地球运动的“2、3、3、4”规律

杜倩倩

一、掌握两个角的变化规律

1.黄赤交角

2.太阳高度

（1）极点的太阳高度变化（下页图甲）：极点处于极昼时期时，全天太阳高度都不变，大小等于直射点的纬度，由此可以确定出极点太阳高度的大小范围为＼[0°，23°26′＼]。

（2）极圈及其以内地区（极点除外）的太阳高度变化（下页图乙、图丙）：极圈及其以内地区（极点除外）在夏半年的一段时间内，会出现极昼现象。图乙反映的是某地刚刚出现极昼，该地纬度与直射点纬度的和为90°。该地正午太阳高度最小值出现在发生极夜的时候，为0°；最大值出现在夏至日，太阳直射在回归线上。图丙所示的地点也出现了极昼，据其24小时内太阳高度始终大于0°判断，该点位于极圈到极点之间。

（3）赤道上的太阳高度变化（图丁）：赤道上各地在全年的任何一天都是6时日出，18时日落，昼夜等长。运用公式：h=90°-直射点纬度可知，其正午太阳高度与直射点的纬度和为90°，大小范围在＼[66°34′，90°＼]。

甲乙丙丁

二、把握三个关系

1.太阳直射点与正午太阳高度的关系

正午太阳高度是一日的最大太阳高度。直射点的正午太阳高度为90°，由直射点向南、向北正午太阳高度逐渐降低，各地正午太阳高度等于90°与该地纬度和太阳直射点纬度差的绝对值的差值。

2.太阳直射点与昼夜长短的关系

太阳直射点在哪个半球（南、北半球），哪个半球昼长于夜，且越向该半球高纬白昼时间越长。太阳直射点向哪个方向（南方、北方）移动，哪个半球昼变长夜变短，且纬度越高昼夜长短变化幅度越大。

3.太阳直射点与时间的关系

太阳直射点所在经线的地方时为12时，为直射点所在纬线昼长的中间点（昼长的平分点）。

三、认准三条线

1.晨昏线

①晨昏线始终与太阳光线垂直，晨昏线上各点的太阳高度为0°，二分日时与经线圈重合，二至日时，与极圈相切。②在光照图上，顺着地球自转方向，由夜半球过渡到昼半球的分界线为晨线，反之为昏线。晨昏线在地球表面自东向西移动。由于黄赤交角的存在，太阳直射点在南北回归线之间来回移动，引起晨昏线在极圈和极点之间运动，从而引起各地昼夜长短的周年变化。

2.日界线

国际上规定，原则上以180°经线作为地球上“今天”和“昨天”的分界线，叫做国际日界线。它是一条人为界线，自西向东过日界线要减一天，自东向西过日界线要加一天。

3.0时经线

0时（地方时）经线是一条自然界线，它是随地球自转运动不断变化的。0时经线的东边比西边日期早一天，日界线和0时经线可以重合，即180°经线的地方时为0时，此时全球为一个日期。

四、运用四个点

1.太阳直射点

确定太阳直射点纬度位置的方法一般有：①根据日期（二分二至日）。②根据晨昏线与经线的夹角等于太阳直射点的纬度（图中∠2）。③根据晨昏线和赤道的夹角与太阳直射点纬度互余（图中∠3）。④根据晨昏线和纬线切点的纬度与太阳直射点纬度互余（图中B、C点的纬度与太阳直射点A的纬度互余）。⑤利用某地正午太阳高度计算。

2.晨昏线与赤道的交点

由于赤道上始终昼夜等长，晨线和赤道交点的地方时为6时，昏线和赤道交点的地方时为18时。可以利用这些点判断直射点的经度和求任何经线的时间。

3.晨昏线与某纬线的切点

这些点位于极昼（夜）区的最低纬度，处于直射点所在经线或昼夜半球的中分线上。直射点与极昼（夜）区的最低纬度之和为90°，根据晨昏线和某纬线的切点可以判断直射点的纬度。

4.晨昏线与经线的交点

把所在纬线分为昼弧和夜弧，运用该点可以求出该纬线的昼长或夜长，还可以推算出该纬线的日出和日落时间。

五、典型例题

例1.我国第四个南极科学考察站——泰山站（73°51′S，76°58′E）于2014年2月8日正式建成开站。下图示意某科考队员当日拍摄的一天太阳运动轨迹合成图。次日泰山站（）

A.日出正南B.太阳高度变大C.白昼变短D.极昼即将开始

解析：建站时间是2月8日，此时太阳直射点在南半球，且向北移动，此后南极泰山站白昼变短，故C项正确；此时全球非极昼地区都是日出东南，故A项错误；此后该地正午太阳高度变小，故B项错误；从图中可以看出，太阳有一段时间沉没于地平线之下，没有出现极昼现象，次日全球极昼范围变小，泰山站更不会出现极昼现象，故D项错误。故答案选C。

答案：C

例2.地球上某点，每天该点经过昏线的地方时不断前移，则该点所在地与时间段匹配正确的是（）

A.澳大利亚悉尼，5月B.美国华盛顿，1月

C.南非好望角，9月D.印度孟买，4月

解析：每天该点经过昏线的地方时不断前移，说明该地的昼长在变短，夜长在变长。澳大利亚的悉尼在南半球，5月份太陽直射点在北半球且向北移动，南半球各地昼变短、夜变长。故A项正确。

答案：A

例3.下图所示地区为完整的昼半球。读图，完成（1）～（2）题。

（1）下列关于图中标注的四个点的说法，正确的是（）

A.X、Y、P三点的太阳高度相同B.Y、P两点的地方时相同

C.X、Y两点的地方时相同D.A点太阳高度达到一年中最大值

（2）下列四幅图能够正确反映Y点位置的是（）

解析：第（1）题，该图为完整的昼半球，则大圆为晨昏圈，圆心为直射点，位于南回归线上。X为发生极夜的最低纬度，地方时为12时。Y是发生极昼的最低纬度，地方时为0时。P点的地方时不能确定。A点位于赤道，此时正午太阳高度达最小值。故排除B、C、D。晨昏圈上各点的太阳高度都是0°，故答案选A。

第（2）题，根据上題分析可知，A、B图中的Y点都位于北极圈，故排除A、B，D图中Y点发生极夜现象，故排除。故答案选C。

答案：（1）A（2）C

例4.阅读下列材料，回答问题。

材料一武汉市（约30°N，114°E）青山花园小区是一所集欧美建筑精华为一体的住宅小区，小区设施齐全，环境优美，豪华典雅。完工后当地居民争相购买，然而一年后底层住户以采光条件差将开发商告上法庭。（已知tan35°≈0.70）

材料二图甲为青山花园小区分布平面图，图乙为该小区学校研究性学习小组绘制的某日旗杆杆影轨迹示意图（O为立杆处，虚线为杆影，曲线为杆影端点轨迹）。

图甲 图乙

（1）图乙中F、G、H、I四个杆影中最接近日落时段的是，该日前后小区住户客厅内的正午阳光照射面积较。

（2）该小区底层住户因采光条件差将开发商告上法庭。请你用所学知识为住户们拿出有力的证据。

（3）为保证武汉市住宅一年内均可获得充足的太阳光照，在楼高相同的情况下，该城市住宅楼群的楼房间距与广州市相比有何差异？对你的结论作出合理解释。

解析：第（1）题，根据武汉市（约30°N，114°E）的纬度可知，武汉位于北回归线以北地区，正午日影最短并朝北。由图乙可知，F与G日影最长，应为日出或日落时段。F位于西南，G位于东南，日影与太阳方位相反，即太阳方位对应为东北和西北，东南方向的日影表示日落时段状况，故杆影最接近日落时段的应为G；图示时间为夏半年，此时正午太阳高度较大，故进入室内的正午光照面积较小。

第（2）题，该地位于北半球中纬度地区，冬至日时正午太阳高度最小，只要计算出冬至日时的楼间距即可。冬至日时，正午太阳高度h=90°-|（30°+23°26′）|=36°34′。由tan35°≈0.70可知，楼间距=20/0.70≈28.57（米）。在楼间距约为28.57米的情况下，楼最底层正午可以有阳光照射，但是目前设计的楼间距只有20米，故底层楼房得不到阳光照射。

第（3）题，在楼高相同的情况下，住宅楼群的楼房间距取决于正午太阳高度。北回归线以北地区，取决于冬至日的正午太阳高度，正午太阳高度越小，楼间距应该越大。由于武汉市纬度比广州高，冬至日正午太阳高度比广州小，楼间距应该比广州大。

答案：（1）G小

（2）小区位于30°N附近，12月22日正午太阳高度最小为36°34′；正午时，楼的影长达约28.57米，远大于楼间距20米。

（3）楼房间距应比广州宽。原因：武汉纬度比广州高，冬至日正午太阳高度比广州小，同样高度的楼房影子比广州长。