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1第七讲地球的公转(二)正午太阳高度的变化、四季和五带一、正午太阳高度及其变化规律1.太阳高度和正午太阳高度太阳光线与地平面之间的夹角，叫做太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。2.正午太阳高度的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。(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。3.正午太阳高度的季节变化规律北半球节气达最大值的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、秋分赤道南北两极点二、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(2)四季的划分：①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和秋季：冬夏两季的过渡季节②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：[名师注解]【注1】(1)太阳高度角是线面角，正午太阳高度角只是特定时刻(正午12时)的太阳高度角。(2)正午太阳高度是某地区一天中最大的太阳高度，但不一定是90°。【联1】正午时日影朝向(1)北极点：朝正南。(2)北回归线～北极点(不包括极点)：朝正北。(3)南极点：朝正北。(4)南回归线～南极点(不包括极点)：朝正南。(5)南、北回归线之间：因太阳直射点不同而出现朝北、或无影子、或朝南。影子朝向取决于该地与太阳直射点的相对位置。【点】(1)同一纬线上正午太阳高度相等。(2)同一日期，距直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。(3)距离太阳直射点所在纬线越近的地点，正午太阳高度越大。(4)极点上的正午太阳高度等于直射点的纬度数。【注2】特别注意冬、夏至日地球上正午太阳高度出现最大值和最小值的分布地区。(可结合二分二至日太阳高度分布示意图加以理解记忆。)【联2】温度带的季节变化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，四季更替不明显。34考点一正午太阳高度的变化规律1．看直射点的位置，比较正午太阳高度大小记忆口诀“远小近大”：即距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则越大。2．看直射点的移动，确定正午太阳高度的变化记忆口诀“来增去减”：即直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如图所示：3．看区域位置，归纳不同区域正午太阳高度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5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4．看纬度位置，总结正午太阳高度的年变化幅度(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。(2)回归线至极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)。(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。[典题精研][典例](2016·上海高考)北京(40°N)某中学高中生开展地理课外活动，在连续三个月内三次测量正午太阳高度角，获得测量的数据(见下表)。据此完成(1)～(2)题。第一次第二次第三次60°50°40°(1)从第一次到第三次测量期间，该地昼夜长短状况及其变化是()A．先昼短夜长，后昼长夜短，昼渐短B．先昼长夜短，后昼短夜长，夜渐短C．先昼短夜长，后昼长夜短，夜渐短D．先昼长夜短，后昼短夜长，昼渐短(2)三次测量中，其中一次测量的当天，正值()A．春分日B．夏至日C．秋分日D．冬至日[解析]第(1)题，由资料可知，在连续三个月，该地太阳高度在递减；由公式正午太阳高度＝90°－(当地纬度±直射点的纬度)，第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，北京昼长变化是先昼长夜短，后昼渐短夜渐长，至昼短夜长。第(2)题，第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，说明第二次测量时是当地的秋分日。[答案](1)D(2)C[考题变式]1．(变设问)在三次连续测量期间，下列叙述正确的是()A．北回归线以北地区正午太阳高度先变小后变大6B．赤道上的正午太阳高度先变大后变小C．南回归线以南的地区正午太阳高度先变大后变小D．北极点周围的极昼范围先变小后变大解析：选B根据北京的正午太阳高度变化可知太阳直射点从10°N向南至10°S，故北回归线以北地区正午太阳高度一直变小；赤道上先变大后变小；南回归线以南的地区一直变大；北极点周围的极昼范围变小，且出现极夜现象。故选B。2．(变题型)第一次测量正午太阳高度时太阳直射点的纬度位置是__________________；由第一次到第二次测量期间，第一次测量时太阳直射点至北回归线之间太阳高度变化规律是__________；赤道至南极圈太阳高度变化规律是________。解析：第一次测量正午太阳高度角为60°，测量地位于40°N，故太阳直射10°N。从第一次测量到第二次测量期间，太阳直射点由10°N移至赤道，故在此期间10°N～23°26′N之间太阳高度逐渐变小；赤道至南极圈太阳高度逐渐变大。答案：10°N逐渐变小逐渐变大[集训冲关]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以北，66°34′N以南；同理推出丁地在23°26′S以南，66°34′S以北。所以四地自北向南依次为：甲、丙、乙、丁。如图示意拍摄爱好者于秋分日某时刻拍摄的我国东北某市(约45°N)街道景观(图示骑行者连带电动车的高度与日影等长)。读图，完成2～3题。72．此时，图中骑行者的前进方向为()A．正东B．正西C．正南D．正北3．一个月后的此时刻，南极极点所在的标志——南极柱的影子指向()A．正南B．东北C．东南D．正北解析：2.B3.D第2题，秋分日，太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算公式可以推算出该市(约45°N)的正午太阳高度等于45°；又根据材料信息“图示骑行者连带电动车的高度与日影等长”可知此时当地太阳高度是45°，即此时是当地正午时刻(地方时12点)，东北地区正午时日影朝向正北，所以骑行者的前进方向为正西。选B。第3题，一个月后，太阳直射点位于南半球，南极点出现极昼，南极柱全天影子皆朝正北。选D。(2019·山西晋中示范校模拟)读某地某时间段正午物影变化示意图，完成4～5题。4．图中N点日期可能为()A．6月7日前后B．8月9日前后C．9月10日前后D．2月3日前后5．该地纬度最可能为()A．23°26′SB．11°34′SC．11°34′ND．23°26′N解析：4.B5.C第4题，图中N点正午物影长度为0，说明N点时刻太阳直射该地。据图可知，该时间段该地有两次太阳直射现象，且两次太阳直射的日期与夏至日的间隔天数相同，由M点日期为5月5日可知，N点日期可能为8月9日前后，B对。第5题，结合上题分析可知，该地有两次太阳直射现象，排除A、D，日期分别为5月5日和8月9日前后，据此可判定该地位于赤道和北回归线之间，但不在赤道上，C对。考点二正午太阳高度的计算与应用(一)正午太阳高度的计算方法公式：H＝90°－两点纬度差说明“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“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：8当太阳直射B点(10°N)时：A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。(二)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。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)。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L＝h·cotH(H：冬至日正午太阳高度)。96．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，α＋H＝90°时效果最佳。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，得到的光热多，阴坡得到的太阳光热少；因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度。[典题精研][典例](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＝0B．夏至日P＝1C．全年P1D．冬至日P1[解析]由题干可知，塔身正午影长与塔高的比值为P，北回归线夏至日的正午太阳高度为90°，塔身影长为0，所以P＝0，而春、秋分日P值不可能为0；冬至日北回归线的正午太阳高度达一年中最小值，为43°08′，所以P大于1；当正午太阳高度大于45°时，P小于1。[答案]D[考题变式]1．(变设问)若该太阳能光热电站的高塔正午影长与塔高的比值P＝1时，则太阳直射()A．21°34′NB．23°26′SC．21°34′SD．20°34′S解析：选C若P＝1，则北回归线上的正午太阳高度为45°，根据H＝90°－直射点纬度和所求地点纬度差，可知此时太阳直射21°34′S。2．(变题型)高塔正午影长最长时的日期是________日，从春分日至夏至日期间，高10塔正午影长的变化规律是____________________________________________。解析：高塔正午影长最长时一年中太阳高度角最小，说明太阳直射南回归线，此时为冬至日。从春分日至夏至日期间，正午太阳高度角逐渐变大，夏至日时达到最大为90°，故该期间影长逐渐变短，夏至日时为0。答案：冬至逐渐变短，夏至日时变为0[集训冲关](2016·江苏高考)住