提炼地理数据，深化认识地球运动规律

福建省大田县大田第一中学（366100） 颜文景 罗春钻

提炼地理数据，深化认识地球运动规律

福建省大田县大田第一中学（366100） 颜文景 罗春钻

对地理事物特征的描述包括两个方面的内容：一是对地理事物进行正确的定性概括；二是对地理事物的位置属性和数量属性能够进行恰如其分的定量表述。高中地理“地球运动”涉及的知识内容如太阳直射点的移动规律、昼夜长短变化规律、正午太阳高度变化规律、太阳视运动变化规律等等，都只有定性的概括，缺少定量的表述。这主要是为了减轻学生的负担，舍去了复杂的公式和冗长的数据。然而我们发现，在地球运动教学中，正是因为将有关公式和数据完全摈弃，使学生对于地理事物的认识只停留在表面的定性概括，缺乏定量认识，在对地理运动规律做深入探究时易导致所学知识偏离科学性与真实性。

对地理事物的定量表述离不开地理公式和地理数据。对部分复杂的地理公式不做要求的情况下，要加强学生的定量认识，只能依靠地理数据。地理数据是指明或者表示地理事物的数量或数量范围的数据。它们在研究地理问题时占有非常重要的地位。但是地理数据浩如烟海，不可能、也没有必要都加以记忆，需要记忆的是那些真正有用和有效的地理数据。重要的地理数据就像深埋在岩层中的宝石，需要我们在教学过程中去挖掘和提炼。

一、太阳直射点的移动规律与重要地理数据

1. 太阳直射点的移动规律

由于黄赤交角的影响，太阳直射点总在南、北回归线之间来回移动，每年的春分和秋分，太阳直射在赤道上，即太阳赤纬为0°，夏至日太阳直射在北回归线上，太阳赤纬为23°26′N，冬至日太阳直射在南回归线上，太阳赤纬为23°26′S。

2. 认知误区分析

教材中的太阳直射点移动规律只给出二分二至日的太阳赤纬，四个日期各相差了三个月，时间跨度太大，导致许多教师和学生对规律认识不透彻而容易出现偏差。许多人误以为太阳直射点从赤道移动到回归线的三个月时间里，太阳赤纬是均匀变化的，从而导致命题或解题出现失误。

3. 例举

（2007年全国1卷）图1所示区域在北半球。弧线a为纬线，Q、P两点的经度差为90°；弧线b为晨昏线，M点为b线的纬度最高点。

图1

（1）若此时为7月份，图中M点的纬度数可能为（C）

A． 55°N B． 65°N C． 75°N D． 85°N

【辨析】M点为b线（晨昏线）的纬度最高点，也就是晨昏线与某条纬线的切点，该纬线处于极昼或极夜状态，此时太阳直射点的纬度与该纬线的纬度值互为余角。如果此时为7月份，图中M点的纬度数不可能为75°N。查天文年历可知，夏至（6月22日）太阳赤纬为23°26′N，小暑（7月7日或8日）太阳赤纬为22°44′N，大暑（7月23日）太阳赤纬为20°16′N，立秋（8月7日或8日）太阳赤纬为16°18′N，处暑（8月23日或24日）太阳赤纬为11°32′N。从夏至到立秋，即从6月22日到8月7日，太阳赤纬为23°26′N～16°18′N，相应的晨昏线与纬线圈的切点应该在66°34′N～72°42′N之间。图中M点的纬度数为75°N，应该出现在8月中旬。

之所以出现如此大的误差，是因为命题者弱化了太阳直射点的移动规律，认为夏至到秋分，太阳直射点南移了23°26′，用时3个月，平均每个月约7°49′，因此认定太阳直射点在15°N肯定出现在7月份。

4. 数据提炼

增加二十四节气中的四立（立春、立夏、立秋、立冬）的太阳赤纬并加以记忆，“四立”的太阳赤纬数值均为16°18′。立夏（每年的5月5日或6日）、立秋（每年的8月7日或8日）的太阳赤纬为16°18′N,立冬（每年的11月7日或8日）、立春（每年的2月4日或5日）的太阳赤纬为16°18′S，并且“四立”与“二分二至”的时间间隔为一个半月。多记忆了这个数据，师生们通过对比，对太阳直射点移动规律的理解会更上一个层次：太阳直射点移动的纬距是不均匀的，在春、秋分日前后最快，在冬、夏至日前后最慢。

二、昼夜长短变化规律与重要地理数据

1. 昼夜长短变化规律

昼夜长短随纬度和季节的变化而变化。春分日和秋分日，全球各地昼夜等长。自春分日至秋分日，是北半球的夏半年，在此期间，北半球各纬度昼长大于夜长，纬度越高，昼越长，夜越短。自秋分日至次年春分日，是北半球的冬半年，在此期间，北半球各纬度昼长小于夜长，纬度越高，昼越短，夜越长。南半球则相反。

2. 认知难度分析

地理知识来源于生活，也服务于生活。古人因日出而作、日落而息，对昼夜长短的变化体会很深刻，反应也更加敏感，而现代人的生活因为有了电，对昼夜长短变化的感受就淡薄了许多，尤其是生产和生活经验缺乏的学生。另外，不同地域的人对昼夜长短变化的感受也会有差异，通常是低纬度地区的人们感受不深，高纬度地区的人们感受很深。同一个地区的人对不同季节的昼夜长短变化感受也不同，大致说来冬夏对比，感受较深，春秋季节，感受不深。高中学生虽然理解了昼夜长短的变化规律，但由于时间和空间的跨度很大，对于某一时间或某一地点的昼夜长短变化程度难以感知，所以在面对生活化情境的试题时往往一筹莫展。

3. 例举

（2008年全国1卷）图2中a是经线，Q点为晨昏线与该经线的交点。完成（1）～（2）题。

图2

（1）若Q地的地方时为2时30分，则Q地的纬度可能为（D）

A． 30°～40° B． 45°～55°

C． 5°～l5° D． 60°～70°

（2）当Q地位于北半球低纬时，可能的月份及时刻是（A）

A． 12月、17时 30分 B． 9月、17时

C. 6月、4时30分 D. 4月、5时

【辨析】第(1)小题，根据Q地的地方时为2时30分，Q点为晨昏线与该经线的交点，可知Q地正值日出，推算出Q地昼长应为19小时，可是19小时的昼长该出现在哪个纬度地带?学生心中非常茫然，如果仅仅根据教材中的昼夜长短变化规律是难以得出答案的。同样的，第(2)小题四个选项中的时刻，要么是日出时刻，要么是日落时刻，如果不了解低纬度地区的昼长值变化规律，也很难做出正确的判断。

4. 数据提炼

增加纬度30°和60°地区的昼长极值，分别为14小时和18.5小时。在不考虑大气折射和太阳视半径的情况下，根据昼长的计算公式，cost=-tantan，t为半昼长，2t为昼长，为地理纬度，为太阳赤纬（即太阳直射点的地理纬度），取值均为北正南负。根据公式可以算出纬度为30°的最大昼长（30°N的夏至日或30°S的冬至日）为13.93小时，纬度60°的最大昼长（60°N的夏至日或60°S的冬至日）为18.48小时，因为30°和60°作为低、中、高纬度的分界线，由此可以得出如下结论：低纬度地区最大昼长不超过14小时，中纬度地区最大昼长不超过18.5小时（注：理论上的昼长，不包括晨昏蒙影）。这两个昼长极值数据使学生对昼夜长短的变化幅度有了更加清晰的认识，许多难点因此迎刃而解。

上述例题中，通过计算得出Q地的昼长为19小时，由于中纬度地区最大昼长不超过18.5小时，由此推定Q地必然处在高纬度地区，故选D；第(2)小题中，Q地位于北半球低纬，根据昼长值数据，可以知道Q地的最大昼长（6月22日）不超过14小时，因此日出时刻（地方时）应该在5∶00之后，日落时刻（地方时）应该在19∶00之前。根据昼长极值数据，可以推算出一年中低纬度地区的昼长值基本上是在10～14小时，因此日出时刻（地方时）在5∶00～7∶00，日落时刻在17∶00～19∶00，因此北半球某低纬度地区的Q地最有可能的月份及时刻是12月、17时30分（日落）。

三、太阳视运动规律与重要地理数据

1. 太阳视运动规律

春秋分，全球各地均日出正东方，日落正西方；夏半年（春分——夏至——秋分），全球各地日出东偏北，日落西偏北；冬半年（秋分——冬至——春分），全球各地日出东偏南，日落西偏南。

2. 认知局限性分析

太阳从东方升起，在西方落下，这个常识深深印在普通人的记忆中。实际上，这里的东方和西方只是一个大致的方位，却让不少人把它当成正东方和正西方。因为这种根深蒂固的观念，对于太阳从北方或南方升起，在北方或南方落下，就会觉得匪夷所思。学习了太阳视运动规律后，知道日出日落方位的偏角从0°到90°，但具体到某一地点、某一时间的日出日落方位偏角，就无从得知，绘图或解题时依然很纠结。

3. 例举

（2009年海南卷）一个课外活动小组，分别观测了其所在学校旗杆日出时的影子OM和正午的影子ON之间夹角——∠MON的变化情况。据此完成（1）题。

（1）某校一年之内绝大部分时间∠MON接近直角，该校可能位于（C）

A． 中亚 B． 西亚 C． 东南亚 D． 南欧

【辨析】本题的命题出现了较为严重的科学性错误。日出时影子OM朝向偏西，正午的影子ON朝向正北或正南，也可能没有影子（直射时刻），如果∠MON接近直角，说明日出时的影子OM朝向为正西，或偏角很小。一年中只有春分和秋分两天，太阳从正东方向升起，∠MON等于直角，因此也只有在春分日和秋分日前后一段时间内，∠MON才会接近直角。显然，命题者主观认为，赤道地区终年昼夜等长，日出在正东方，日落在正西方，因此处于或接近赤道的东南亚地区一年之内绝大部分时间∠MON接近直角。

4. 数据提炼

增加特殊纬度的日出日落方位角数值：赤道上的日出日落方位偏角等于当日的太阳直射点纬度值，纬度30°和60°地区的日出日落方位偏角极值（冬夏至日）分别为27°20′和52°43′。

我们知道，在不考虑大气折射和太阳视半径的情况下，日出（日落）方位偏角与地理纬度和太阳赤纬关系是：sinθ= sinδ/ cosϕ（说明：是太阳直射点的地理纬度，太阳直射在北半球时δ取正值，太阳直射在南半球时δ取负值；ϕ是观测点的地理纬度，总是取正值；θ表示日出相对于正东方向的偏角（或日落时相对于正西方向的偏角），θ为正值，表示日出点在东偏北（或日落点在西偏北），θ为负值，表示日出点在东偏南（或日落点在西偏南）。

根据公式可以算出：赤道地区在一年中任意一天日出日落的偏角等于该日太阳直射点的地理纬度，纬度30°地区在冬夏至时的日出日落方位与正东或正西偏角为27°20′，纬度60°地区在冬夏至时日出日落方位与正东或正西偏角为52°43′。在此基础上归纳得出：低纬度地区冬夏至日出日落的偏角在23°26′～27°20′之间，中纬度地区冬夏至日出日落方位偏角在27°20′～52°43′之间，高纬度地区冬夏至日出日落方位偏角在52°43′～90°之间。从这个规律中我们还发现，低纬度地区的日出日落方位偏角与太阳赤纬差距很小，最大的差距也不到4°，因此可以让学生建立这样的概念：低纬度地区的日出日落方位偏角约等于当日的太阳赤纬。有了这两个重要数据，学生绘制的太阳视运动轨迹图可就准确多了。

[1] 金祖孟．地球概论[M]．人民教育出版社,1983．

[2] 余明．简明天文学教程[M]．北京．科学出版社，2007．

[3] 2011年普通高等学校招生全国统一考试福建省文科综合考试说明[M]．福建教育出版社, 2011．