太阳视运动

　　(2021·浙江6月选考)我国某中学组织学生对直立物日影变化进行观测，具体做法是：先在一块平坦的地面上直立一根标杆，再以此杆直立点(甲)为圆心，以杆长为半径绘一半圈。如图为某日杆影变化图，图中阴影部分为标杆影子范围。完成1～2题。

　　1．甲地位于()

　　A．东北平原      　B．华北平原

　　C．四川盆地                  D．珠江三角洲

　　2．若从甲地垂直上方朝下看，一年中某时刻地面上昼夜状况与经纬线位置关系最有可能是()

　　A．①          B．②

　　C．③          D．④

　　【解题流程】

　　【尝试解答】　1.A　2.B

　　1．太阳视运动

　　太阳视运动轨迹图是以观测点为中心，目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。它能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化，也能反映某地全年日出日落方向的变化。此处通常指地平圈上方向的判读。可通过太阳的升落先判断东西方向，再利用普通地图上方向的判读方法“上北下南，左西右东”来定出方向坐标。

　　(1)北极点(图甲)和南极点(图乙)上太阳视运动轨迹图

　　(2)出现极昼的地区(除极点)

　　一天内太阳终日可见，正午时太阳高度最大，0时(24时)太阳高度最小，若位于北半球，太阳升落方位均为正北；若位于南半球，太阳升落方位均位于正南。

　　(3)回归线与极圈之间的地区(赤道除外)

　　在已知观测点位于南半球或北半球时，也可以直接通过正午太阳高度最高时太阳上中天的位置来判读南北方向。比如观测点位于北半球，正午太阳高度最高时太阳上中天的位置在地平圈上的投影便指向正南方向；若观测点位于南半球，正午太阳高度最高时太阳上中天的位置在地平面上的投影则指向正北方向。如下图所示：

　　(4)赤道上的点

　　①春秋分日时，太阳从正东升起，从正西落下，正午太阳高度 H＝90°。

　　②夏至日时，太阳从东北升起，从西北落下，正午太阳高度 H＝66.5°。

　　③冬至日时，太阳从东南升起，从西南落下，正午太阳高度 H＝66.5°。如下图所示：

　　2．太阳视运动的判读技巧

　　太阳视运动的考查关键在三个点：日出点、正午点、日落点，主要涉及“三点”的位置规律及相应时间的推算。具体规律归纳如下：

　　(1)日出日落方位规律

　　①非极昼极夜区：日出日落方位与太阳直射点位置相关，即太阳直射点在北半球时，日出东北，日落西北；太阳直射点在南半球时，日出东南，日落西南。

　　②极昼区(极点除外)：北半球极昼区，日出正北，日落正北；南半球极昼区，日出正南，日落正南(注：极昼区太阳一直在地平圈及以上)。

　　(2)正午太阳规律

　　①北回归线以北，全年正午太阳都在南方天空。

　　②南回归线以南，全年正午太阳都在北方天空。

　　③南北回归线之间，正午太阳有时在天顶(直射时)，有时在南方天空，有时在北方天空。

　　(3)影子变化规律

　　①影长变化：根据太阳高度的大小判断影长，例如，日出时影长最长，之后缩短，正午时最短，之后变长，日落时影子又最长，直射点上无影子(与物体重合)。

　　②影子方位的变化：影子位于太阳相反方位，根据太阳方位即可推知影子方位。

　　北回归线以北地区某时刻太阳方位的判断方法

　　第一步：计算该时刻与12时的时间差，再根据15°/h换算成角度差( n° )。

　　第二步：若该时刻比12时早(上午)，则该时刻太阳约位于南偏东 n°；若该时刻比12时晚(下午)，则该时刻太阳约位于南偏西n°。[注：若n>90，则该时刻太阳约位于北偏东(西)(180°－n°)。]

　　北回归线以北地区一天中不同时刻的太阳方位示意图如下：

　　下图示意位于我国某城市的观察者在6月22日观察到的太阳视运动轨迹。下表示意我国部分城市地理坐标。据此完成1～2题。

　　1．观察者所在城市可能是()

　　A．杭州 B．石家庄

　　C．沈阳 D．哈尔滨

　　2．观察者在12月22日观察到的太阳视运动轨迹应是()

　　2021年6月7日，一位观测者在某条回归线上使用位置、角度固定的普通相机，以相同的时间间隔持续拍摄太阳，再通过叠加获得当日从日出到日落的太阳视运动图(如图)，太阳在R位置时树影最短。读图，完成3～4题。

　　3．太阳位于R所指位置时，相机朝向和观测者所在纬度分别是()

　　A．朝北　23.5°N        B．朝北　23.5°S

　　C．朝南　23.5°S        D．朝南　23.5°N

　　4．若观测者要在同一地点，使用同样的方法再次获得完全相同的太阳视运动图，在不考虑天气状况的条件下，拍摄日期应选择在()

　　A．6月17日前后        B．6月27日前后

　　C．7月7日前后         D．7月27日前后

　　1.C　2.B

　　解析：第1题，图示该日正午太阳高度约为72°，因6月22日太阳直射北回归线，经计算可知，该城市纬度约为41.5°，与表中沈阳最接近。第2题，由上题分析可知，该地(沈阳)纬度为41.8°N，12月22日太阳直射南回归线，则该日正午太阳高度约为24.7°；此日太阳日出东南、日落西南。故与图B相符。

　　3.B　4.C

　　解析：第3题，由题意可知，6月7日，太阳直射北半球，若观测者位于23.5°N，则正午时太阳应位于接近天顶处，与照片不符，所以该地应在南回归线上。太阳在R位置时树影最短，说明此时为正午，太阳位置位于该地的北方，故相机应朝向北。第4题，由地球的运动特征可知，此时太阳直射点位于北半球，并且向北移动，太阳直射点下一次照射该纬度时的日期应与6月7日关于夏至日对称。6月7日到夏至日(6月22日)大约是15天，所以太阳直射点下一次再照射该纬度时的日期应是7月7日前后。

　　正午太阳高度的分布和变化规律

　　(2021·河北选择考)家住某城(36.5°N，116°E)的小明，秋分时节搬进了新楼房，站在书房2.6米高的落地窗前，远处公园美景尽收眼底。下图示意书房平面布局。据此完成第1题。

　　1．冬至日天气晴朗，小明在书房于北京时间()

　　A．6：30看到当日第一缕阳光

　　B．9：30沐浴着阳光伏案读书

　　C．12：30估算阳光进深2.6米

　　D．15：30看到阳光照到书柜上

　　【解题流程】

　　【尝试解答】　1.D

　　我国某中学生发现，在书桌的固定观测点上，每年仅有一天通过窗户既可观察到日出也可看到日落。下图为该日日出、日落的位置示意图。完成第2题。

　　2．若该日日出为北京时间6点56分，日落地方时为18点59分，正午太阳高度为83.8°，则该学生所在地最可能是()

　　A．济南B．广州

　　C．武汉 D．拉萨

　　【解题流程】

　　【尝试解答】　2.D

　　【反思领悟】　判断日影长短及方向

　　(1)日影长短

　　(2)日影朝向

　　1．正午太阳高度的变化规律

　　(1)正午太阳高度的纬度变化规律

　　①同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南、北两方降低。

　　②同一纬线上，正午太阳高度相同。

　　③与太阳直射点所在纬线的纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同。

　　(2)正午太阳高度的季节变化规律

　　①极值

　　②变化幅度

　　2.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，如果已知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，物体的影长缩短为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

　　为了保证一楼全年都有阳光照射，北回归线以北地区建造楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。

　　(6)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互余(如图，α＋H＝90°)时效果最佳。

　　1．太阳直射点的确定方法

　　(1)纬度的确定

　　方法一：“太阳直射点的纬度”和“晨昏圈与纬线相切点的纬度(出现极昼、极夜的最低纬度)”互余。

　　方法二：通过节气来判断。夏至，太阳直射23°26′N；冬至，太阳直射23°26′S；春、秋分，太阳直射赤道。

　　方法三：根据某地正午太阳高度的计算公式H＝90°－两点纬度差计算。

　　方法四：“赤道处晨昏线与经线的交角(锐角)”等于“太阳直射点的纬度”。

　　(2)经度的确定

　　基本原则：地方时为12时的经线即太阳直射的经线。

　　方法一：晨线和赤道的交点(经度)向东90°或昏线和赤道的交点(经度)向西90°，即太阳直射点的经度。

　　方法二：根据晨昏线与纬线相切点所在经线的地方时判断太阳直射的经线。

　　2．正午太阳高度的计算方法

　　(1)公式：H＝90°－两点纬度差。

　　(2)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。

　　(3)如图所示，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)。

　　A地正午太阳高度＝90°－a＝90°－(42°－10°)＝58°

　　B地正午太阳高度＝90°－b＝90°－(23°26′－10°)＝76°34′

　　C地正午太阳高度＝90°－c＝90°－(23°26′＋10°)＝56°34′

　　(2022·丽水月考)石家庄市某中学地理兴趣小组开展正午太阳高度观测活动，下表示意部分观测记录。据此完成1～2题。

　　1.石家庄市的纬度大约是()

　　A．36°N          B．38°N

　　C．40°N         D．45°N

　　2．1月22日石家庄市正午太阳高度约为()

　　A．15°        B．28.5°

　　C．38°       D．45.5°

　　(2021·山东等级考)某日，小李在某地(110°E，40°N)广场游玩时，发现广场平面图中的指向标模糊不清(图a)。他通过观测广场石柱影子的长度和方向(图b)，确定了平面图的指向标。据此完成3～4题。

　　3．该广场平面图的指向标应该是图c中的()

　　A．①B．②

　　C．③D．④

　　4．一周后的相同时刻，小李再次测量发现该石柱的影长变长，则第二次观测日期可能在()

　　A．2月16日前后 

　　B．5月8日前后

　　C．8月20日前后 

　　D．11月10日前后

　　1.B　2.C

　　解析：第1题，秋分日通常在9月23日前后，石家庄市秋分日正午太阳高度应该比9月22日正午太阳高度53°稍小，而秋分日太阳直射点位于赤道，根据正午太阳高度计算公式推理，石家庄市的纬度数应略大于90°－53°＝37°，因此最接近的是38°N。故选B。第2题，1月22日和11月22日大致关于冬至日对称，则这两天太阳直射点的纬度位置相当，石家庄市的正午太阳高度大致相同，因此1月22日石家庄市正午太阳高度与11月22日差不多，约为38°。故选C。

　　3.B　4.C

　　解析：第3题，该广场位于110°E，当北京时间为12：10时，当地地方时为11：30，太阳位于南偏东，影子朝北偏西方向，指向标为图中的②，故选B。第4题，该地位于40°N，太阳直射点位于赤道上时，该地正午太阳高度为50°，根据图中石柱高度和影长可算出此时太阳高度略大于60°，大于春分日的正午太阳高度50°，说明太阳直射点在北半球，2月16日和11月10日前后，太阳直射点在南半球，A、D可排除；影长变长，说明正午太阳高度减小，太阳直射点向南移，5月8日前后，太阳直射点向北移，B错误；8月20日前后，太阳直射点向南移，正午影子变长，C正确。

　　黄赤交角及其影响

　　在地球公转过程中，若以地球为参照物，可看到太阳在黄道上运行。图1是天赤道与黄道的示意图，图2是太阳在黄道上的视运行轨迹图。读图回答下题。

　　6月初，太阳在黄道上的位置是()

　　A．甲 B．乙

　　C．丙                D．丁

　　【解题流程】

　　【尝试解答】　D

　　1．黄赤交角的形成及其影响

　　关注太阳直射点季节移动图中的“一向三线六点”，即太阳直射点移动方向，南、北回归线和赤道，二分二至日和近、远日点。学会正确判断一年中任何一天太阳直射点的南北半球位置和移动方向，对我们掌握昼夜长短和正午太阳高度的变化规律有很大帮助。　

　　2．黄赤交角及其变化带来的影响

　　黄赤交角的存在是导致地球运动产生地理意义的关键要素之一，对其理解应重点关注以下内容：

　　(1)与黄赤交角相关的角度及其关系

　　黄赤交角＝回归线的度数；黄赤交角与极圈度数互余；黄赤交角＝晨昏线与地轴的最大夹角。

　　(2)黄赤交角变化带来的影响

　　公转轨道上二分二至日(北半球)的判断

　　(1)日地距离法

　　如上图，A点日地距离较近，时间为1月初，为冬至日稍后，B点日地距离较远，时间为7月初，为夏至日稍后，再结合地球的公转方向判断C为春分日稍后，D为秋分日稍后。

　　(2)地轴倾向法(连线法)

　　①连接日心和地心，将该线作为太阳光线。

　　②该线与地球表面的交点为太阳直射点(因为太阳光线与该点的地球表面垂直)。

　　③观察该点所在的南北半球位置：若在北半球(B处)则为北半球夏至日(太阳直射北回归线)；若在南半球(D处)则为北半球冬至日(太阳直射南回归线)。

　　(3)垂线法(晨昏线法)

　　①过地心(图中圆心)作太阳光线的垂线，该线为晨昏线(晨昏线与太阳光线始终垂直，且其所在平面通过地心)。

　　②观察南北极的极昼、极夜状况，若北极圈及其以北地区出现极昼、南极圈及其以南地区出现极夜，则为北半球夏至日，反之为北半球冬至日。

　　(2022·洪泽月考)某中学地理教师为了让学生更形象地理解知识，特制作了如图所示的教具。该教具由上下两层组成，上层为阴影的半圆，下层是画有经纬网的圆，用以模拟地球。球心黑点处用图钉把上下两层固定在一起，能使上层任意转动。据此完成1～2题。

　　1．此教具模拟的地理现象是()

　　A．自转而产生的太阳东升西落

　　B．太阳直射点的周年回归运动

　　C．自转而产生的地方时的差异

　　D．沿地表水平运动物体的偏移

　　2．此教具可用于讲授()

　　A．昼夜交替现象的产生 

　　B．地方时的计算方法

　　C．昼夜长短的年变化

　　D．太阳高度的日变化

　　解析：第1题，根据材料信息，“该教具由……能使上层任意转动”说明该教具可以模拟地球的昼夜变化，所以可以模拟太阳直射点的周年回归运动，B正确。第2题，根据上题可知该教具可以模拟太阳直射点的周年回归运动，故可以用来讲授昼夜长短的年变化，C正确。

　　答案：1.B　2.C

　　昼夜长短的变化规律和计算

　　(2021·河北选择考)家住某城(36.5°N，116°E)的小明，秋分时节搬进了新楼房，站在书房2.6米高的落地窗前，远处公园美景尽收眼底。下图示意书房平面布局。据此完成第1题。

　　1．从入住到次年春分，书房的日采光时间变化趋势是()

　　A．一直增加　B．先增后减

　　C．一直减少 D．先减后增

　　【解题流程】

　　【尝试解答】　1.D

　　我国某中学生发现，在书桌的固定观测点上，每年仅有一天通过窗户既可观察到日出也可看到日落。下图为该日日出、日落的位置示意图。完成第2题。

　　2．若乙为该日日出位置，则该窗朝向()

　　A．正南 B．东北

　　C．正北 D．西南

　　【解题流程】

　　【尝试解答】　2.C

　　【反思领悟】

　　1．同一日期不同地点昼夜长短的判断方法

　　2．同一地点不同日期昼夜长短变化的判断方法

　　先判断太阳直射点的移动方向，太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球昼渐长、夜渐短，另一个半球昼渐短、夜渐长。具体如下图所示：

　　1．昼夜长短的分布和变化规律

　　(1)昼夜长短状况——看“位置”

　　太阳直射点的位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区，白昼时间越长。(晨昏线把经过的纬线圈分割成昼弧与夜弧，所求地所在的纬线圈上，若昼弧长于夜弧，则昼长夜短；反之则昼短夜长；赤道上全年昼夜等长)如下图所示：

　　(2)昼夜长短变化——看“移动”

　　太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势，纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动，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。如下图所示：

　　(3)极昼、极夜的范围和变化——看太阳直射点的位置和移动方向

　　①太阳直射点纬度与出现极昼、极夜的最低纬度互余。

　　②太阳直射点向北移动，北极点周围极昼范围变大；太阳直射点向南移动，南极点周围极昼范围变大。

　　(4)日出、日落方位——看太阳直射点位置

　　注：当极圈内出现极昼时，若是北极圈，则出现极昼的地区正北日出、正北日落(0时日出、24时日落)；若是南极圈，则出现极昼的地区正南日出、正南日落(0时日出、24时日落)。

　　2．昼夜长短的计算

　　(1)根据昼弧或夜弧的长度进行计算

　　昼(夜)长时数＝昼(夜)弧度数/15°

　　(2)根据日出或日落时间进行计算

　　地方时正午12时把一天的白昼平分成相等的两份，如下图所示：

　　昼长时数＝(12－日出时间)×2＝(日落时间－12)×2

　　夜长时数＝日出时间×2＝(24－日落时间)×2

　　注：以上两个计算公式的日出时间、日落时间均为地方时。另外，昼长时数＝日落时间－日出时间，此公式中的日出时间、日落时间统一标准即可。

　　(3)利用昼夜长短的分布规律计算

　　①同一纬线上各点昼夜状况、日出和日落时间相同。

　　②南、北半球纬度数相同的两条纬线昼夜时长互等，即南半球某地的昼(夜)长＝北半球同纬度数某地的夜(昼)长。谭老师地理工作室综合整理

　　(4)利用日期的对称性计算

　　①关于二至日对称的两个时间，如A点和B点，太阳直射点位于同一个位置。

　　②关于二分日对称的两个时间，如B点和C点，太阳直射点位于不同半球，但直射点的纬度数相同。

　　3．昼夜长短的应用

　　(1)根据昼夜长短，判断直射点位置

　　①昼夜等长，太阳直射赤道。

　　②北半球昼长夜短，太阳直射北半球。

　　③南半球昼长夜短，太阳直射南半球。

　　(2)根据昼夜长短差值，判断纬度高低

　　昼夜长短差值越大，纬度越高；赤道地区，昼夜长短差值等于0。

　　(3)根据昼夜长短，判断日出、日落时间

　　①日出时间＝12－1/2昼长。

　　②日落时间＝12＋1/2昼长。

　　(2022·洛阳高三月考)某中学研学小组的同学根据全球昼夜长短的纬度差异绘制了昼长随纬度变化图(见下图)。据此完成1～3题。

　　1．图中①②③代表不同日期昼长分布，其代表的日期依次是()

　　A．冬至日、夏至日、春秋分日

　　B．春秋分日、冬至日、夏至日

　　C．夏至日、冬至日、春秋分日

　　D．春秋分日、夏至日、冬至日

　　2．图中昼夜变化幅度最大的地区是()

　　A．中纬度地区               B．低纬度地区

　　C．南北极圈以内           D．赤道地区

　　3．当90°S午夜太阳高度最大时，表示全球昼长随纬度变化的曲线为()

　　A．①③            B．①

　　C．②③            D．②

　　解析：第1题，由图可知，①在北极圈处昼长达24小时，在南极圈处昼长为零小时，说明①曲线代表的是夏至日；②与①昼长分布恰好相反，则②代表的是冬至日；③表示全球昼夜等分，说明为春秋分日。故选C。第2题，由图可知，南北极圈以内，昼夜长短的变化幅度可达24小时。故选C。第3题，当90°S午夜太阳高度最大时，为北半球冬至日，表示全球昼长随纬度变化特点的为曲线②。故选D。

　　答案：1.C　2.C　3.D