地區 | 北半球冬至日達到一年中最大值，然后又逐漸縮小，到北半球夏至日達到一年中最小值 |
一年中同一緯度地區的正午太陽(yáng)告訴隨時(shí)間變化圖：(北半球)
2、晝夜長(cháng)短隨緯度和季節變化：
地球晝半球和夜半球的分界線(xiàn)叫晨昏線(xiàn)(圈)。晨昏線(xiàn)把所經(jīng)過(guò)的緯線(xiàn)分割成晝弧和夜弧。由于黃赤交角的存在，除二分日時(shí)晨昏線(xiàn)通過(guò)兩極并平分所有緯線(xiàn)圈外，其它時(shí)間，每一緯線(xiàn)圈都被分割成不等長(cháng)的晝弧和夜弧兩部分(赤道除外)。地球自轉一周，如果所經(jīng)歷的晝弧長(cháng)，則白天長(cháng);夜弧長(cháng)，則白晝短。晝夜長(cháng)短隨緯度和季節變化的規律見(jiàn)下表：
3、四季更替：
(1)從天文四季：
夏季就是一年中白晝最長(cháng)、正午太陽(yáng)高度最高的季節。以24節氣中的立春(2月4日或5日)、立夏(5月5日或6日)、立秋(8月7日或8日)、立冬(11月7日或8日)為起點(diǎn)。地球在公轉軌道上的運行會(huì )產(chǎn)生天氣和季節的有規律變化，傳統農業(yè)中農民依此進(jìn)行農業(yè)生產(chǎn)，有如：“谷雨前后種瓜點(diǎn)豆”的諺語(yǔ)。
黃赤交角是影響天文四季的直接原因。這是因為：
正午太陽(yáng)高度隨緯度分布是：低緯大而高緯小，春秋二分，從赤道向兩極遞減;夏至日，從北回歸線(xiàn)向南北兩側遞減;冬至日，從南回歸線(xiàn)向南北兩側遞減。
隨季節變化是：北回歸線(xiàn)以北，夏至日前后正午太陽(yáng)高度達最大值，冬至日前后達最小值。南回歸線(xiàn)以南則相反。南北回歸線(xiàn)之間地帶，太陽(yáng)每年直射兩次。
(2)氣候四季包含的月份。春(3、4、5月)、夏(6、7、8月)、秋(9、10、11月)、冬(12、1、2月)。
(3)西方四季：春分、夏至、秋分、冬至為起點(diǎn)。比我國天文四季晚一個(gè)半月。
4、五帶劃分：
以地表獲得太陽(yáng)熱量的多少來(lái)劃分熱帶、溫帶、寒帶。
熱帶：南北回歸線(xiàn)之間有太陽(yáng)直射機會(huì )，接受太陽(yáng)輻射最多。
溫帶：回歸線(xiàn)與極圈之間，受熱適中，四季明顯。
寒帶：極圈與極點(diǎn)之間，太陽(yáng)高度角低，有極晝、極夜現象。
地球公轉與直射點(diǎn)移動(dòng)、正午太陽(yáng)高度、晝夜長(cháng)短的季節變化關(guān)系。重點(diǎn)詳解(一)正午太陽(yáng)高度的應用：
1、正午太陽(yáng)高度的計算：
某地正午太陽(yáng)高度的大小，可以用下面的公式來(lái)計算：H=90°-|φ-δ|。其中H為正午太陽(yáng)高度數，φ為當地地理緯度，永遠取正值，δ為直射點(diǎn)的緯度，當地夏半年取正值，冬半年取負值。
在實(shí)際的解題中，許多時(shí)候并不需要運用此公式。由于在某地點(diǎn)正午太陽(yáng)高度與直射點(diǎn)太陽(yáng)高度差值等于它們的緯度差，所以利用下面公式計算更為方便;某地正午太陽(yáng)高度角H=90°-δ，其中δ為某地與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度差。
2、正午太陽(yáng)高度變化規律的應用：
(1)確定地方時(shí)
當某地太陽(yáng)高度達一天中最大值時(shí)，就是一天的正午時(shí)刻，此時(shí)當地的地方時(shí)是12時(shí)。
(2)判斷所在地區的緯度
當太陽(yáng)直射點(diǎn)位置一定時(shí)，如果我們能夠知道當地的正午太陽(yáng)高度，就可以根據“某地與太陽(yáng)直射點(diǎn)相差多少緯度，正午太陽(yáng)高度就相差多少度”的規律，求出當地的地理緯度。
(3)確定房屋的朝向
為了獲得最充足的太陽(yáng)光照，各地房屋的朝向與正午太陽(yáng)所在的位置有關(guān)。
北回歸線(xiàn)以北的地區，正午太陽(yáng)位于南方，房屋朝南;南回歸線(xiàn)以南的地區，正午太陽(yáng)位于北方，房屋朝北。
(4)判斷日影長(cháng)短及方向
太陽(yáng)直射點(diǎn)上，物體的影子縮短為0;正午太陽(yáng)高度越大，日影越短;反之，日影越長(cháng)。正午是一天中日影最短的時(shí)刻。
日影永遠朝向背離太陽(yáng)的方向，北回歸線(xiàn)以北的地區，正午的日影全年朝向正北(北極點(diǎn)除外)，冬至日日影最長(cháng)，夏至日最短;南回歸線(xiàn)以南的地區，正午的日影全年朝向正南(南極點(diǎn)除外)，夏至日日影最長(cháng)，冬至日最短;南北回歸線(xiàn)之間的地區，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)計算樓間距、樓高
為了更好地保持各樓層都有良好的采光，樓與樓之間應當保持適當距離。
緯度較低的地區，樓距較小，緯度較高的地區樓距較大。以我國為例，見(jiàn)下圖，南樓高度為h，該地冬至日正午太陽(yáng)高度為H，則最小樓間距L=hcotH。
(6)計算熱水器的安裝角度
太陽(yáng)能熱水器集熱面與太陽(yáng)光線(xiàn)垂直;太陽(yáng)能熱水器集熱面與地面的夾角同正午太陽(yáng)高度互余。
為了更好地利用太陽(yáng)能，應不斷調整太陽(yáng)能熱水器與樓頂平面之間的傾角，使太陽(yáng)光與受熱板之間成直角。其傾角和正午太陽(yáng)高度角的關(guān)系為α+h=90°(如圖所示)。
注：
正午太陽(yáng)高度與太陽(yáng)直射點(diǎn)的關(guān)系
①正午太陽(yáng)高度一定是指當地正午12點(diǎn)整的太陽(yáng)高度，但是太陽(yáng)不一定直射當地所在的緯度。
②太陽(yáng)直射點(diǎn)必須是在緯度23.5°之間來(lái)回移動(dòng)，緯度大于23.5°的地方太陽(yáng)不能直射，但有正午太陽(yáng)高度，只是其正午太陽(yáng)高度一定小于90°。
③正午太陽(yáng)高度的計算及其應用都與當地緯度和太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度有關(guān)，二者缺一不可。
④太陽(yáng)直射點(diǎn)以一個(gè)回歸年為周期在南北回歸線(xiàn)及其之間來(lái)回移動(dòng)，故直射點(diǎn)大約每個(gè)月移動(dòng)緯度為8°，每移動(dòng)1°大約需要4天。
⑤正午太陽(yáng)高度的變化規律與太陽(yáng)直射點(diǎn)密切相關(guān)，距離太陽(yáng)直射點(diǎn)越近，正午太陽(yáng)高度越大;距離太陽(yáng)直射點(diǎn)越遠，正午太陽(yáng)高度越小。
重點(diǎn)詳解(二)正午太陽(yáng)高度的應用：
在太陽(yáng)光的照射下，物體總會(huì )有自己的影子(除太陽(yáng)直射的情況)，影子的朝向與太陽(yáng)方位相關(guān)。同一時(shí)間在不同緯度地區，太陽(yáng)方位是不同的;同一緯度地區在不同時(shí)間，太陽(yáng)方位也是不一樣的。因而影子的朝向存在日變化和季節變化。
(1)同一地區在不同節氣日影的朝向(以北半球為例)
①赤道地區“二分二至”日日影的朝向
在赤道地區，一年四季太陽(yáng)都是垂直升起而又垂直落下，且太陽(yáng)升落方位的緯度就是太陽(yáng)直射的緯度。
赤道 | 日出方位 | 日影朝向 | 正午太陽(yáng)方位 | 日影朝向 | 日落方位 | 日影朝向 |
夏至 | 東北 | 西南 | 正北66°34′ | 正南 | 西北 | 東南 |
春秋分 | 正東 | 正西 | 天頂90° | 無(wú) | 正西 | 正東 |
冬至 | 東南 | 西北 | 正南66°34′ | 正北 | 西南 | 東北 |
②北回歸線(xiàn)上“二分二至”日日影的朝向
在赤道至出現極晝極夜的緯度地區，緯度越高，太陽(yáng)升落的方位偏移正東的角度越大。
北回歸線(xiàn) | 日出方位 | 日影朝向 | 正午太陽(yáng)方位 | 日影朝向 | 日落方位 | 日影朝向 |
夏至 | 東北 | 西南 | 天頂90° | 無(wú) | 西北 | 東南 |
春秋分 | 正東 | 正西 | 正南66°34′ | 正北 | 正西 | 正東 |
冬至 | 東南 | 西北 | 正南43°08′ | 正北 | 西南 | 東北 |
③北極圈上“二分二至”日日影的朝向
在開(kāi)始出現極晝的地區，太陽(yáng)升落方位為正北，即東偏北90°。
北極圈 | 日出方位 | 日影朝向 | 正午太陽(yáng)方位 | 日影朝向 | 日落方位 | 日影朝向 |
夏至 | 正北 | 正南 | 正南46°52′ | 正北 | 正北 | 正南 |
春秋分 | 正東 | 正西 | 正南23°26′ | 正北 | 正西 | 正東 |
冬至 | 極夜無(wú)日出日落 | |||||
④北極點(diǎn)“二分二至”日日影的朝向
在極晝期間，北極點(diǎn)上，由于太陽(yáng)周日視平圈始終平行于地平圈，在一天中太陽(yáng)高度沒(méi)有變化，始終等于該日直射點(diǎn)的緯度，太陽(yáng)只有方位變化而無(wú)升落，因而不存在升落方位問(wèn)題。在春分秋分日，極點(diǎn)晝夜平分，此時(shí)太陽(yáng)高度為0°，剛好沒(méi)入地平圈。
北極點(diǎn) | 日出方位 | 日影朝向 | 正午太陽(yáng)方位 | 日影朝向 | 日落方位 | 日影朝向 |
夏至 | 無(wú) | 正南 | 正南23°26′ | 正南 | 無(wú) | 正南 |
春秋分 | 正南 | 正南 | 正南0° | 正南 | 正南 | 正南 |
冬至 | 極夜無(wú)日出日落 | |||||
(2)同一節氣不同地區的日影的朝向(以南半球為例)
①“二分日”南半球不同地區日影的朝向
春分秋分日太陽(yáng)直射赤道，全球晝夜平分，不同地區日出、日落的方位都是正東升、正西落(除南極點(diǎn))，并且隨緯度的升高太陽(yáng)視平圈與地平圈所成二面角由90°變?yōu)?°。即太陽(yáng)高度由90°減為0°
春分秋分 | 日出方位 | 日影朝向 | 正午太陽(yáng)方位 | 日影朝向 | 日落方位 | 日影朝向 |
赤道 | 正東 | 正西 | 天頂90° | 無(wú) | 正西 | 正東 |
南回歸線(xiàn) | 正東 | 正西 | 正北66°34′ | 正南 | 正西 | 正東 |
南極圈 | 正東 | 正西 | 正北23°26′ | 正南 | 正西 | 正東 |
南極點(diǎn) | 正北 | 正北 | 正北0° | 正北 | 正北 | 正北 |
②夏至日南半球不同地區日影的朝向
北半球夏至日太陽(yáng)直射北回歸線(xiàn)，南極圈及其以?xún)瘸霈F極夜，赤道地區太陽(yáng)從正東偏北23°26′垂直升起，從正西偏北23°26′垂直落下。緯度越高，偏移正東向北的角度越大，極夜時(shí)剛好日出日落方位收縮為一點(diǎn)，位于正北方。
夏至日 | 日出方位 | 日影朝向 | 正午太陽(yáng)方位 | 日影朝向 | 日落方位 | 日影朝向 |
赤道 | 東北 | 西南 | 正北66°34′ | 正南 | 西北 | 東南 |
南回歸線(xiàn) | 東北 | 西南 | 正北43°08′ | 正南 | 西北 | 東南 |
南極圈 | 極夜 | 極夜 | 極夜 | 極夜 | 極夜 | 極夜 |
南極點(diǎn) | 極夜 | 極夜 | 極夜 | 極夜 | 極夜 | 極夜 |
③冬至日南半球不同地區日影的朝向
北半球冬至日太陽(yáng)直射南回歸線(xiàn)，南極圈及其以?xún)瘸霈F極晝，赤道地區太陽(yáng)從正東偏南23°26′垂直升起，從正西偏南23°26′垂直落下。緯度越高，日出偏移正東向南的角度和日落偏移正西向南的角度越大，到極圈時(shí)剛好日出日落位于正南方。
冬至日 | 日出方位 | 日影朝向 | 正午太陽(yáng)方位 | 日影朝向 | 日落方位 | 日影朝向 |
赤道 | 東南 | 西北 | 正南66°34′ | 正北 | 西南 | 東北 |
南回歸線(xiàn) | 東南 | 西北 | 天頂90° | 無(wú) | 西南 | 東北 |
南極圈 | 正南 | 正北 | 正北46°52′ | 正南 | 正南 | 正北 |
南極點(diǎn) | 無(wú)日出日落，太陽(yáng)都位于正北23°26′，日影都朝向正北 | |||||
晝夜長(cháng)短的變化:
以北半球為例：
正午太陽(yáng)高度的變化:
(1)緯度變化：由太陽(yáng)直射點(diǎn)向南北兩側遞減。
(2)季節變化
考點(diǎn)名稱(chēng)：地球自轉運動(dòng)和公轉運動(dòng)的關(guān)系
概念:
地球自轉：地球繞其自轉軸的旋轉運動(dòng)，就叫做自轉。
地球公轉：地球繞太陽(yáng)做周期性的旋轉運動(dòng)，就叫做公轉。
黃赤交角及其影響：
(1)地球在公轉過(guò)程中，有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：
①地球是斜著(zhù)身子繞日公轉的。因此，地球公轉軌道平面(即黃道平面)同赤道平面不重合，它們之間的交角就是黃赤交角。目前，黃赤交角是23°26。
②地軸在宇宙空間的方向不因季節而變化。而太陽(yáng)與地球的相對位置隨時(shí)在變，這就引起了太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度位置的周年變化。
(2)黃道與地球的交點(diǎn)：太陽(yáng)直射點(diǎn)。此交點(diǎn)位于最北是夏至，最南為冬至，位于赤道為春秋分。
(3)黃赤交角的影響：由于黃赤交角的存在，并且地軸在宇宙空間的方向不因季節而變化，因而，太陽(yáng)直射點(diǎn)相應地在南北回歸線(xiàn)之間往返移動(dòng)。
(4)黃赤交角變化的影響：
如果黃赤交角變大，太陽(yáng)直射點(diǎn)的范圍將增大，晝夜長(cháng)短變化的周期將延長(cháng)，四季的差異將更明顯。從溫度帶上來(lái)說(shuō)，直射的范圍加大了，也就是熱帶的范圍加大了，同時(shí)，晨昏線(xiàn)轉過(guò)的角度也將隨之增大，極晝極夜的范圍也將增大，即寒帶的面積也將增大，這樣，溫帶的面積將減小。同理，如果黃赤交角變小，熱帶和寒帶的范圍減小，溫帶的范圍會(huì )擴大。溫度帶的變化必然會(huì )對生態(tài)環(huán)境造成重大影響，一些生物生存所適宜的氣候、溫度發(fā)生了根本變化，它們可能會(huì )進(jìn)行大規模的遷徙，甚至因此而滅絕。
地球自轉和公轉的比較：
| 旋轉中心 | 地軸 | 太陽(yáng) |
| 方向 | 自西向東 | 自西向東 |
| 周期 | 太陽(yáng)日、恒星日 | 恒星年、回歸年 |
| 角速度 | 15o/h 除南北兩極點(diǎn)外，各地自轉角速度相等 | 遠日點(diǎn)：57’/d 近日點(diǎn)：61’/d |
| 線(xiàn)速度 | 因緯度而異 V=wr | 遠日點(diǎn)：29.3km/s 近日點(diǎn)：30.4km/s |
| 地理意義 | 晝夜更替、時(shí)差、水平物體偏移 | 四季形成、五帶劃分 |
光照圖的判讀：
(1)判斷南北極，通常用于俯視圖，判斷依據為：從地球北極點(diǎn)看地球的自轉為逆時(shí)針，從南極看為順時(shí)針;或看經(jīng)度，東經(jīng)度遞增的方向即為地球自轉的方向。
(2)判斷節氣，日期及太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度晨昏圈過(guò)極點(diǎn)(或與一條經(jīng)線(xiàn)重合)，太陽(yáng)直射點(diǎn)是赤道，是春秋分日;晨昏線(xiàn)與極圈相切，若北極圈有極晝現象為北半球的夏至日，太陽(yáng)直射點(diǎn)為北緯23o26'，若北極圈有極夜現象為北半球的冬至日，太陽(yáng)直射點(diǎn)為南緯23o26'。
(3)確定地方時(shí)在光照圖中，太陽(yáng)直射點(diǎn)所在的經(jīng)線(xiàn)為正午12點(diǎn)，晨昏線(xiàn)所包圍的白晝部分的中間經(jīng)線(xiàn)為12點(diǎn)，晨線(xiàn)與赤道交點(diǎn)經(jīng)線(xiàn)的地方時(shí)為6點(diǎn)，昏線(xiàn)與赤道交點(diǎn)經(jīng)線(xiàn)為18點(diǎn)，依據每隔15o，時(shí)間相差1小時(shí)，每1o相差4分鐘，先計算兩地的經(jīng)度差(同側相減，異側相加)，再轉換成時(shí)間，依據東加西減的原則，計算出地方時(shí)。
(4)判斷晝夜長(cháng)短求某地的晝(夜)長(cháng)，也就是求該地在緯線(xiàn)圈上晝(夜)弧的長(cháng)度，這個(gè)長(cháng)度也可由晝(夜)弧所跨的經(jīng)度數來(lái)推算。
(5)判斷正午太陽(yáng)高度角先求所求地區與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度差，若所求地和太陽(yáng)直射點(diǎn)在同一半球，取兩地緯度之差，若所求地和太陽(yáng)直射點(diǎn)不在同一半球，取兩地緯度之和，再用90o-兩地緯度差即為所求地的正午太陽(yáng)高度。
晨昏線(xiàn)與經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)：
(1)根據晨昏線(xiàn)與緯線(xiàn)相交判斷問(wèn)題
①晨昏線(xiàn)通過(guò)南北極可判斷這一天為3月21日或9月23日前后;
②晨昏線(xiàn)與南北極相切，北極圈內為晝，可判斷這一天為6月22日前后，北半球為夏至日，北半球為夏季，南半球為冬季。
③晨昏線(xiàn)與南北極相切，北極圈內為夜，可判斷這一天為12月22日前后，北半球為冬至日，北半球為冬季，南半球為夏季。
(2)根據晨昏線(xiàn)與經(jīng)線(xiàn)相交關(guān)系判斷晝長(cháng)和夜長(cháng)推算某地晝長(cháng)或者夜長(cháng)，求晝長(cháng)時(shí)，在晝半球范圍內算出該地所在地的緯線(xiàn)圈從晨線(xiàn)與緯線(xiàn)圈交點(diǎn)到昏線(xiàn)與緯線(xiàn)圈交點(diǎn)，所跨的經(jīng)度除以15即該地晝長(cháng)，如果圖上只畫(huà)了晝半球的一半，要注意，圖中白晝所跨經(jīng)度差的2倍，除以15才是該地的晝長(cháng)。
黃赤交角：
(1)赤道平面和黃道平面的交角。目前是23o26'。
(2)太陽(yáng)直射點(diǎn)在南北回歸線(xiàn)之間的移動(dòng)
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