第五章正午太阳高度角

第五章：地球公转地理意义及应用（一）

我们知道：地球在自转的同时绕太阳公转，由于黄赤交角的存在，使太阳直射点在南北回归线之间往返移动。太阳直射点这种往返移动，使地球上的昼夜长短、各地的正午太阳高度产生了不断变化，从而形成了四季和五带。因此，确定太阳直射点位置（地理坐标）是关键。

一、确定太阳直射点位置（地理坐标）和极昼极夜范围

1. 太阳直射点的位置

1). 太阳直射点纬度（图5.1）

①二分日，太阳直射点纬度为00；冬至日，太阳直射点纬度为23026′S ；夏至日，太阳直射点纬度为23026′N 。

0②若北纬β度以北出现极昼，则太阳直射点的纬度为北纬90－β度；若北

纬β度以北出现极夜，则太阳直射点的纬度为南纬900－β度。南半球类推。 ③太阳直射点的纬度数等于晨昏线与经线的夹角的度数。

2). 太阳直射点经度

①在侧视图和俯视图上，平分昼半球的经线所在的经度（图5.1,5.2中的经线A ）。

②在侧视图上，一般情况下，昼半球最外侧的那条经线即是太阳直射的经线，其所在的经度即为太阳直射点的经度（图5.1中的经线A ）。

③在俯视图上，经线呈放射状的直线，纬线为同心圆。昼半球与太阳光线重合的那条经线所在的经度即为太阳直射点的经度（图5.2中的经线A ）。

④在较难判断的图中，要找准地方时为12点或0点的经线，然后算出其度数（图5.3，5.4）。

2. 极昼极夜范围

出现极昼极夜现象的地区的最低纬度数等于90－太阳直射点的纬度数。太阳直射点的纬度数与出现极昼极夜现象地区的最低纬度数互余。 0

二、昼夜长短变化规律及计算

判断昼夜长短状况、理解昼夜长短变化规律、确定昼夜长短年变化幅度、计算某地的昼长和夜长等是天文地理中必不可少的且实用性很强的知识点，也是同学们不易理解掌握的地方。因此，我把在教学中学生遇到的问题及解答，按知识的顺序作为本考点知识的讲解。

问题一：在日照图中判断某地昼夜长短状况有哪些方法呢？

答：判断某地昼夜长短状况的方法较多，常用的主要有：

①找太阳直射点所在的半球。当太阳直射点位于哪个半球，则这个半球各地都是昼长夜短，且纬度越高昼越长夜越短。反之，另一半球各地都是昼短夜长，且纬度越高昼越短夜越长。

②看所在半球极地的昼夜状况。当所在半球的极地出现极昼现象，则该半球各地都是昼长夜短，且纬度越高昼越长夜越短。当所在半球的极地出现极夜现象，则该半球各地都是昼短夜长，且纬度越高昼越短夜越长。

③计算该地所在纬线圈被晨昏圈分成的昼弧、夜弧所跨的经度数。如果昼弧跨的经度数大于1800，则该地一定昼长夜短；如果昼弧跨的经度数小于1800，则该地一定昼短夜长。

④赤道上终年昼夜等长。除赤道外的全球其他各地只有在春秋二分日时昼夜等长。

问题二：什么是昼夜长短的纬度变化？它有哪些规律呢？

答：昼夜长短的纬度变化是指某一天或某一季节时不同纬度的昼夜长短状况。即同一时间内，不同纬度昼夜长短的变化。

昼夜长短的纬度分布规律有：（请对照图5.1背诵理解）

①北半球夏半年（春分日——秋分日），太阳直射北半球，北半球各地昼长夜短，且纬度越高昼越长，北极附近出现极昼现象；北半球冬半年（秋分日——春分日），太阳直射南半球，北半球各地昼短夜长，且纬度越高昼越短，北极附近出现极夜现象。南半球相反。

②夏至日这一天，太阳直射北回归线，北半球各地白昼达到最长，黑夜达到最短，北极地区极昼范围也达到最大（即北极圈及其以北都出现极昼）。

③同一纬线上各点昼夜长短相同。南北半球纬度相同的两地昼夜长短相反。

问题三：什么是昼夜长短的时间变化？它有哪些规律呢？

答：昼夜长短的时间变化是指地球上某一点在不同时间昼夜长短状况。即同一纬度上，不同时间昼夜长短的变化。

昼夜长短的纬度分布规律有：（结合图5.5背诵理解）

①北半球各地在冬至日那一天白昼达到

最长，黑夜达到最短。冬至日过后，太阳

直射点开始北移，北半球各地白昼开始变

长，黑夜开始变短。到夏至日这一天，北

半球各地白昼达到最长，黑夜达到最短。

南半球相反。

②夏至日过后，太阳直射点开始南移，北

半球各地白昼开始变短，黑夜开始变长。

到冬至日这一天，北半球各地白昼达到最

短，黑夜达到最长。南半球相反。

点拨：昼夜长短的纬度分布规律记忆方法：记住太阳直射点移动方向，北移北（半球）增，南移南（半球）增。

警示：

在冬至日—夏至日这一时间段里，太阳直射点一直向北移动，北半球白昼开始变长到最长，黑夜开始变短到最短。但注意：在冬至日—春分日这一段，北半球各地的昼长仍然短于夜长。同样，在夏至日—冬至日这一时间段里，太阳直射点一直向南移动，北半球白昼开始变短到最短，黑夜开始变长到最长。但注意：在夏至日—秋分日这一段，北半球各地的昼长仍然长于夜长。 ③同一地点冬夏二至日昼夜长短相反。

问题四：如何求某地的昼长或夜长呢？

答：1、求某地昼长最基本的方法是：找出该地

所在的纬线，计算出该纬线被晨昏线分成的昼

弧所跨的经度数、夜弧所跨的经度数，然后利

用150/小时就得到昼长或夜长。用公式可表示

为：

某地昼长=昼弧跨的经度数÷150/时

某地夜长=夜弧跨的经度数÷150/时

例如右图中A 地的昼长为8小时。

警示：

在侧视图中显示的纬线只是该地所在纬线圈

的一半，因此所求的昼长只是一半，结果要乘以2才是该地的昼长；在 俯视图中显示的是该地纬线圈的全部，则不需要乘以2。

2、求某地昼长和夜长还可以利用日出日落的时间。

一个地区一天的日出日落时间反映了该日的昼夜长短状况，一天中上午和下午的时间是等长的。若已知某地的日出、日落时间，则利用下面公式计算

某地昼长=（12－日出时间）×2=（日落时间－12）×2

某地夜长=（日出时间－0）×2=（24－日落时间）×2

3、根据分布特点进行计算

①同一纬线上各地昼长相等，夜长相等。

②南北半球纬度数相同的两地昼夜长短相反。

③距二分日或二至日时间相等的地点昼夜长短相等或相反。

4、特殊纬线上昼长、夜长：赤道上终年昼长和夜长都是12小时；极地 地区极昼时昼长为24小时，夜长为0小时。

5、记住常用的几条纬线上的昼长：

夏至日时，600N 的昼长为18时29分；500N 的昼长为16时29分

400N 的昼长为14时51分；200N 的昼长为13时13分。

问题五：什么是昼夜长短变化幅度？昼夜长短变化幅度的大小有何规律？ 答：昼夜长短变化幅度是指一个地方一年中昼长与夜长之差。差值越大，变化幅度越大；反之，差值越小，变化幅度越小。

昼夜长短变化幅度大小的规律是：

①从地点上说，自赤道向两极增大。即纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。 原因：赤道终年昼夜等长，其昼夜长短变化幅度为0。而极地在极昼时昼长为24小时，黑夜为0小时，在极夜时昼长为0小时，黑夜为24小时。那么其昼夜长短变化幅度为24

警示：

南北极圈到极点之间地区，由于都存在极昼极夜现象，昼夜长短变化幅 度都为24，所以，它们的昼夜长短变化幅度相等。

②从时间上说，在一年中，日期越接近二分日，昼夜长短变化幅度越小；日期越接近二至日，昼夜长短变化幅度越大。

问题六：极地地区极昼极夜出现的范围和时间有什么规律吗？

答：首先，我们来了解极地地区极昼极

夜出现范围大小的变化规律：

①春秋二分日，太阳直射赤道时，晨昏

线通过南北极点，极地地区无极昼极夜

现象。

②当太阳直射点从赤道推进到北回归

线的时候，北极地区的极昼现象正好

从北极点逐渐向南扩大到北极圈上；

当太阳直射点从北回归线向南撤退

到赤道上的时候，北极地区的极昼

现象正好从北极圈上逐渐向北缩小到北极点上。我们把太阳直射点的移动与北极圈内极昼的变化归律总结为：如上图

“北进南扩，南撤北缩”

③当太阳直射点从赤道向南撤退到南回归线的时候，北极地区的极夜现象正好从北极点逐渐向南扩大到北极圈上；当太阳直射点从南回归线向北推进到赤道上的时候，北极地区的极夜现象正好从北极圈上逐渐向北缩小到北极上。我们把太阳直射点的移动与北极圈内极夜的变化规律总结为：

“北进北缩，南撤南扩”

拓展：

1、在晨昏线图中判断某地是否出现极昼或极夜现象的方法是：看图中该地所在 的纬线圈是否全部在白昼或黑夜。

2、太阳直射点所在的纬度数与出现极昼极夜范围最大的纬度数（又叫极昼圈或 极夜圈）互余

3、春分日过后，太阳直射点北移10，则北极地区的极昼范围向南扩展10；秋分 日过后，太阳直射点南移10，则北极地区的极夜范围向南扩展10。南极相反。

其次，我们来了解极地地区极昼极夜出现时间的长短变化规律。通过前面对极地地区极昼极夜出现范围大小变化的讲述，我们可以得到以下结论： ①在北极圈上，极昼、极夜出现的时间分别在夏至日和冬至日一天时间。

②在北极点上，极昼（出现在北半球夏半年）与极夜（出现在北半球冬半年）持续的时间各约半年。

③在北极点到北极圈之间的地区，由于从春分到夏至，极昼从北极点扩大到北极圈；从夏至到秋分，极昼从北极圈缩小到北极点。冬半年的情况相反。所以，极昼、极夜出现的时间在1天到半年之间。南极地区情况相同。

由上面的几点结论可知：

一地的极昼、极夜持续时间，因距极地远近而不同。愈接近两极，极昼、极夜持续的时间愈长；从极圈的1天到极点增为半年。

三、日出日落方位、早晚及时间的计算

1. 日出日落方位

①太阳直射北半球时，全球各地（出现极昼极夜地区除外）日出东北，日落西北；此时北极附近的极昼地区正北日出，正北日落，太阳呈顺时针运动。 注意：

站在北极上空俯视北极时，地球呈逆时针自转；站在北极仰视太阳时，太阳呈顺时针运动。

②太阳直射南半球时，全球各地（出现极昼极夜地区除外）日出东南，日落西南；此时南极附近的极昼地区正南日出，正南日落，太阳呈逆时针运动。 注意：

站在南极上空俯视北极时，地球呈顺时针自转；站在南极仰视太阳时，太阳呈逆时针运动。

2. 日出日落时间早晚的规律

①1、北半球夏半年（从春分日到秋分日），北半球各地昼长大于夜长，所以各地日出在6点以前，日落在18点以后。并且白昼越长日出就越早，日落越晚。夏至日（6月22日）这一天，北半球各地白昼达到最长，黑夜最短，所以日出最早，日落最晚。

②北半球冬半年（从秋分日到第二年的春分日），北半球各地昼长小于夜长，所以各地日出在6点以后，日落在18点以前。并且白昼越短日出就越越晚，日落越早。冬至日（12月22日）这一天，北半球各地白昼达到最短，黑夜最长，所以日出最晚，日落最早。

③春秋二分日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长，所以全球各地6点日出，18点日落。

警示：

1、上述时间均指当地的地方时。

2、出现极昼的地区（不分南北半球）都是在0时日出，0时日落。相反，只要发现某地0时日出，0时日落，我们就可以判定该地出现极昼。

3. 日出日落时间早晚的计算方法

①利用昼长、夜长来计算：

公式：日出时间=12－昼长/2=夜长/2

日落时间=12＋昼长/2=24－夜长/2

②利用纬线与晨线、昏线交点的地方时计算：

日出时间就是该地所在的纬线与晨线交点的地方时

日落时间就是该地所在的纬线与昏线交点的地方时

③利用“同一纬线上各点日出日落的地方时相同”来计算。

强化专练题

读不同地点昼长随季节变化统计曲线图，回答1—3题

1、图中a 、b 、c 、d 四地，位于北半球的是（ ）

A. d B. c C. b D. a

2、图中a 、b 、c 、d 四地，自转线速度由快到慢依次是（ ）

A.acbd B.abcd C.dcba D.cdab

3、当c 地昼最长时（ ）

A. 地球运行到远日点附近 B.北京昼长夜短 C. 上海正午太阳高度达一年中最小值 D.北极出现极昼现象

读某日甲、乙、丙、丁四地的昼长或夜长示意图，完成4-6题。

4．若图中有两地位于北半球，这两地是

（ ）

A ．甲地和乙地 B．乙地和丙地

C ．丙地和丁地 D．丁地和甲地

5．关于丙地的叙述，正确的是

A ．甲地的地球自转线速度大于丙地

B ．水平运动的物体向右偏转

C ．一年中正午太阳高度角只有一次最大值

D ．日落时刻为地方时18时

6．若甲地位于西五区的中央经线上，丙地位

于东西半球分界线上，当丙地日落时，可能

甲地的地方时是（ ）

A ．14时40分

（ ） B ．14时20分 C ．2时40分 D．16时40分

右图中GH ⊥PQ, 据此完成7—9题

7、若PQ 为地轴，一年中太阳直射点

总是在图中MN 所示平面上，则角②的

度数是（）

A.23026′ B. 46052

C. 66034′ D.不能确定

8、若PQ 为地轴，一年中太阳直射点

总是在图中GH 所示平面上，下列变化

可信的是（）

A. 全球极夜范围扩大

B. 全球极昼范围扩大

C. 春节时北京均温升高

D. 里约热内卢气温的年际变化增大

9、若GP 弧表示夜弧，则H 点的日出时间为（ ）

A.21时 B.4时 C.9时 D.3时

10．下图是地球光照示意图。读图回答下列问题

（1）此图表示_______半球

（2）此图所示日期是_______，北半球节气

是_______

（3）图中ABCD 各点中，白昼最长的是______，

白昼最短的是___，二者相差___小时

（4）图中A 、B 、C 、D 四点中，线速度由大

到小的顺序是

（5）此时B 点的地方时为 ，北京时

间是

11. 下图左图为北半球冬至日太阳光照示意图，右图为我国部分区域图。读图回答问题

（1）在甲图中画出晨昏线，并用表示夜半球

（2）此后，太阳直射点向＿＿＿＿＿＿＿＿（南或北）移动

（3

）甲图中，①地昼长为＿＿＿＿＿＿＿＿小时；下列各地的夜长由长到短的

排序正确的是＿＿＿＿＿＿＿

A ．①②③ B．②①③ C．③①② D．③②①

（4）简要叙述此时至次年3月1日，北京昼夜长短状况及变化趋势。

12、右图表示东半球经纬网，曲线为晨昏线，读图回答问题。

1）、若曲线表示晨线，则此时太阳直射点的地

理坐标为（ ），甲地昼长

为 ，甲、乙、丙中白昼最长的是 昼

长为 小时。

2）、当曲线由晨线变为昏线时，正确的描述有

①甲地的昼长有最短逐渐达到最大

②乙地的昼夜长短变化幅度变大

③丙地出现极夜现象

④甲、乙、丙三地昼长大小为甲>乙>丙

A. ①②③ B. ②③④

C. ①②④ D. ①③④

13、右图中AB 为晨昏线的一部分，A 为晨昏线上纬度最高点，C 和D 在同一纬线上，A 、C 、D 三点所差经度数相同，此时地球公转

速度较快。读图回答下列问题。

1）、此时，太阳直射点的地理坐标是 ，北

京时间为 。

2）、这一天，C 点的昼长为 小时，出现极

昼的范围是 。

3）、北京昼夜长短状况 ，

4）、此时，赤道上既是白昼又属于东半球的范围

是 。

6）、此时，新的一天在全球的

范围是 。