掌握图像还原法 破解晨昏线难题

江苏

晨昏线是从空间视角认识地球的重要途径，其实质是对地球运动意义的深度理解与规律的灵活运用。由于观察的角度和位置灵活多变使得晨昏线成为地球运动教学的难点内容之一。本文借助图像还原法，将图形加以转换，帮助学生构建地球运动的空间概念，培养学生空间思维能力，突破晨昏线试题的解题障碍。

一、考向说明

从试题材料来看，晨昏线试题通常具有图形结构不完整、内容碎片化的特点。学生准确、清晰地解答晨昏线试题，需要具备非常完备的空间想象能力与逻辑推理能力。晨昏线试题的图形载体形式多样，如：经纬网图、弧线图、光照图等，将地理信息获取和解读能力的考查在图形的解读中呈现出来。晨昏线的解读是解决地球运动相关知识的前提。近年来，高考试题侧重在掌握晨昏线特点的基础上，考查地方时与区时计算、太阳直射点的移动规律、正午太阳高度的变化规律、昼夜长短的变化规律以及四季更替规律等方面的知识，强化了描述和阐释地理事物、地理基本原理与规律的能力考查。新课程标准的理念是培养学生必备的地理素养，要求高中生应具备适应终身发展和社会需要的必备品格和关键能力，它包括人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力四大内涵。从命题立意来看，晨昏线试题侧重能力立意的同时，渗透高中地理核心素养的考查。具体表现为，学生通过信息的筛选与分析，借助图像明确晨昏线的位置，通过调用晨昏线的特征，完成地球运动相关试题解答。在考查区域认知的基础上，构建符合客观实践的地理时空综合与地方综合思维，培养学生关注和解决现实问题的地理实践能力。

二、分析原理

1.原理重现

当太阳照在不透明、不发光的地球上时，被照亮的半球是昼半球，背着太阳的半球是夜半球，昼夜半球的分界线叫晨昏线。由于地球自转现象的存在，晨昏线不停地自东向西以15°/h速度移动，同时昼夜也在不断交替出现，其交替的周期为24小时。地球在自转的同时也在绕太阳做公转运动，晨昏线也因此在一个回归年内，以极点为中心，在极点和极圈之间做有规律的摆动，同时产生昼夜长短的不断变化。正如图1所示，阴影代表夜半球，其中大圆ACBD为晨昏线(圈)。

图1

2.特征归纳

从结构特征来看，晨昏线是一个过地心的大圆，它所在的平面平分地球，平分赤道，且与太阳光线相垂直。如图1所示，大圆ACBD平分地球，阴影部分与非阴影部分面积相等，赤道各地昼夜平分。从运动特征来看，晨昏线的位置时刻改变，二分日时，晨昏线与经线重合，交角为零，其余时间与经线相交，二至日时，交角达最大值，为23°26′。图1所示，此时的晨昏线与经线相交，当A点移动到北极点，B点移动到南极点时，晨昏线与经线重合。当A、B点纬度最大值为66°34′，此时晨昏线与经线的夹角为23°26′。

3.还原技巧

晨昏线的还原对于地方时计算、日期确定、季节判断、太阳直射点定位以及昼夜长短分析等方面都起着至关重要的作用。将试题信息还原成学生习惯辨识的、完整的、可透视状态下的侧视图，既符合学生认知需求，又有利于试题信息重组，形成试题解答的正确思维模式。图像还原法遵循由简到繁、由抽象到直观的原则，图像还原的关键技巧在于抓住关键“点”和“线”的特征。解题思路如下：

(1)分析试题，找到图像还原的关键信息

根据试题中提供的信息，获取图像还原的关键“点”和“线”。关键“点”：晨昏线与赤道的交点、晨昏线纬度最高点、太阳直射点、晨昏线与纬线的相切点等；关键“线”：晨线、昏线、地方时为12：00与0：00的经线等。

(2)模式图还原

根据试题信息确认晨昏线与经线的位置关系，根据试题提供的信息在模式图中标注关键“点”和“线”的信息，完成试题图像的还原。

(3)根据设问完成试题的解答

在还原后的模式图中，根据试题需求，完成相应题目的解答。

三、试题例析

【例1】(2019年江苏卷)雾灵山位于北京与承德交界处，海拔2 118米，素有“京东第一峰”的美称，是观赏日出和日落的理想之地。表1为“雾灵山部分日期的日出和日落时刻表”。

表1

四个日期中，太阳直射点最靠近赤道的是

( )

A．① B．② C．③ D．④

【答案】B

【试题设计】试题材料以北京与承德交界处的雾灵山为区域背景，以雾灵山部分日期日出和日落的时刻表为出题线索，考查学生对日出、日落时刻变化的理解程度。

【图像还原】提取试题设问关键信息可知，太阳直射点位于赤道最符合题意，将太阳直射点作为关键点，晨线作为关键线，还原此时晨昏线位置示意图，如图2所示。

图2

【解题思路】在地球公转的过程中，春、秋分日，太阳直射点位于赤道，最符合题意要求。图2为雾灵山所在地日出时刻为6：00时的晨昏线位置示意图。日出时刻越接近6：00，直射点越接近赤道。由表1可知②日期日出时刻为6：31，最接近6：00，最符合题意要求，因此答案选择B。

【例2】(2014年上海卷)读图3极地投影示意图回答问题，图中小虚线圈为极圈，大虚线圈为回归线；弧线ACB为晨昏线，且AC段为昏线；C点为晨昏线与极圈的切点，也是晨昏线与120°E经线的交点。

图3

1.图示的日期可能是

( )

A.3月21日 B.6月22日

C.9月23日 D.12月22日

2.该日正午太阳直射点的位置是

( )

A.120°E、23°26′S B.120°E、23°26′N

C.60°W、23°26′S D.60°W、23°26′N

【答案】1.D 2.C

【试题设计】试题转换观察视角，以极地投影示意图为素材，考查日期与太阳直射点位置的确定。

【图像还原】提取图中隐性信息，东经度数递增为自转方向，判读图中地球自转方向为顺时针，故此图为以南极点为中心的极地俯视图。根据试题信息，确定关键点与关键线，还原晨昏线示意图。关键点：昏线与赤道的交点A点，晨线与赤道交点B点，晨昏线与极圈的切点C点(66°34′S，120°E)。关键线：位于南半球的晨线BC弧，位于南半球的昏线AC弧。自转方向为顺时针且AC弧为昏线，120°E处于夜半球，是地方时为0：00的经线。根据关键点与关键线还原图像，如图4所示。

图4

【解题思路】从图4可以看出，南极圈内为极昼现象，北极圈内为极夜现象，此时节气为冬至日，对应的日期为12月22日前后，故第1小题选择D选项。直射点位于南回归线上，经线度数与120°E互补，故直射点位置为60°W、23°26′S，第2小题选择C选项。

【例3】图中弧ACE为昏线，C为中点，弧AB与弧DE相等，A点纬度为70°N，C点以东为东半球，此日处于冬半年。

图5

此时，北京时间为

( )

A.3：20 B.9：20 C.15：20 D.21：20

【答案】A

【试题设计】此试题将晨昏线大圆做了分割处理，仅保留了部分弧线。将局部简化的晨昏线作为解题依据，考查地方时计算。

【图像还原】首先根据试题信息，确定关键点与关键线，关键点：A点，C点，E点，关键线：昏线ACE。然后根据提示明确关键点与关键线信息。已知弧ACE为昏线，图5中显示弧ACE恰好为大圆的一半，可知关键线为完整的昏线。由此可知A点与E点为晨昏线与纬线的切点，C点恰好位于赤道上。试题强调此日处于冬半年，则关键点A点所在纬线70°N以北地区的极夜。因已知条件C点以东为东半球，则可知C点所在经线为20°W。最后根据关键点与关键线信息还原图像，如图6所示。

图6

【解题思路】图6中C点的经度为20°W，地方时为18：00，由此可计算出北京时间为3：20。因此，答案选择A选项。

【例4】图7中M，N两点分别是晨线、昏线与45°N纬线圈的交点，OE⊥MN并交于P点，据此完成下面题目。

图7

1.此时北京时间为

( )

A.1时 B.2时 C.13时 D.14时

2.当OP最长时，该日可能是

( )

A.3月21日 B.6月22日

C.9月23日 D.12月22日

【答案】1.C 2.B

【试题设计】在时间尺度上晨昏线的位置是不断变化的，试题依据此特点，从极地视角审视晨昏线的年内变化。在理解晨昏线位置特征的基础上，考查地方时计算和日期的判断。

【图像还原】试题给出地球逆时针的自转方向，可以确定O点为北极点，首先将其还原至图8北极点处。M,N两点分别是晨线、昏线与45°N纬线圈的交点，其位置会随着晨昏线位置的移动在45°N纬线上移动，暂且定格在图8所示位置。据图7所示，P,E两点处于北半球的同一根经线上。根据地球逆时针的自转方向，M,N两点分别位于晨线和昏线的特质，推测弧线NEM为夜弧，且被P,E两点所处经线平分，则P,E两点所处经线地方时为0：00。据图7所示，P,E两点所处经线位于60°E的西侧，且经度相差135°，则其所在经线为75°W。试题材料提及OE⊥MN并交于P点，P点即为晨昏线与纬线的切点。E点与M，N两点同在纬度45°N上。将E，P点还原如图8所示。

图8

【解题思路】从图8中可以看出，此时0：00的经线为75°W，所以北京时间为13时，因此第1小题选择C选项。第2小题，OP最长表示北半球极昼范围最大，6月22日前后北半球极昼范围最大，覆盖整个北极圈内，因此第2小题选择B选项。