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一、地球运动方向的判断1．地球自转方向的判断图像判断：北极上空看，地球呈逆时针方向旋转；南极上空看，地球呈顺时针方向旋转(如图)。经度判断：因为顺着地球自转的方向，东经度逐渐增大，西经度逐渐减小，所以，东经度增大的方向，西经度减小的方向即为地球自转方向，如上图所示。2．地球公转方向与二分二至的判断如下图，地球公转方向为：春分→夏至→秋分→冬至。3．近日点、远日点的判断如下图左，公转的轨道是近似正圆的椭圆，太阳位于椭圆的两焦点之一。1月初，地球距离太阳最近，这个位置叫近日点；7月初，地球距离太阳最远，这个位置叫远日点。如上图右，连接太阳和地球的中心，观察太阳直射的位置。若直射南半球(C)则为近日点，若直射北半球(A)则为远日点。用此方法结合地球公转方向，还可确定二分二至日。地球公转过程中通过远日点(7月初)与夏至日(6月22日)、近日点(1月初)与冬至日(12月22日)的时间很接近，不可混淆。根据开普勒定律，行星围绕恒星运动，其半径在单位时间扫过的面积相等。近日点半径短，远日点半径长，要保证单位时间在两点附近扫过的面积相等，近日点的速度要快些，远日点要慢些。地球在公转轨道不同位置时速度的变化(见下表)。1.为什么北极圈内的极昼时间比南极圈内的极昼时间长？春分→夏至→秋分，太阳直射北半球，北极圈内有极昼现象(南极圈内为极夜)，此时地球公转经过远日点，公转速度慢，经历的时间长，故北极圈内极昼时间长。而秋分→冬至→春分，太阳直射南半球，南极圈内极昼(北极圈内为极夜)，此时地球公转经过近日点，公转速度快，经历的时间短，故南极圈内的极昼时间短。2．为什么北半球的夏季炎热而漫长，南半球的夏季凉爽而短促？北半球夏季时，地球虽然位于远日点，但由于太阳直射北半球，正午太阳高度大，且昼长夜短，获得太阳热量多，远远超过因距离太阳较远带来的差异。其二，太阳直射北半球时，公转速度慢，北半球夏季时间长。其三，北半球陆地面积大，增温明显。故北半球的夏季炎热而漫长。南半球夏季时，因地球处于近日点，故时间短，由于南半球的海洋辽阔，受其调节，故较北半球凉爽得多。二、时间的计算与日期的变更1．地方时的计算由于地球自转，地球上不同经度的地方有不同的地方时。经度每隔15°，地方时相差1小时；经度相差1°，地方时相差4分钟。沿地球自转方向，东边时间早(取“＋”)，西边时间晚(取“－”)。地球上的东西方向是无限的，从理论上说，经度不同的两地是互为东西的，因此在时刻上也是互为早晚的，在不考虑日期差异的情况下，向东推算和向西推算，其结果是一样的。所求地的地方时＝已知地的地方时±4分钟/1°×两地经度差注：①所求地点位于已知地点的东边取“＋”，反之取“－”。②某地经度＝已知地的经度±1°/4分钟×两地地方时差数(分钟)。2．时区的划分与区时的计算(1)时区的划分(如下图)为了统一时间，国际规定，每隔15°划为一个时区，以本初子午线为基准，从西经7.5°至东经7.5°，作为中时区，或叫零时区；中时区以东，依次划分为东一区至东十二区；中时区以西，依次划分为西一区至西十二区。东十二区和西十二区各跨经度7.5°，合为一个时区(即东、西十二区)。全球分为24个时区。(2)区时的计算每个时区的中央经线，叫做该时区的“标准经线”，标准经线上的地方时间，便是整个时区的“区时”。相邻两个时区的区时，相差一小时整。在任意两个时区之间，相差几个时区，区时就相差几个小时，而且东早西迟。所求地的区时＝已知地的区时±时区差注：①所求地点位于已知地点的东边取“＋”，反之取“－”②时区序号数＝某地经度÷15(四舍五入保留整数)③时区差＝两地经度差÷15(四舍五入保留整数)④某时区中央经线度数＝15°×该时区序号数3．日期的变更国际上规定：原则上把东、西十二区之间的180°经线作为国际日期变更线，简称日界线。为了照顾180°经线附近国家居民生活的方便，实际的日界线不完全按180°经线延伸，而是有些弯曲的。向东跨过日界线，日期减一天；向西跨过日界线，日期加一天(如右图)。日界线是地球上今天和昨天的分界线，地球上日期的变更，从这条线开始。4．两个日期的范围将全球划分为两个日期的界线通常有两条：一条是自然日界线(即地方时刻为0时或24时的经线)，该经线随时间流逝而变化，按时间推算日期的自然变化；一条是人为日界线(即日界线，为180°附近)，该线是固定不变的，不管经过计算这里时刻为多少，在这一界线两侧日期均不相同。一般来说，日界线以西比日界线以东早一天。三、黄赤交角与太阳直射点的南北移动1．地球运动与黄赤交角地球在自转的同时围绕太阳公转(如下图左)，因此地球的运动是这两种运动的叠加。地球绕地轴自转形成过地心并与地轴垂直的平面称为赤道平面(M)；地球绕太阳公转轨道平面称为黄道平面(N)。地球自转和公转的关系，可以用赤道平面和黄道平面的关系来表示(如下图右)，赤道平面与黄道平面之间的夹角(∠O)称黄赤交角，目前的大小为23°26′。2．太阳直射点的南北移动由于黄赤交角的存在，随着地球在公转轨道上的不同位置的变化，地表接收太阳垂直照射的点(即太阳直射点)以一年为周期作南北移动，如下表与图所示。公转轨道位置节气(北半球)日期直射点位置A春分3月21日前后赤道B夏至6月22日前后北回归线C秋分9月23日前后赤道D冬至12月22日前后南回归线①回归线以内有两次直射，直射的两天正午太阳高度为90°，其余时间小于90°。②回归线上有一次直射，直射的那一天正午太阳高度为90°，其余时间小于90°。③回归线以外没有直射，正午太阳高度永远小于90°。3．黄赤交角大小的影响黄赤交角的大小决定着太阳直射点的移动范围。即南、北回归线之间的范围大小，决定着回归线与极圈的度数。黄赤交角的度数＝南北回归线的度数＝23°26′极圈的度数＝90°－黄赤交角的度数＝66°34′黄赤交角的存在是形成地球上四季变化的根本原因。这是因为：若黄赤交角等于零，就没有太阳直射点的南北移动，也就没有正午太阳高度和昼夜长短的周年变化，也就不可能形成四季更替。4．黄赤交角变化的影响黄赤交角增大黄赤交角减小影响太阳直射点的移动范围太阳直射范围向南、北两侧扩展太阳直射范围向赤道收缩影响五带的范围热带扩大，温带缩小，寒带扩大口诀：“大、小、大”热带缩小，温带扩大，寒带缩小口诀：“小、大、小”黄赤交角增大黄赤交角减小影响正午太阳高度的年变化幅度全球各地增大全球各地减小影响昼夜长短年变化幅度全球各地增大，而且纬度越高变化越明显；极昼(夜)范围扩大全球各地减小，而且纬度越高变化越明显；极昼(夜)范围收缩四、光照图与晨昏线阳光照到地球上，迎着太阳光的半球为昼，背向太阳光的半球为夜。晨昏线就是太阳照射地表所形成的昼、夜半球的分界线。它是由晨线、昏线组成的，故又称晨昏圈。如果把地球看做一个正球体，它是一个通过地心的大圆，任何时刻把地球平分为两个相等的半球，如图。1．常见的光照图2．晨昏线的特征①晨昏线平分地球，是过球心的大圆；②晨昏线平面与太阳光线垂直；③晨昏线永远平分赤道；④晨昏线只有在春、秋分时才跟经线圈重合；⑤晨昏线在二至时跟极圈相切；⑥晨昏线自东向西移动，跟地球自转方向相反，其速度为15°/小时，如图所示：3．光照图与晨昏线的综合应用根据晨昏线在地球上的位置、走向及其与其他地理点、线、面的关系，可以解决许多有关地球运动的问题。(1)确定地球的自转方向：若下图中AB弧为昏线，则地球呈逆时针方向自转，中心为北极点；若BC弧为昏线，则地球呈顺时针方向自转，中心为南极点。(2)确定地方时：经过赤道与晨线交点的那条经线上的地方时为6：00；经过赤道与昏线交点的那条经线上的地方时为18：00；太阳直射点所在经线上的地方时为正午12：00，与其正对的那条经线上的地方时为0：00(或24：00)。(3)确定日期和季节：晨昏线经过南北两极点，与某一经线圈重合，与所有纬线圈垂直相交，可判定这一天为3月21日或9月23日，节气是春分日或秋分日。晨昏线与南北极圈相切，北极圈内出现极昼现象，可判定这一天是6月22日前后，节气是夏至日。晨昏线与南北极圈相切，北极圈内出现极夜现象，可判定这一天是12月22日，节气是冬至日。(4)确定太阳直射点的位置：日照图上平分昼半球的经线的经度就是太阳直射点的经度。太阳直射点的纬度需要根据与晨昏线相切的纬线来确定，若与晨昏线相切的纬线的纬度为a，则太阳直射点的纬度等于90－a(南北纬视具体情况而定)。(5)判断正午太阳高度角：先计算所求地区与太阳直射点的纬度差，若所求地和太阳直射点在同一半球，取两地纬度之差，若所求地和太阳直射点不在同一半球，取两地纬度之和，再用90°－两地纬度差即为所求地的正午太阳高度。(6)确定昼夜长短：某地昼长等于该地所在纬线圈与晨线和昏线两交点之间的昼弧所跨的时间数，夜长等于该地所在纬线圈上夜弧所跨的时间数。(7)确定日出日落时间：某地的日出时间就是该地所在经线与晨线的交点上的时间，日落时间就是该地所在经线与昏线的交点上的时间。某地日出日落时间的计算公式是12±昼长/2。(8)确定极昼极夜的范围：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、极夜现象正好相反。五、正午太阳高度的变化、计算与应用1．正午太阳高度的概念正午太阳高度就是一天中最大的太阳高度，也就是太阳直射当地子午线时的太阳高度(如下图)。2．正午太阳高度的变化(1)随纬度的变化：同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南北两侧递减。地球上，同一纬线上正午太阳高度相同。太阳直射点所在的纬线上正午太阳高度最大是90°。正午太阳高度由直射点所在的纬线向南北方向递减(如下图)，某地与太阳直射的纬线相差多少个纬度，该地正午太阳高度就减少多少度。(2)随时间的变化(如下图)：3．正午太阳高度的计算(1)公式法H＝90°－|φ±δ|H——正午太阳高度；φ——当地纬度；δ——太阳直射点的纬度。当地纬度与直射点的纬度在同一半球时取“－”，分属不同半球时取“＋”。(2)图示法如下图所示，太阳直射10°N，A地(42°N)、B地(23°26′N)、C地(23°26′S)三地的正午太阳高度分别为90°减三地与太阳直射点的纬度差(a、b、c)：H＝90°－a＝90°－(42°－10°)＝58°H＝90°－b＝90°－(23°26′－10°)＝76°34′H＝90°－c＝90°－(23°26′＋10°)＝56°34′4．正午太阳高度的应用(1)确定地方时。当某地太阳高度达一天中的最大值时，日影最短，当地的地方时是12时。(2)确定房屋的朝向。为了获得更充足的太阳光照，确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。(3)判断日影长短及方向。正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长，且日影方向背向太阳。如下图，各点旗杆日影长及日影所在方向(图中6月22日，经线和纬线的交点是直射点)。(4)根据正午太阳高度判断所在的地区，并进而判断该地区的其他地理特征。由于纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度，可判断该地区纬度大小。(5)计算楼距。正午太阳高度角越小，楼的影子越长，楼距应越大(如图)。为了使楼房底层获得充足的太阳光照，一般来说，纬度较低的地区，楼距较小，纬度较高的地区，楼距较大。解题的关键是计算当地冬至日的正午太阳高度，并计算影长。(6)计算热水器安装角度。要最大限度地利用太阳能资源，应该合理设计太阳能热水器的倾斜角度，使太阳能热水器集热面与太阳光线垂直，提高太阳能热水器的效率。若当地当时正午太阳高度为H，则太阳能热水器的集热板与地面夹角应为α＝90°－H。(7)判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度。一般情况下，由于阳坡正午太阳高度大，获得太阳光热多，阴坡得到太阳光热少，因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而影响到同一自然带在阴、阳坡的分布高度。六、昼夜长短的变化规律与计算1．昼夜长短的变化规律(北半球)(1)太阳直射点