高考地理一轮复习第1章第6节地球的公转及其地理意义学案

第六节　地球的公转及其地理意义

一、地球的公转

1．概念：地球绕太阳的旋转运动。

2．方向：自西向东。

3．周期

4．公转轨道：近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上。

5．速度

二、黄赤交角及其影响

1．基本概念

(1)赤道平面：过地心并与地轴垂直的平面。

(2)黄道平面：地球公转轨道平面。

(3)黄赤交角：赤道平面与黄道平面之间存在一个交角，目前的黄赤交角是23°26′。

2．黄赤交角的影响：引起太阳直射点在南北回归线之间往返运动。如下图：

三、地球公转的地理意义

1．昼夜长短的变化

(1)典型图示

(2)特点分析(以北半球为例)

2．正午太阳高度的变化

(1)纬度变化

(2)季节变化

3．四季和五带

(1)四季更替

①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划分：根据有无极昼、极夜和有无阳光直射，可分为两种类型(如下表)。

(2)五带的划分

①成因：昼夜长短和正午太阳高度随纬度的变化而变化。

②划分：根据有无极昼、极夜和有无阳光直射，可分为五个温度带(如下图)。

考点一　黄赤交角及其影响

黄赤交角是产生四季的原因。黄赤交角并非固定不变，现在约为23°26’，最大时可达24.24°，最小时为22.1°，变动周期约4万年。读黄赤交角变动时回归线和极圈的变动示意图，完成(1)～(2)题。

(1)黄赤交角为24.24°时(　　)

A．热带的范围比现在小

B．温带的范围比现在小

C．寒带的范围比现在小

D．极昼和极夜出现的范围比现在小

(2)地球上的太阳直射点(　　)

①移动周期约4万年

②随着季节的变化而变化

③在南、北回归线之间来回移动

④最小纬度为22.1°

A．①② B．①④

C．②③ D．③④

【思维培养】

【我的解答】(1)B　(2)C

　黄赤交角的形成与太阳直射点移动的关系

1．形成：黄赤交角是指黄道平面(地球公转轨道平面)与赤道平面的夹角。如图所示：

2．关系

　黄赤交角的影响

1．分析思路

2．主要影响

考向　黄赤交角的影响

读黄赤交角示意图，完成1～2题。

1．下列说法正确的是(　　)

A．角α的度数直接决定了极昼范围

B．角β的度数直接决定了回归线度数

C．角β的大小直接决定了直射点纬度

D．角α即是黄赤交角

2．假设黄赤交角为0°，即黄道平面与赤道平面重合，则(　　)

A．大气三圈环流将变成单圈环流

B．理论上北京昼夜一直等长

C．北京正午太阳高度最大达到90°

D．四季更替保持不变

1．B　2．B　解析：第1题，读图分析可知，图中角β是赤道平面和黄道平面之间的夹角，是黄赤交角，大小为23°26′；黄赤交角的大小决定了太阳直射点南北移动的范围，决定了回归线度数。图中角α是地轴与黄道平面的夹角，度数是66°34′，度数和极圈度数相同；角α的度数间接决定了极昼范围，90°－黄赤交角＝极昼、极夜范围。第2题，结合分析可知，假设黄赤交角为0°，即黄道平面与赤道平面重合，则太阳永远直射赤道，理论上北京昼夜一直等长；大气三圈环流跟地转偏向力有关，跟黄赤交角无关；北京正午太阳高度最大值一定小于90°；没有太阳直射点的回归运动，则没有四季更替。

考点二　昼夜长短的变化

(2021·全国甲卷)2011年日本福岛核泄漏事件之后，德国宣布逐步放弃核电而重点发展光伏发电。下图示意2014年某日德国电力总需求和电力净需求的变化(电力净需求量＝电力总需求量－光伏发电量)。图中所示这一天所在的月份是(　　)

A．3月 B．6月

C．9月 D．12月

【思维培养】

【我的解答】B

　昼夜长短的变化规律

1．季节变化规律(以北半球为例)

2．纬度变化规律

(1)递增规律

(2)变幅规律：赤道全年昼夜平分；纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大；纬度越低，昼夜长短的变化幅度越小。

　昼夜长短的计算及判断方法

1．计算方法

(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时和子夜0时把一天的白昼和黑夜分成相等的两份(如下图所示)。

①昼长时数＝日落时间－日出时间＝(12－日出时间)×2＝(日落时间－12)×2。

②夜长时数＝(日出时间－0)×2＝(24－日落时间)×2。

(3)根据分布特点进行计算

①同纬度各地的昼长相等，夜长相等。

②南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布，即北半球各地的昼长(夜长)与南半球同纬度的夜长(昼长)相等。

例如，40°N的昼长等于40°S的夜长。

③同一纬线的昼夜长短在一年中有两个日期相同(除二至日外)，且这两个日期近似关于二至日对称。

2．判断方法

(1)昼夜长短状况——看“位置”

①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。如下图所示：

②太阳直射点的纬度与出现极昼、极夜的最低纬度互余。

(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：

　日出、日落方位的判断

日出、日落方位与日常生活密切相关，判断起来需要较强的空间分析能力，通过借助平面图的方法可以较好地进行突破。具体如下表所示(以北半球为例)：

考向1　昼夜长短的变化规律

(2021·河北卷)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1～2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

2．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

1．D　2．D　解析：第1题，根据材料信息可知，此地经纬度为(36.5°N，116°E)，秋分时入住到次年春分，为北半球的冬半年，当地昼短夜长，太阳直射点先向南移动再向北移动，该地昼长先变短再变长；根据图示信息可知，该书房落地窗朝向正南，冬半年日出日落方位偏南，所以整个白天都有采光，则书房的采光时间随着昼长的变化而变化，先减后增，在冬至日达到最小值。第2题，该城市位于(36.5°N，116°E)，与北京经度比较接近，冬至日，北京日出时间约为7：30，该地纬度只比北京低一点，不可能早很多，所以6：30不可能看到第一缕阳光；9：30时，太阳位于东南方位，书房接近正方形，书桌位于书房对角线的东北一侧，位于落地窗的正北方位，受东南侧0.5米的墙的遮挡，阳光照射不到书桌；冬至日时，该地正午太阳高度约30°，则室内光照面积应大于落地窗面积，阳光进深应该

大于2.6米；15：30时，当地地方时接近15：14，太阳斜射，太阳位于西南方位，日影朝向东北方位，书柜位于落地窗的东北方位，阳光正好照射到书柜上。

考向2　日出、日落方位的判断

三名中国航天员在空间站工作了三个月后，于北京时间2021年9月17日13时34分搭乘神舟十二号载人飞船返回舱顺利回到陆面。据此完成3～4题。

3．北京的昼长与航天员搭乘返回舱着陆当天的夜长最接近的时段是(　　)

①惊蛰到春分    ②春分到清明

③白露到秋分    ④秋分到寒露

A．①③ B．①④

C．②③ D．②④

4．三名航天员在空间站工作期间，西安(　　)

A．日落时旗杆的影子朝向东南

B．日出时间越来越晚

C．昼夜长短变化幅度越来越小

D．正午太阳高度变小

3．B　4．A　解析：第3题，由昼夜长短的变化规律可知，北京的昼长与返回舱着陆当天夜长最接近的时段，其太阳直射点所在纬度应与返回舱着陆当天太阳直射点所在纬度关于赤道对称。返回舱于2021年9月17日着陆，此时太阳直射点接近赤道且位于北半球，与该位置关于赤道对称的点应接近赤道且位于南半球，此时为春分之前或秋分之后的时段，因此①④正确，故选B。第4题，航天员在空间站工作期间大致为6月17日到9月17日，这一时段太阳始终直射北半球，西安日落西北，日落时旗杆影子应该朝向东南，A正确；这一时段太阳直射点先北移到北回归线后再南移，西安昼长先变长后变短，日出时间先变早后变晚，昼夜长短变化幅度是先变大后变小，正午太阳高度先变大后变小，B、C、D错误。

考点三　正午太阳高度的变化

(2021·浙江6月卷)我国某中学组织学生对直立物日影变化进行观测，具体做法如下：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圆。下图为某日杆影变化图，图中阴影部分为标杆影子范围。读图，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

【思维培养】

【我的解答】(1)A　(2)B

　正午太阳高度分布和变化规律

1．正午太阳高度的纬度变化规律(如图)

2．季节变化规律：同一地点，正午太阳高度随着季节作有规律的变化。如图所示：

递变规律：“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。

　正午太阳高度的计算

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。

　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的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。

2．确定房屋的朝向

为了获得更充足的太阳光照，房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。(注意一年中室内光照面积最大的日期为冬至日)

3．判断日影长短及方向

4．确定当地的地理纬度

两地纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。根据正午太阳高度计算公式可计算出某地区纬度数值。

5．室内光照面积大小判断

北回归线以北地区，夏至日，正午太阳高度最大，室内光照面积最小；冬至日，正午太阳高度最小，室内光照面积最大。

6．确定楼间距、楼高

一般来说，纬度较低的地区，楼间距较小；纬度较高的地区，楼间距较大。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·cotH(H：冬至日正午太阳高度)。

7．太阳能热水器的调整

为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与受热板成直角。太阳能与地平面之间的夹角α＝90°－H(正午太阳高度)，结合正午太阳高度公式H＝90°－纬度差，可以计算太阳能与地平面之间的夹角α＝纬度差(当地纬度与直射点的纬度差)。

考向1　正午太阳高度变化与计算

(2021·山东卷)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1～2题。

1．该广场平面图的指向标应该是图c中的(　　)

A．① B．②

C．③ D．④

2．一周后的相同时刻，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，该广场位于110°E，当北京时间12：10时，当地地方时为11：30，太阳位于南偏东方向，影子朝北偏西方向，指向标为图c中的②。第2题，该地位于40°N，太阳直射点位于赤道时，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日前后和11月10日前后，太阳直射点在南半球；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；8月20日前后，太阳直射点向南移，正午影子变长。

考向2　正午太阳高度的应用

某楼盘(32°N，121°E)开盘销售时已封顶1～4号楼。这4幢楼均为18层，层高3米，南北楼间距为50米。下图为该楼盘平面示意图。据此完成3～5题。

3．某日小明在4号楼南阳台，恰好看到日落，当时的北京时间最有可能是(　　)

A．16：00 B．17：30

C．18：30 D．19：00

4．小明发现4号楼底楼10月22日起正午就无阳光照射，一年中该楼层正午有阳光照射的时间约为(　　)

A．4个月 B．6个月

C．8个月 D．10个月

5．一般随楼层升高房价相应提高。小明想在4号楼购房，希望全年正午都有太阳照射且单价较低。建议他选择(tan34°34′≈0.7，tan58°≈1.6，tan81°26′≈6.6)(　　)

A．4层 B．6层

C．8层 D．10层

3．B　4．C　5．C　解析：第3题，由材料可知，该地经度为121°E，因此地方时和北京时间相当；小明在4号楼南阳台恰好看到日落，说明该日日落的方位应在西南方向，可确定此时太阳直射南半球，该地日落的时刻应在18：00之前；该地的纬度为32°N，其最早日落的时刻不可能为16：00，因此最可能是17：30。第4题，根据地球运动的对称规律可知，正午底楼接受不到太阳照射的时间和又一次开始有太阳照射的时间是关于冬至日对称的，该楼层又一次开始有阳光照射的日期为次年2月22日，因此该楼层一年中有4个月正午没有阳光照射，则有8个月正午有阳光照射。第5题，要保证全年都有太阳照射，需要保证冬至日可以获得太阳光照。该地冬至日正午太阳高度H＝90°－(32°＋23°26′)＝34°34′；由两幢楼的南北楼间距为50米，可以求得4号楼冬至日有阳光照射的高度为35米，再由楼高54米可以求出4号楼19米以下的楼层正午没有太阳光照；每层楼高3米，因此7层的一部分及其以下楼层冬至日都没有太阳光照；再结合随楼层升高房价相应提高可以判断，满足小明购房条件的最佳楼层为8层。