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2020版高考地理一轮复习人教版学案：第一模块第一章第七讲地球的公转（二） 正午太阳高度的变化、四季和五带
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第七讲地球的公转(二) 正午太阳高度的变化、四季和五带
一、正午太阳高度及其变化规律
1．太阳高度和正午太阳高度
太阳光线与地平面之间的夹角，叫做太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。
2．正午太阳高度的纬度变化规律
正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(1)夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，如图中折线所示。
(2)冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，如图中折线所示。
(3)春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中折线所示。
3．正午太阳高度的季节变化规律
北半球节气
达最大值的地区
达最小值的地区
夏至
北回归线及其以北各纬度
南半球各纬度
冬至
南回归线及其以南各纬度
北半球各纬度
春、秋分
赤道
南北两极点
二、四季和五带
1．四季更替
(1)四季的成因：一年中昼夜长短和正午太阳高度随季节的变化而变化。
(2)四季的划分：
①天文四季
②北温带许多国家的四季：3、4、5月为春季，依次类推，每三个月为一个季节。
2．五带的划分
(1)五带成因：一年中昼夜长短和正午太阳高度随纬度的变化而变化。
(2)五带划分：
[名师注解]
【注1】 (1)太阳高度角是线面角，正午太阳高度角只是特定时刻(正午12时)的太阳高度角。
(2)正午太阳高度是某地区一天中最大的太阳高度，但不一定是90°。
【联1】 正午时日影朝向
(1)北极点：朝正南。
(2)北回归线～北极点(不包括极点)：朝正北。
(3)南极点：朝正北。
(4)南回归线～南极点(不包括极点)：朝正南。
(5)南、北回归线之间：因太阳直射点不同而出现朝北、或无影子、或朝南。影子朝向取决于该地与太阳直射点的相对位置。
【点】 (1)同一纬线上正午太阳高度相等。
(2)同一日期，距直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。
(3)距离太阳直射点所在纬线越近的地点，正午太阳高度越大。
(4)极点上的正午太阳高度等于直射点的纬度数。
【注2】 特别注意冬、夏至日地球上正午太阳高度出现最大值和最小值的分布地区。(可结合二分二至日太阳高度分布示意图加以理解记忆。)
【联2】 温度带的季节变化
四季更替最明显的是温带。热带地区有阳光直射现象，长夏无冬；寒带地区有极夜现象，长冬无夏，四季更替不明显。
考点一 正午太阳高度的变化规律
1．看直射点的位置，比较正午太阳高度大小
记忆口诀“远小近大”：即距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则越大。
2．看直射点的移动，确定正午太阳高度的变化
记忆口诀“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。如图所示：
3．看区域位置，归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律
回归线之间
正午太阳高度最大值为90°，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值
回归线上
正午太阳高度最大值为90°，一年中只有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值
回归线至极点之间
正午太阳高度最大值小于90°，一年中只有一个正午太阳高度最大值
4．看纬度位置，总结正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。
(2)回归线至极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
[典题精研]
[典例] (2016·上海高考)北京(40°N)某中学高中生开展地理课外活动，在连续三个月内三次测量正午太阳高度角，获得测量的数据(见下表)。据此完成(1)～(2)题。
第一次
第二次
第三次
60°
50°
40°
(1)从第一次到第三次测量期间，该地昼夜长短状况及其变化是( )
A．先昼短夜长，后昼长夜短，昼渐短
B．先昼长夜短，后昼短夜长，夜渐短
C．先昼短夜长，后昼长夜短，夜渐短
D．先昼长夜短，后昼短夜长，昼渐短
(2)三次测量中，其中一次测量的当天，正值( )
A．春分日 B．夏至日
C．秋分日 D．冬至日
[解析] 第(1)题，由资料可知，在连续三个月，该地太阳高度在递减；由公式正午太阳高度＝90°－(当地纬度±直射点的纬度)，第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，北京昼长变化是先昼长夜短，后昼渐短夜渐长，至昼短夜长。第(2)题，第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，说明第二次测量时是当地的秋分日。
[答案] (1)D (2)C
[考题变式]
1．(变设问) 在三次连续测量期间，下列叙述正确的是( )
A．北回归线以北地区正午太阳高度先变小后变大
B．赤道上的正午太阳高度先变大后变小
C．南回归线以南的地区正午太阳高度先变大后变小
D．北极点周围的极昼范围先变小后变大
解析：选B 根据北京的正午太阳高度变化可知太阳直射点从10°N向南至10°S，故北回归线以北地区正午太阳高度一直变小；赤道上先变大后变小；南回归线以南的地区一直变大；北极点周围的极昼范围变小，且出现极夜现象。故选B。
2．(变题型) 第一次测量正午太阳高度时太阳直射点的纬度位置是________________；由第一次到第二次测量期间，第一次测量时太阳直射点至北回归线之间太阳高度变化规律是__________；赤道至南极圈太阳高度变化规律是________。
解析：第一次测量正午太阳高度角为60°，测量地位于40°N，故太阳直射10°N。从第一次测量到第二次测量期间，太阳直射点由10°N移至赤道，故在此期间10°N～23°26′N之间太阳高度逐渐变小；赤道至南极圈太阳高度逐渐变大。
答案：10°N 逐渐变小 逐渐变大
[集训冲关]
(2014·全国卷Ⅱ·节选)总部位于江苏徐州(约34°N,117°E)的某企业承接了甲国(如图)价值7.446亿美元的工程机械订单。读图，完成下题。
1．2011年6月21日，该定单的首批产品从徐州发货。这一日，徐州与甲国首都相比( )
A．徐州的正午太阳高度较高
B．徐州的白昼较短
C．两地正午物影方向相同
D．两地日出方位角相同解析：
解析：选A 6月21日，太阳直射点位于北回归线附近，徐州（约34°N）比甲国首都（约10°N）更靠近北回归线，因此徐州的正午太阳高度比甲国首都高，故A对；由于太阳直射北半球，越往北白昼越长，因此徐州的白昼较长，故B错；甲国首都与徐州此日分别位于太阳直射纬线的南北两侧，因此两地正午物影方向相反，故C错；两地虽然都日出东北，但纬度较高的徐州日出方位角较大，故D错。
2．(2019·大连联考)如图为6月22日与12月22日地球表面四地正午太阳高度。四地自北向南排列，依次是( )
A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丙、丁、乙
C．丁、乙、丙、甲 D．甲、丙、乙、丁
解析：选D 图中丙地夏至日的正午太阳高度为90°，说明丙地在23°26′N上；乙地冬至日正午太阳高度大于夏至日，且冬至日正午太阳高度接近90°，推断出乙地在0°～23°26′S之间且接近23°26′S；甲地夏至日正午太阳高度大于冬至日，且冬至日正午太阳高度很小(低于10°)，得出甲地在23°26′N以北，66°34′N以南；同理推出丁地在23°26′S以南，66°34′S以北。所以四地自北向南依次为：甲、丙、乙、丁。
如图示意拍摄爱好者于秋分日某时刻拍摄的我国东北某市(约45°N)街道景观(图示骑行者连带电动车的高度与日影等长)。读图，完成3～4题。
3．此时，图中骑行者的前进方向为( )
A．正东 B．正西
C．正南 D．正北
4．一个月后的此时刻，南极极点所在的标志——南极柱的影子指向( )
A．正南 B．东北
C．东南 D．正北
解析：3.B 4.D 第3题，秋分日，太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算公式可以推算出该市(约45°N)的正午太阳高度等于45°；又根据材料信息“图示骑行者连带电动车的高度与日影等长”可知此时当地太阳高度是45°，即此时是当地正午时刻(地方时12点)，东北地区正午时日影朝向正北，所以骑行者的前进方向为正西。选B。第4题，一个月后，太阳直射点位于南半球，南极点出现极昼，南极柱全天影子皆朝正北。选D。
(2019·山西晋中示范校模拟)读某地某时间段正午物影变化示意图，完成5～6题。
5．图中N点日期可能为( )
A．6月7日前后 B．8月9日前后
C．9月10日前后 D．2月3日前后
6．该地纬度最可能为( )
A．23°26′S B．11°34′S
C．11°34′N D．23°26′N
解析：5.B 6.C 第5题，图中N点正午物影长度为0，说明N点时刻太阳直射该地。据图可知，该时间段该地有两次太阳直射现象，且两次太阳直射的日期与夏至日的间隔天数相同，由M点日期为5月5日可知，N点日期可能为8月9日前后，B对。第6题，结合上题分析可知，该地有两次太阳直射现象，排除A、D，日期分别为5月5日和8月9日前后，据此可判定该地位于赤道和北回归线之间，但不在赤道上，C对。
考点二 正午太阳高度的计算与应用
(一)正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
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。如图所示：
当太阳直射B点(10°N)时：
A点(40°N)正午太阳高度：
H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。
C点(23°26′S)正午太阳高度：
H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
(二)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，如果知道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，物体的影子缩短为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
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，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角互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳。
[典题精研]
[典例] (2014·全国卷Ⅰ·节选)太阳能光热电站(如图)通过数以十万计的反光板聚焦太阳能，给高塔顶端的锅炉加热，产生蒸汽，驱动发电机发电。若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则( )
A．春、秋分日P＝0 B．夏至日P＝1
C．全年P<1 D．冬至日P>1
[解析] 由题干可知，塔身正午影长与塔高的比值为P，北回归线夏至日的正午太阳高度为90°，塔身影长为0，所以P＝0，而春、秋分日P值不可能为0；冬至日北回归线的正午太阳高度达一年中最小值，为43°08′，所以P大于1；当正午太阳高度大于45°时，P小于1。
[答案] D
[考题变式]
1．(变设问) 若该太阳能光热电站的高塔正午影长与塔高的比值P＝1时，则太阳直射( )
A．21°34′N B．23°26′S
C．21°34′S D．20°34′S
解析：选C 若P＝1，则北回归线上的正午太阳高度为45°，根据H＝90°－直射点纬度和所求地点纬度差，可知此时太阳直射21°34′S。
2．(变题型) 高塔正午影长最长时的日期是________日，从春分日至夏至日期间，高塔正午影长的变化规律是____________________________________________。
解析：高塔正午影长最长时一年中太阳高度角最小，说明太阳直射南回归线，此时为冬至日。从春分日至夏至日期间，正午太阳高度角逐渐变大，夏至日时达到最大为90°，故该期间影长逐渐变短，夏至日时为0。
答案：冬至 逐渐变短，夏至日时变为0。
[集训冲关]
(2016·江苏高考)住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。如图为华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图。读图，回答1～2题。
1．仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是( )
A．① B．②
C．③ D．④
2．为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
解析：1.C 2.D 第1题，读图可知，太阳能热水器朝向的一侧，应为向阳的一侧，即南面。我国华北地区，冬季气候寒冷，盛行偏北风，为更好地采光，其南面应种植落叶阔叶树，为更好地挡风，北面应种植常绿针叶树。①②④南面均有常绿针叶树，影响采光，排除；③南面种植的是落叶阔叶树，北面种植的是常绿针叶树，符合要求。故选C项。第2题，太阳能利用效果最佳时，热水器集热板应与太阳光线垂直。根据图中太阳能热水器安装的角度判读可知，①③图太阳能热水器使用效果最佳时，太阳直射北半球，为华北地区的夏半年。②图使用效果最佳时，太阳直射赤道，为华北地区的春季或秋季；④图使用效果最佳时，太阳直射南半球，为华北地区的冬季。故选D项。
(2019·天津十二校联考)天津王先生的家在一个高层建筑的二楼，令他烦恼的是，因为南楼遮挡，寒冬的正午直到1月16日阳光才能照射进阳台。朋友李先生家的顶楼阳台则没有这样的烦恼，但为了更好地晾晒衣服，李先生家的伸缩式晾衣架的高度在不同季节还需调整。据此回答3～4题。
3．王先生家的阳台正午时分每年没有阳光射入的时间大约为( )
A．18天 B．36天
C．25天 D．50天
4．与上海的同等情况相比较，李先生家正午时悬挂晾衣架的绳索长度( )
A．冬季长，夏季短 B．冬季长，夏季长
C．冬季短，夏季长 D．冬季短，夏季短
解析：3.D 4.D 第3题，正午太阳高度越小，南楼产生的影子越长，北楼被遮挡的时间越长。由材料分析可知，王先生家在冬季的正午直到1月16日阳光才能照射进阳台，根据太阳直射点的回归运动可知，12月22日前后，太阳直射南回归线，天津正午太阳高度最小，之后逐渐变大，1月16日距离12月22日相差25日，在12月22日之前的25天内，也没有阳光照射进王先生家的阳台，即一共50天左右。第4题，上海的纬度较天津的低，因此冬季和夏季的正午太阳高度都较天津的大，物体影子较短，室内光照面积较小，所以在晾晒衣物时，相同情况下晾衣竿的高度可以低一点，绳索则需要长一点，因此，天津李先生家正午时悬挂晾衣架的绳索长度较短。
如图为某小区甲、乙两楼的位置示意图，读图回答5～6题。
5．若该图为南京某小区的楼房分布，为了使住宅楼一楼正午也始终有阳光照射，最好的观察日期是( )
A．春分日 B．夏至日
C．秋分日 D．冬至日
6．甲楼房位于北纬21°34′，欲在乙处建一新楼，如保证乙楼房全年采光充分，甲、乙楼距X最少应是( )
A．10 m B．15 m
C．20 m D．25 m
解析：5.D 6.C 第5题，一年中正午都有太阳光照射，只需保证正午太阳高度最小时有太阳照射就好，南京位于北半球，冬至日正午太阳高度最小。第6题，保证乙楼全年采光充分即正午太阳高度最小时(冬至日)可以采光，冬至日当地正午太阳高度＝90°－|21°34′＋23°26′|＝45°，由图可知甲楼高20 m，故甲、乙楼距X最少应是20 m。
光照图的综合判读
地球光照图常借用某时的昼夜分布状况，依靠一些特殊的点、线、面等要素的有机组合，综合考查地球运动的地理意义，并以此进行季节判断、计算时间、分析昼夜长短和正午太阳高度的变化特点等内容。
[常见图示]
全图
1/2图
1/4图
局部图
极点俯视图
侧视图
矩形投影图
公转轨道图
[判读技巧]
1．分清昼夜半球，确定晨线和昏线
(1)晨线：顺地球自转进入昼半球，以西为夜半球，以东为昼半球。
(2)昏线：顺地球自转进入夜半球，以西为昼半球，以东为夜半球。
2．确定地球自转方向
(1)根据地球自转方向判断：北极上空看呈逆时针，南极上空看呈顺时针。
(2)根据晨昏线判断：
说明：①若图中为昏线，为晨线，则地球呈逆时针方向自转，中心为北极点；②若为晨线，为昏线，则地球呈顺时针方向自转，中心为南极点。
3．确定太阳直射点的位置
(1)确定经度：
①根据光照图中已知经线的地方时找到地方时为12时的经线。
②从光照图中直观看出平分昼半球的经线。
(2)确定纬度：
根据与晨昏线相切的纬线的纬度来确定。直射点纬度与该纬线的纬度互余。若与晨昏线相切的纬线的纬度为α，则太阳直射点的纬度为90°－α。
4．确定日期和季节
(1)利用北半球昼夜长短：昼长夜短或北极附近有极昼现象，则为北半球夏半年，反之为冬半年；若昼夜等长，则为春分日或秋分日。
(2)特殊日期的判定：
①晨昏线与经线重合(或晨昏线经过极点)，为3月21日或9月23日前后。
②晨昏线与极圈相切，若北极圈内为夜，则为12月22日前后；若为昼，则为6月22日前后。
③根据晨昏线与经线的斜交关系。
5．确定日出日落
(1)确定时间：
①晨线上的各地同时日出，昏线上的各地同时日落。
②某地经线与晨线交点的地方时，为该地日出地方时；某地经线与昏线交点的地方时为该地日落地方时。
(2)确定方向：
①太阳直射赤道时，即春、秋分日，全球各地(除极点外)，日出正东，日落正西。
②太阳直射点位于北半球时，全球各地(除极昼、极夜地区外)，日出东北，日落西北。
③太阳直射点位于南半球时，全球各地(除极昼、极夜地区外)，日出东南，日落西南。
④正好出现极昼的地方，北半球正北升起，正北落下；南半球正南升起，正南落下。
6．确定地方时
(1)经过赤道与晨线交点的那条经线上的地方时为6时，经过赤道与昏线交点的那条经线上的地方时为18时。
(2)太阳直射点所在经线上的地方时为正午12时，与之相对组成经线圈的那条经线上的地方时为0时(或24时)。
(3)过晨昏线与纬线圈相切点的那条经线的地方时，要么是0时，要么是12时。切点附近出现极昼现象的是0时，切点附近出现极夜现象的是12时。
7．确定昼夜长短
(1)确定昼长和夜长：
光照图中，晨昏线将地球上的纬线分成昼弧和夜弧两部分，昼长等于该纬线昼弧所跨的时间数，夜长等于该纬线夜弧所跨的时间数。
(2)确定昼夜长短：
同一纬线上的各地昼弧(或夜弧)是等长的，若昼弧大于夜弧，则昼长夜短，若昼弧小于夜弧，则昼短夜长。
(3)确定极昼极夜范围：
晨昏线与哪个纬线圈相切，该纬线圈与极点之间的纬度范围内就会出现极昼或极夜现象，南北半球的极昼、极夜现象出现时间正好相反。
8．确定正午太阳高度
太阳直射纬线正午太阳高度为90°，其他各地的正午太阳高度从这条纬线向南北递减。
[应用体验]
[典例] (2014·上海高考)如图为极地投影示意图，图中小虚线圆为极圈，大虚线圆为回归线；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。据此回答(1)～(2)题。
(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
[审题析题] (在“____”上填关键点)
1.从文字材料中获取信息
由“弧线ACB为晨昏线”，可知两侧分别为昼、夜半球。由“AC段为昏线”“C点为晨昏线与极圈的切点”可知“BC段为晨线”，且极圈内发生极昼或极夜。
2.从图表中获取信息
[答案] (1)D (2)C
[对点训练]
2018年3月5日上午9时，第十三届全国人大第一次会议在北京人民大会堂隆重召开。据此回答1～3题。
1．下列四幅光照图(阴影为黑夜，非阴影为白昼)中，与这一天最接近可能是( )
A．① B．②
C．③ D．④
2．此时，新的一天占全球范围的( )
A．二分之一 B．三分之一
C．一半多一点 D．绝大部分
3．图中A点与B点( )
A．日期相同 B．时刻相同
C．昼长相等 D．太阳高度相等
解析：1.D 2.C 3.D 第1题，①③两图都是反映北半球夏半年的光照状况，②图是北半球冬半年的光照图，④图是春、秋分日的光照图。人大会议召开之日为3月5日，最接近春分日，故与④图最接近。第2题，日期分界线是180°经线和0时经线，根据北京时间3月5日上午9时计算出0时经线是15°W，因此全球新的一天占全球范围的一半多一点。第3题，图中A点位于晨线上，是180°经线和赤道的交点，B点为晨昏线与经线的一个交点，晨昏线上的太阳高度为0°；A、B两点经度不同，则时刻不同；纬度不同，则昼长不同；且A点位于日界线上，则日期不同。
(2019·河南许昌五校联考)读下面光照图，回答4～5题。
4．若此时北京时间为9时，则A地经度为( )
A．30°E B．30°W
C．60°E D．60°W
5．此时，赤道上东半球范围内处于夜晚的那一段经度差( )
A．小于90° B．大于90°
C．等于90° D．等于180°
解析：4.A 5.B 第4题，根据图示，自转方向为顺时针，图示区域为南半球，晨线与赤道交点为6时，A地时刻为3时。北京时间为9时，A地时间比北京时间晚6小时，所以A地经度为30°E。第5题，赤道上终年昼夜平分，因赤道上处于夜晚的经度是地方时18时到次日的6时，根据图示，经度应该是105°W向东到75°E，而东半球指从20°W向东到160°E，取二者交集，可得经度差95°。
6．下面两图是同一时刻地球上两区域昼夜分布情况，读图完成下列问题。
(1)图示时刻，太阳直射点的地理坐标是____________。
(2)该日，正午太阳高度随纬度的变化规律是____________________________。
(3)图示季节，下列地理现象正确的是________。
A．北京地区正午树木的影子最短
B．纽约的白昼逐渐变短
C．地中海沿岸地区炎热干燥
D．珠峰雪线海拔达到一年中最低
(4)该日，P、Q两地的夜长大小关系是________________________________，M地昼长为________。
(5)Q地位于M地的________方向。
解析：第(1)题，晨昏线与75°N相切(或者说75°N以北出现极昼现象)，可知太阳直射在15°N上，120°W上地方时为24点，可推知图示时刻太阳直射在60°E上。第(2)题，正午太阳高度由太阳直射点(15°N)向南北两侧递减。第(3)题，图示季节为北半球夏季。地中海地区炎热干燥；珠峰雪线海拔达到一年中最高；北京地区正午树木的影子为一年中相对较短的时期，影子最短时为夏至日；从图上不能确定此时太阳直射点向南移还是向北移。第(4)题，Q地出现极昼现象，夜长小于P地。M地在昏线上，60°E上地方时为12：00，135°E上地方时是17：00，即M地17：00日落，所以M地昼长为10小时。第(5)题，Q地与M地的方向关系，要考虑两地之间的优弧、劣弧问题，根据劣弧确定方向，Q地位于M地的东北方向。
答案：(1)(15°N,60°E)
(2)由15°N向南北两侧递减
(3)C (4)P地夜长较Q地夜长长 10小时
(5)东北
[课时跟踪检测]
北京(约40°N)某中学地理研究性学习小组发现正午日影长短与二十四节气具有一定的相关性，以此制作了简易的二十四节气测量仪，如图所示。据此完成1～3题。
1．制作该测量仪利用的地理基本规律是( )
A．昼夜长短变化规律
B．正午太阳高度变化规律
C．地球公转速度变化规律
D．地球自转速度变化规律
2．如果将测量仪放在哈尔滨测日影，需要改进的是( )
A．增加竹竿的长度
B．改变竹竿与皮尺的角度
C．增加皮尺的长度
D．改变竹竿与皮尺的方位
3．如果图中乙为二分日时太阳光线，则北京二分日正午竿长与其影长的关系为( )
A．竿长与影长相等 B．竿长小于影长
C．竿长大于影长 D．无法判断
解析：1.B 2.C 3.C 第1题，由图可知，二十四节气测量仪是根据竹竿影子长短变化来测量的，利用了正午太阳高度变化的规律。第2题，由于哈尔滨纬度比北京高，正午太阳高度更小，影子更长，为了能够准确测量，应该增加皮尺的长度。两地正午日影都朝向正北，不需要增加竹竿长度，也不需要改变竹竿与皮尺的角度和方位。第3题，北京的纬度大约为40°N，根据正午太阳高度计算公式可知北京在春分日和秋分日正午太阳高度为50°，大于45°，故竿长大于影长。
(2019·沧州质检)沧州市某中学地理实践小组分别于二分二至日正午时刻测量了学校旗杆影子的长短(如图所示)。据此完成4～5题。
4．旗杆影长的变化可以反映太阳直射点的周年运动，下列排序符合该运动规律的是( )
A．甲→乙→丙→丁 B．乙→丁→丙→甲
C．丙→乙→丁→甲 D．丁→甲→丙→乙
5．一年中正午时刻，学校旗杆影子位于旗杆( )
A．正北 B．正南
C．西南 D．西北
解析：4.B 5.A 第4题，正午太阳高度与旗杆影长呈负相关，该地夏至日正午太阳高度角最大，影长最短。根据图中的影长判断，甲影子最长，为冬至日；丁影子最短，为夏至日；乙、丙为春、秋分日。太阳直射点周年运动规律按春夏秋冬的排序，不会出现乙、丙相邻的情况，A、C、D错，B对。第5题，此地位于北回归线以北，一年中正午时刻太阳始终位于正南方，旗杆影子应该位于正北方。
如图示意我国东北地区某校在操场积雪融化期间，测得的某日每隔2小时记录的旗杆影子方向和长度(图中时间均为地方时)。读图，完成6～7题。
6．与图示测量日期最接近的是( )
A．12月22日 B．6月22日
C．3月21日 D．9月23日
7．上述测量结束后一个月内，该旗杆正午的影长将( )
A．逐渐变长 B．逐渐变短
C．先变短后变长 D．先变长后变短
解析：6.C 7.B 第6题，根据图中信息可知，该日日影时间为6时到18时，说明其6时日出，18时日落，为春、秋分日。由题干知处于东北地区积雪融化期间，则推断为春分日。第7题，上述测量结束后一个月内，即从春分日向后推一个月，东北地区正午太阳高度角变大，所以旗杆正午的影长将逐渐变短。
(2019·昆明一模)如图为云南省昆明市(25°N,103°E)某楼盘平面户型图。读图，完成8～9题。
8．三个卧室相比( )
A．主卧室冬暖夏热，采光较差
B．主卧室冬暖夏凉，采光较好
C．次卧室冬暖夏凉，采光较好
D．次卧室冬暖夏热，采光较好
9．正午时分阳光照射进入客厅的面积达到一年中最小值时，下列说法正确的是( )
A．昆明早于北京日出，晚于北京日落
B．巴西高原草木枯黄
C．悉尼日出东南，日落西南
D．地中海沿岸正值雨季
解析：8.B 9.B 第8题，从图中位置看，主卧室朝南，冬暖夏凉，采光较好，A错误、B正确；次卧室朝北，位于阴面，采光较差，C、D错误。选择B。第9题，正午时分阳光照射进入客厅的面积达到一年中最小值时，正午太阳高度角最大，处于夏至日。北京昼长比昆明长，且昆明较北京偏西，昆明晚于北京日出，A错误；巴西高原属于南半球的热带草原气候，此时为干季，草木枯黄，B正确；悉尼日出东北，日落西北，C错误；地中海沿岸夏季炎热干燥，D错误。
如图为山东省某中学教学楼(部分)的顶层示意图。据图完成10～11题。
10．教室以采光好、强光不直接射入为宜，下列教室可能符合此条件的是( )
A．教室1 B．教室2
C．教室3 D．教室4
11．当教室4正午屋内地面光照面积不断增大时，( )
①该地正午太阳高度逐渐减小 ②该地肯定昼短夜长 ③该地昼不断缩短 ④太阳直射点向南移
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①③④
解析：10.B 11.D 第10题，当地位于北回归线以北，正午太阳位于正南，教室1南边有楼梯等阻挡，采光不好；而教室3、4南边没有走廊通道遮挡，正午有强光射入。第11题，教室4正午屋内地面光照面积不断增大时，正午太阳高度不断减小，太阳直射点向南移，该地昼不断缩短。
(2019·湖北四地七校联考)如图所示是北欧的维京人航海时用来指引方向的工具。其原理为将木盘置于盛满水的木桶中，利用木棍影子的变化来确定方向(木棍的高度等于其与凹槽之间的距离)。据此回答12～13题。
12．某月，维京人在北欧海域向西南航行的过程中，木棍的正午影长基本没有变化。该月份最可能是( )
A．2月 B．5月
C．7月 D．12月
13．若该月份木棍的正午影子顶端恰好与凹槽重合，则航线的纬度范围约为( )
A．45°N～58°N B．54°N～60°N
C．58°N～66°N D．63°N～72°N
解析：12.C 13.C 第12题，木棍的正午影长基本没有变化说明船所在纬度与太阳直射点所在纬度的纬度差不变，根据维京人在北欧海域向西南航行可推知，太阳直射点一直南移。结合选项分析，2月、5月太阳直射点一直北移，12月先向南移，后向北移，只有7月符合题意。第13题，根据材料信息“木棍的高度等于其与凹槽之间的距离”可判断，正午太阳高度为45°，利用正午太阳高度的计算公式可求得船所在位置的纬度。正午太阳高度H＝90°－|φ－δ|(其中φ为所求地纬度，δ为太阳直射点纬度)，代入公式后45°＝90°－|φ－δ|，φ＝45°＋δ。据上题分析可知，船航行的时间为7月，太阳直射点的纬度范围大致为13°N～21°N(太阳直射点每月移动约8°)，故航线的纬度范围约为58°N～66°N。
(2019·合肥联考)家住合肥市(32°N，117°E)的王先生准备在小区停车场租一个车位，停车场位置及车位分布如图所示。读图完成14～16题。
14．为了避免汽车被阳光长时间晒，最好租车位( )
A．甲 B．乙
C．丙 D．戊
15．王先生傍晚6：30下班回家，发现车位上仍然有阳光，车影会落在车位( )
A．甲 B．丙
C．丁 D．己
16．王先生的车位一年中被阳光晒的时间最长(不考虑天气状况)的月份可能是( )
A．5月 B．6月
C．7月 D．8月
解析：14.B 15.A 16.B 第14题，根据纬度，在合肥，太阳位于南部天空。根据指向标，2号楼北侧是阴面，结合正午太阳高度可知，甲、乙、丙夏季光照少，丁、戊、己光照多。根据太阳高度的日变化可知，甲、丙光照多，乙光照少，所以为了避免汽车被阳光长时间晒，最好租车位乙。第15题，结合上题分析，王先生选择的车位是乙。傍晚6：30，即18：30，车位上仍然有阳光，说明日落在18：00以后，是夏季，日落西北方向。此时车影朝向东南方向，结合指向标，车影落在车位甲。第16题，不考虑天气状况，王先生的车位一年中被阳光晒的时间最长的月份，应是当地太阳高度最大，白昼最长的时间，即6月。
(2019·江西六校联考)某太阳能设备生产公司，测试新研发的“追日型”太阳能发电设备。聚热板可沿水平方向和竖直方向旋转，使聚热板始终正对太阳，从而提高太阳能利用率。据图回答17～18题。
17．在各城市中，经一年测试，下列测试结论正确的是( )
A．纬度越高的城市，水平旋转角度越大
B．纬度越高的城市，水平旋转角度越小
C．纬度越高的城市，水平旋转角度的年变化幅度越大
D．纬度越高的城市，水平旋转角度的年变化幅度越小
18．在北京测试时，聚热板追日旋转时，下列记录正确的是( )
A．水平旋转速度，夏至日大于冬至日
B．水平旋转速度，夏至日小于冬至日
C．竖直旋转速度，夏至日大于冬至日
D．竖直旋转速度，夏至日小于冬至日
解析：17.C 18.C 第17题，由材料可知，聚热板的水平方向转动主要与太阳东西运动有关，即水平转动角度大小与昼长呈正相关。因纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大，则水平旋转角度的年变化幅度越大，故C正确。第18题，聚热板的水平旋转速度等于一天中太阳在天空中的移动速度，因地球自转速度不变，则水平旋转速度全年相同，故A、B错误。聚热板的竖直旋转速度，取决于太阳高度的变化速度，北京夏至日昼长约为14小时、正午太阳高度约为73.5°，冬至日昼长约为10小时、正午太阳高度约为26.5°，则太阳由0°升起至最高的速度夏至日大于冬至日，故聚热板竖直旋转速度夏至日大于冬至日，即C正确。
(2019·成都九校联考)二十四节气是中国历法的独特创造，几千年来对我国农牧业的发展起了很大推动作用。如图为二十四节气图，读图完成19～20题。
19．下列农事活动中的谚语与“惊蛰”这一节气相吻合的是( )
A．春雷响，农夫闲转忙 B．麦熟一晌，虎口夺粮
C．东风不倒，雨下不小 D．有霜有霜，晚稻受伤
20．有关济南的描述，正确的是( )
A．寒露较清明的夜更短
B．小寒较大寒日出时刻早
C．立春与立冬的正午太阳高度相同
D．夏半年与冬半年时间长度一样
解析：19.A 20.C 第19题，根据二十四节气可知，惊蛰是春分(3月21日)之前的一个节气，进入春季，春雷响，农夫闲转忙与之相符。麦熟一晌反映的是夏季麦子成熟的季节。东风不倒反映的是夏季多雨。有霜有霜，晚稻受伤，反映的是秋季。第20题，寒露在秋分之后，济南昼短夜长，清明在春分之后，济南昼长夜短。小寒较大寒日出时刻晚。立春与立冬刚好对称分布在冬至日的两侧，太阳直射点的纬度相同，所以济南的正午太阳高度相同。由于近日点和远日点地球公转速度不同，夏半年和冬半年时间长度不一样。
一、正午太阳高度及其变化规律
1．太阳高度和正午太阳高度
太阳光线与地平面之间的夹角，叫做太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。
2．正午太阳高度的纬度变化规律
正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(1)夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，如图中折线所示。
(2)冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，如图中折线所示。
(3)春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中折线所示。
3．正午太阳高度的季节变化规律
北半球节气
达最大值的地区
达最小值的地区
夏至
北回归线及其以北各纬度
南半球各纬度
冬至
南回归线及其以南各纬度
北半球各纬度
春、秋分
赤道
南北两极点
二、四季和五带
1．四季更替
(1)四季的成因：一年中昼夜长短和正午太阳高度随季节的变化而变化。
(2)四季的划分：
①天文四季
②北温带许多国家的四季：3、4、5月为春季，依次类推，每三个月为一个季节。
2．五带的划分
(1)五带成因：一年中昼夜长短和正午太阳高度随纬度的变化而变化。
(2)五带划分：
[名师注解]
【注1】 (1)太阳高度角是线面角，正午太阳高度角只是特定时刻(正午12时)的太阳高度角。
(2)正午太阳高度是某地区一天中最大的太阳高度，但不一定是90°。
【联1】 正午时日影朝向
(1)北极点：朝正南。
(2)北回归线～北极点(不包括极点)：朝正北。
(3)南极点：朝正北。
(4)南回归线～南极点(不包括极点)：朝正南。
(5)南、北回归线之间：因太阳直射点不同而出现朝北、或无影子、或朝南。影子朝向取决于该地与太阳直射点的相对位置。
【点】 (1)同一纬线上正午太阳高度相等。
(2)同一日期，距直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。
(3)距离太阳直射点所在纬线越近的地点，正午太阳高度越大。
(4)极点上的正午太阳高度等于直射点的纬度数。
【注2】 特别注意冬、夏至日地球上正午太阳高度出现最大值和最小值的分布地区。(可结合二分二至日太阳高度分布示意图加以理解记忆。)
【联2】 温度带的季节变化
四季更替最明显的是温带。热带地区有阳光直射现象，长夏无冬；寒带地区有极夜现象，长冬无夏，四季更替不明显。
考点一 正午太阳高度的变化规律
1．看直射点的位置，比较正午太阳高度大小
记忆口诀“远小近大”：即距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则越大。
2．看直射点的移动，确定正午太阳高度的变化
记忆口诀“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。如图所示：
3．看区域位置，归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律
回归线之间
正午太阳高度最大值为90°，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值
回归线上
正午太阳高度最大值为90°，一年中只有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值
回归线至极点之间
正午太阳高度最大值小于90°，一年中只有一个正午太阳高度最大值
4．看纬度位置，总结正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。
(2)回归线至极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
[典题精研]
[典例] (2016·上海高考)北京(40°N)某中学高中生开展地理课外活动，在连续三个月内三次测量正午太阳高度角，获得测量的数据(见下表)。据此完成(1)～(2)题。
第一次
第二次
第三次
60°
50°
40°
(1)从第一次到第三次测量期间，该地昼夜长短状况及其变化是( )
A．先昼短夜长，后昼长夜短，昼渐短
B．先昼长夜短，后昼短夜长，夜渐短
C．先昼短夜长，后昼长夜短，夜渐短
D．先昼长夜短，后昼短夜长，昼渐短
(2)三次测量中，其中一次测量的当天，正值( )
A．春分日 B．夏至日
C．秋分日 D．冬至日
[解析] 第(1)题，由资料可知，在连续三个月，该地太阳高度在递减；由公式正午太阳高度＝90°－(当地纬度±直射点的纬度)，第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，北京昼长变化是先昼长夜短，后昼渐短夜渐长，至昼短夜长。第(2)题，第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，说明第二次测量时是当地的秋分日。
[答案] (1)D (2)C
[考题变式]
1．(变设问) 在三次连续测量期间，下列叙述正确的是( )
A．北回归线以北地区正午太阳高度先变小后变大
B．赤道上的正午太阳高度先变大后变小
C．南回归线以南的地区正午太阳高度先变大后变小
D．北极点周围的极昼范围先变小后变大
解析：选B 根据北京的正午太阳高度变化可知太阳直射点从10°N向南至10°S，故北回归线以北地区正午太阳高度一直变小；赤道上先变大后变小；南回归线以南的地区一直变大；北极点周围的极昼范围变小，且出现极夜现象。故选B。
2．(变题型) 第一次测量正午太阳高度时太阳直射点的纬度位置是________________；由第一次到第二次测量期间，第一次测量时太阳直射点至北回归线之间太阳高度变化规律是__________；赤道至南极圈太阳高度变化规律是________。
解析：第一次测量正午太阳高度角为60°，测量地位于40°N，故太阳直射10°N。从第一次测量到第二次测量期间，太阳直射点由10°N移至赤道，故在此期间10°N～23°26′N之间太阳高度逐渐变小；赤道至南极圈太阳高度逐渐变大。
答案：10°N 逐渐变小 逐渐变大
[集训冲关]
(2014·全国卷Ⅱ·节选)总部位于江苏徐州(约34°N,117°E)的某企业承接了甲国(如图)价值7.446亿美元的工程机械订单。读图，完成下题。
1．2011年6月21日，该定单的首批产品从徐州发货。这一日，徐州与甲国首都相比( )
A．徐州的正午太阳高度较高
B．徐州的白昼较短
C．两地正午物影方向相同
D．两地日出方位角相同解析：
解析：选A 6月21日，太阳直射点位于北回归线附近，徐州（约34°N）比甲国首都（约10°N）更靠近北回归线，因此徐州的正午太阳高度比甲国首都高，故A对；由于太阳直射北半球，越往北白昼越长，因此徐州的白昼较长，故B错；甲国首都与徐州此日分别位于太阳直射纬线的南北两侧，因此两地正午物影方向相反，故C错；两地虽然都日出东北，但纬度较高的徐州日出方位角较大，故D错。
2．(2019·大连联考)如图为6月22日与12月22日地球表面四地正午太阳高度。四地自北向南排列，依次是( )
A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丙、丁、乙
C．丁、乙、丙、甲 D．甲、丙、乙、丁
解析：选D 图中丙地夏至日的正午太阳高度为90°，说明丙地在23°26′N上；乙地冬至日正午太阳高度大于夏至日，且冬至日正午太阳高度接近90°，推断出乙地在0°～23°26′S之间且接近23°26′S；甲地夏至日正午太阳高度大于冬至日，且冬至日正午太阳高度很小(低于10°)，得出甲地在23°26′N以北，66°34′N以南；同理推出丁地在23°26′S以南，66°34′S以北。所以四地自北向南依次为：甲、丙、乙、丁。
如图示意拍摄爱好者于秋分日某时刻拍摄的我国东北某市(约45°N)街道景观(图示骑行者连带电动车的高度与日影等长)。读图，完成3～4题。
3．此时，图中骑行者的前进方向为( )
A．正东 B．正西
C．正南 D．正北
4．一个月后的此时刻，南极极点所在的标志——南极柱的影子指向( )
A．正南 B．东北
C．东南 D．正北
解析：3.B 4.D 第3题，秋分日，太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算公式可以推算出该市(约45°N)的正午太阳高度等于45°；又根据材料信息“图示骑行者连带电动车的高度与日影等长”可知此时当地太阳高度是45°，即此时是当地正午时刻(地方时12点)，东北地区正午时日影朝向正北，所以骑行者的前进方向为正西。选B。第4题，一个月后，太阳直射点位于南半球，南极点出现极昼，南极柱全天影子皆朝正北。选D。
(2019·山西晋中示范校模拟)读某地某时间段正午物影变化示意图，完成5～6题。
5．图中N点日期可能为( )
A．6月7日前后 B．8月9日前后
C．9月10日前后 D．2月3日前后
6．该地纬度最可能为( )
A．23°26′S B．11°34′S
C．11°34′N D．23°26′N
解析：5.B 6.C 第5题，图中N点正午物影长度为0，说明N点时刻太阳直射该地。据图可知，该时间段该地有两次太阳直射现象，且两次太阳直射的日期与夏至日的间隔天数相同，由M点日期为5月5日可知，N点日期可能为8月9日前后，B对。第6题，结合上题分析可知，该地有两次太阳直射现象，排除A、D，日期分别为5月5日和8月9日前后，据此可判定该地位于赤道和北回归线之间，但不在赤道上，C对。
考点二 正午太阳高度的计算与应用
(一)正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
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。如图所示：
当太阳直射B点(10°N)时：
A点(40°N)正午太阳高度：
H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。
C点(23°26′S)正午太阳高度：
H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
(二)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，如果知道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，物体的影子缩短为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
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，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角互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳。
[典题精研]
[典例] (2014·全国卷Ⅰ·节选)太阳能光热电站(如图)通过数以十万计的反光板聚焦太阳能，给高塔顶端的锅炉加热，产生蒸汽，驱动发电机发电。若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则( )
A．春、秋分日P＝0 B．夏至日P＝1
C．全年P<1 D．冬至日P>1
[解析] 由题干可知，塔身正午影长与塔高的比值为P，北回归线夏至日的正午太阳高度为90°，塔身影长为0，所以P＝0，而春、秋分日P值不可能为0；冬至日北回归线的正午太阳高度达一年中最小值，为43°08′，所以P大于1；当正午太阳高度大于45°时，P小于1。
[答案] D
[考题变式]
1．(变设问) 若该太阳能光热电站的高塔正午影长与塔高的比值P＝1时，则太阳直射( )
A．21°34′N B．23°26′S
C．21°34′S D．20°34′S
解析：选C 若P＝1，则北回归线上的正午太阳高度为45°，根据H＝90°－直射点纬度和所求地点纬度差，可知此时太阳直射21°34′S。
2．(变题型) 高塔正午影长最长时的日期是________日，从春分日至夏至日期间，高塔正午影长的变化规律是____________________________________________。
解析：高塔正午影长最长时一年中太阳高度角最小，说明太阳直射南回归线，此时为冬至日。从春分日至夏至日期间，正午太阳高度角逐渐变大，夏至日时达到最大为90°，故该期间影长逐渐变短，夏至日时为0。
答案：冬至 逐渐变短，夏至日时变为0。
[集训冲关]
(2016·江苏高考)住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。如图为华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图。读图，回答1～2题。
1．仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是( )
A．① B．②
C．③ D．④
2．为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
解析：1.C 2.D 第1题，读图可知，太阳能热水器朝向的一侧，应为向阳的一侧，即南面。我国华北地区，冬季气候寒冷，盛行偏北风，为更好地采光，其南面应种植落叶阔叶树，为更好地挡风，北面应种植常绿针叶树。①②④南面均有常绿针叶树，影响采光，排除；③南面种植的是落叶阔叶树，北面种植的是常绿针叶树，符合要求。故选C项。第2题，太阳能利用效果最佳时，热水器集热板应与太阳光线垂直。根据图中太阳能热水器安装的角度判读可知，①③图太阳能热水器使用效果最佳时，太阳直射北半球，为华北地区的夏半年。②图使用效果最佳时，太阳直射赤道，为华北地区的春季或秋季；④图使用效果最佳时，太阳直射南半球，为华北地区的冬季。故选D项。
(2019·天津十二校联考)天津王先生的家在一个高层建筑的二楼，令他烦恼的是，因为南楼遮挡，寒冬的正午直到1月16日阳光才能照射进阳台。朋友李先生家的顶楼阳台则没有这样的烦恼，但为了更好地晾晒衣服，李先生家的伸缩式晾衣架的高度在不同季节还需调整。据此回答3～4题。
3．王先生家的阳台正午时分每年没有阳光射入的时间大约为( )
A．18天 B．36天
C．25天 D．50天
4．与上海的同等情况相比较，李先生家正午时悬挂晾衣架的绳索长度( )
A．冬季长，夏季短 B．冬季长，夏季长
C．冬季短，夏季长 D．冬季短，夏季短
解析：3.D 4.D 第3题，正午太阳高度越小，南楼产生的影子越长，北楼被遮挡的时间越长。由材料分析可知，王先生家在冬季的正午直到1月16日阳光才能照射进阳台，根据太阳直射点的回归运动可知，12月22日前后，太阳直射南回归线，天津正午太阳高度最小，之后逐渐变大，1月16日距离12月22日相差25日，在12月22日之前的25天内，也没有阳光照射进王先生家的阳台，即一共50天左右。第4题，上海的纬度较天津的低，因此冬季和夏季的正午太阳高度都较天津的大，物体影子较短，室内光照面积较小，所以在晾晒衣物时，相同情况下晾衣竿的高度可以低一点，绳索则需要长一点，因此，天津李先生家正午时悬挂晾衣架的绳索长度较短。
如图为某小区甲、乙两楼的位置示意图，读图回答5～6题。
5．若该图为南京某小区的楼房分布，为了使住宅楼一楼正午也始终有阳光照射，最好的观察日期是( )
A．春分日 B．夏至日
C．秋分日 D．冬至日
6．甲楼房位于北纬21°34′，欲在乙处建一新楼，如保证乙楼房全年采光充分，甲、乙楼距X最少应是( )
A．10 m B．15 m
C．20 m D．25 m
解析：5.D 6.C 第5题，一年中正午都有太阳光照射，只需保证正午太阳高度最小时有太阳照射就好，南京位于北半球，冬至日正午太阳高度最小。第6题，保证乙楼全年采光充分即正午太阳高度最小时(冬至日)可以采光，冬至日当地正午太阳高度＝90°－|21°34′＋23°26′|＝45°，由图可知甲楼高20 m，故甲、乙楼距X最少应是20 m。
光照图的综合判读
地球光照图常借用某时的昼夜分布状况，依靠一些特殊的点、线、面等要素的有机组合，综合考查地球运动的地理意义，并以此进行季节判断、计算时间、分析昼夜长短和正午太阳高度的变化特点等内容。
[常见图示]
全图
1/2图
1/4图
局部图
极点俯视图
侧视图
矩形投影图
公转轨道图
[判读技巧]
1．分清昼夜半球，确定晨线和昏线
(1)晨线：顺地球自转进入昼半球，以西为夜半球，以东为昼半球。
(2)昏线：顺地球自转进入夜半球，以西为昼半球，以东为夜半球。
2．确定地球自转方向
(1)根据地球自转方向判断：北极上空看呈逆时针，南极上空看呈顺时针。
(2)根据晨昏线判断：
说明：①若图中为昏线，为晨线，则地球呈逆时针方向自转，中心为北极点；②若为晨线，为昏线，则地球呈顺时针方向自转，中心为南极点。
3．确定太阳直射点的位置
(1)确定经度：
①根据光照图中已知经线的地方时找到地方时为12时的经线。
②从光照图中直观看出平分昼半球的经线。
(2)确定纬度：
根据与晨昏线相切的纬线的纬度来确定。直射点纬度与该纬线的纬度互余。若与晨昏线相切的纬线的纬度为α，则太阳直射点的纬度为90°－α。
4．确定日期和季节
(1)利用北半球昼夜长短：昼长夜短或北极附近有极昼现象，则为北半球夏半年，反之为冬半年；若昼夜等长，则为春分日或秋分日。
(2)特殊日期的判定：
①晨昏线与经线重合(或晨昏线经过极点)，为3月21日或9月23日前后。
②晨昏线与极圈相切，若北极圈内为夜，则为12月22日前后；若为昼，则为6月22日前后。
③根据晨昏线与经线的斜交关系。
5．确定日出日落
(1)确定时间：
①晨线上的各地同时日出，昏线上的各地同时日落。
②某地经线与晨线交点的地方时，为该地日出地方时；某地经线与昏线交点的地方时为该地日落地方时。
(2)确定方向：
①太阳直射赤道时，即春、秋分日，全球各地(除极点外)，日出正东，日落正西。
②太阳直射点位于北半球时，全球各地(除极昼、极夜地区外)，日出东北，日落西北。
③太阳直射点位于南半球时，全球各地(除极昼、极夜地区外)，日出东南，日落西南。
④正好出现极昼的地方，北半球正北升起，正北落下；南半球正南升起，正南落下。
6．确定地方时
(1)经过赤道与晨线交点的那条经线上的地方时为6时，经过赤道与昏线交点的那条经线上的地方时为18时。
(2)太阳直射点所在经线上的地方时为正午12时，与之相对组成经线圈的那条经线上的地方时为0时(或24时)。
(3)过晨昏线与纬线圈相切点的那条经线的地方时，要么是0时，要么是12时。切点附近出现极昼现象的是0时，切点附近出现极夜现象的是12时。
7．确定昼夜长短
(1)确定昼长和夜长：
光照图中，晨昏线将地球上的纬线分成昼弧和夜弧两部分，昼长等于该纬线昼弧所跨的时间数，夜长等于该纬线夜弧所跨的时间数。
(2)确定昼夜长短：
同一纬线上的各地昼弧(或夜弧)是等长的，若昼弧大于夜弧，则昼长夜短，若昼弧小于夜弧，则昼短夜长。
(3)确定极昼极夜范围：
晨昏线与哪个纬线圈相切，该纬线圈与极点之间的纬度范围内就会出现极昼或极夜现象，南北半球的极昼、极夜现象出现时间正好相反。
8．确定正午太阳高度
太阳直射纬线正午太阳高度为90°，其他各地的正午太阳高度从这条纬线向南北递减。
[应用体验]
[典例] (2014·上海高考)如图为极地投影示意图，图中小虚线圆为极圈，大虚线圆为回归线；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。据此回答(1)～(2)题。
(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
[审题析题] (在“____”上填关键点)
1.从文字材料中获取信息
由“弧线ACB为晨昏线”，可知两侧分别为昼、夜半球。由“AC段为昏线”“C点为晨昏线与极圈的切点”可知“BC段为晨线”，且极圈内发生极昼或极夜。
2.从图表中获取信息
[答案] (1)D (2)C
[对点训练]
2018年3月5日上午9时，第十三届全国人大第一次会议在北京人民大会堂隆重召开。据此回答1～3题。
1．下列四幅光照图(阴影为黑夜，非阴影为白昼)中，与这一天最接近可能是( )
A．① B．②
C．③ D．④
2．此时，新的一天占全球范围的( )
A．二分之一 B．三分之一
C．一半多一点 D．绝大部分
3．图中A点与B点( )
A．日期相同 B．时刻相同
C．昼长相等 D．太阳高度相等
解析：1.D 2.C 3.D 第1题，①③两图都是反映北半球夏半年的光照状况，②图是北半球冬半年的光照图，④图是春、秋分日的光照图。人大会议召开之日为3月5日，最接近春分日，故与④图最接近。第2题，日期分界线是180°经线和0时经线，根据北京时间3月5日上午9时计算出0时经线是15°W，因此全球新的一天占全球范围的一半多一点。第3题，图中A点位于晨线上，是180°经线和赤道的交点，B点为晨昏线与经线的一个交点，晨昏线上的太阳高度为0°；A、B两点经度不同，则时刻不同；纬度不同，则昼长不同；且A点位于日界线上，则日期不同。
(2019·河南许昌五校联考)读下面光照图，回答4～5题。
4．若此时北京时间为9时，则A地经度为( )
A．30°E B．30°W
C．60°E D．60°W
5．此时，赤道上东半球范围内处于夜晚的那一段经度差( )
A．小于90° B．大于90°
C．等于90° D．等于180°
解析：4.A 5.B 第4题，根据图示，自转方向为顺时针，图示区域为南半球，晨线与赤道交点为6时，A地时刻为3时。北京时间为9时，A地时间比北京时间晚6小时，所以A地经度为30°E。第5题，赤道上终年昼夜平分，因赤道上处于夜晚的经度是地方时18时到次日的6时，根据图示，经度应该是105°W向东到75°E，而东半球指从20°W向东到160°E，取二者交集，可得经度差95°。
6．下面两图是同一时刻地球上两区域昼夜分布情况，读图完成下列问题。
(1)图示时刻，太阳直射点的地理坐标是____________。
(2)该日，正午太阳高度随纬度的变化规律是____________________________。
(3)图示季节，下列地理现象正确的是________。
A．北京地区正午树木的影子最短
B．纽约的白昼逐渐变短
C．地中海沿岸地区炎热干燥
D．珠峰雪线海拔达到一年中最低
(4)该日，P、Q两地的夜长大小关系是________________________________，M地昼长为________。
(5)Q地位于M地的________方向。
解析：第(1)题，晨昏线与75°N相切(或者说75°N以北出现极昼现象)，可知太阳直射在15°N上，120°W上地方时为24点，可推知图示时刻太阳直射在60°E上。第(2)题，正午太阳高度由太阳直射点(15°N)向南北两侧递减。第(3)题，图示季节为北半球夏季。地中海地区炎热干燥；珠峰雪线海拔达到一年中最高；北京地区正午树木的影子为一年中相对较短的时期，影子最短时为夏至日；从图上不能确定此时太阳直射点向南移还是向北移。第(4)题，Q地出现极昼现象，夜长小于P地。M地在昏线上，60°E上地方时为12：00，135°E上地方时是17：00，即M地17：00日落，所以M地昼长为10小时。第(5)题，Q地与M地的方向关系，要考虑两地之间的优弧、劣弧问题，根据劣弧确定方向，Q地位于M地的东北方向。
答案：(1)(15°N,60°E)
(2)由15°N向南北两侧递减
(3)C (4)P地夜长较Q地夜长长 10小时
(5)东北
[课时跟踪检测]
北京(约40°N)某中学地理研究性学习小组发现正午日影长短与二十四节气具有一定的相关性，以此制作了简易的二十四节气测量仪，如图所示。据此完成1～3题。
1．制作该测量仪利用的地理基本规律是( )
A．昼夜长短变化规律
B．正午太阳高度变化规律
C．地球公转速度变化规律
D．地球自转速度变化规律
2．如果将测量仪放在哈尔滨测日影，需要改进的是( )
A．增加竹竿的长度
B．改变竹竿与皮尺的角度
C．增加皮尺的长度
D．改变竹竿与皮尺的方位
3．如果图中乙为二分日时太阳光线，则北京二分日正午竿长与其影长的关系为( )
A．竿长与影长相等 B．竿长小于影长
C．竿长大于影长 D．无法判断
解析：1.B 2.C 3.C 第1题，由图可知，二十四节气测量仪是根据竹竿影子长短变化来测量的，利用了正午太阳高度变化的规律。第2题，由于哈尔滨纬度比北京高，正午太阳高度更小，影子更长，为了能够准确测量，应该增加皮尺的长度。两地正午日影都朝向正北，不需要增加竹竿长度，也不需要改变竹竿与皮尺的角度和方位。第3题，北京的纬度大约为40°N，根据正午太阳高度计算公式可知北京在春分日和秋分日正午太阳高度为50°，大于45°，故竿长大于影长。
(2019·沧州质检)沧州市某中学地理实践小组分别于二分二至日正午时刻测量了学校旗杆影子的长短(如图所示)。据此完成4～5题。
4．旗杆影长的变化可以反映太阳直射点的周年运动，下列排序符合该运动规律的是( )
A．甲→乙→丙→丁 B．乙→丁→丙→甲
C．丙→乙→丁→甲 D．丁→甲→丙→乙
5．一年中正午时刻，学校旗杆影子位于旗杆( )
A．正北 B．正南
C．西南 D．西北
解析：4.B 5.A 第4题，正午太阳高度与旗杆影长呈负相关，该地夏至日正午太阳高度角最大，影长最短。根据图中的影长判断，甲影子最长，为冬至日；丁影子最短，为夏至日；乙、丙为春、秋分日。太阳直射点周年运动规律按春夏秋冬的排序，不会出现乙、丙相邻的情况，A、C、D错，B对。第5题，此地位于北回归线以北，一年中正午时刻太阳始终位于正南方，旗杆影子应该位于正北方。
如图示意我国东北地区某校在操场积雪融化期间，测得的某日每隔2小时记录的旗杆影子方向和长度(图中时间均为地方时)。读图，完成6～7题。
6．与图示测量日期最接近的是( )
A．12月22日 B．6月22日
C．3月21日 D．9月23日
7．上述测量结束后一个月内，该旗杆正午的影长将( )
A．逐渐变长 B．逐渐变短
C．先变短后变长 D．先变长后变短
解析：6.C 7.B 第6题，根据图中信息可知，该日日影时间为6时到18时，说明其6时日出，18时日落，为春、秋分日。由题干知处于东北地区积雪融化期间，则推断为春分日。第7题，上述测量结束后一个月内，即从春分日向后推一个月，东北地区正午太阳高度角变大，所以旗杆正午的影长将逐渐变短。
(2019·昆明一模)如图为云南省昆明市(25°N,103°E)某楼盘平面户型图。读图，完成8～9题。
8．三个卧室相比( )
A．主卧室冬暖夏热，采光较差
B．主卧室冬暖夏凉，采光较好
C．次卧室冬暖夏凉，采光较好
D．次卧室冬暖夏热，采光较好
9．正午时分阳光照射进入客厅的面积达到一年中最小值时，下列说法正确的是( )
A．昆明早于北京日出，晚于北京日落
B．巴西高原草木枯黄
C．悉尼日出东南，日落西南
D．地中海沿岸正值雨季
解析：8.B 9.B 第8题，从图中位置看，主卧室朝南，冬暖夏凉，采光较好，A错误、B正确；次卧室朝北，位于阴面，采光较差，C、D错误。选择B。第9题，正午时分阳光照射进入客厅的面积达到一年中最小值时，正午太阳高度角最大，处于夏至日。北京昼长比昆明长，且昆明较北京偏西，昆明晚于北京日出，A错误；巴西高原属于南半球的热带草原气候，此时为干季，草木枯黄，B正确；悉尼日出东北，日落西北，C错误；地中海沿岸夏季炎热干燥，D错误。
如图为山东省某中学教学楼(部分)的顶层示意图。据图完成10～11题。
10．教室以采光好、强光不直接射入为宜，下列教室可能符合此条件的是( )
A．教室1 B．教室2
C．教室3 D．教室4
11．当教室4正午屋内地面光照面积不断增大时，( )
①该地正午太阳高度逐渐减小 ②该地肯定昼短夜长 ③该地昼不断缩短 ④太阳直射点向南移
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①③④
解析：10.B 11.D 第10题，当地位于北回归线以北，正午太阳位于正南，教室1南边有楼梯等阻挡，采光不好；而教室3、4南边没有走廊通道遮挡，正午有强光射入。第11题，教室4正午屋内地面光照面积不断增大时，正午太阳高度不断减小，太阳直射点向南移，该地昼不断缩短。
(2019·湖北四地七校联考)如图所示是北欧的维京人航海时用来指引方向的工具。其原理为将木盘置于盛满水的木桶中，利用木棍影子的变化来确定方向(木棍的高度等于其与凹槽之间的距离)。据此回答12～13题。
12．某月，维京人在北欧海域向西南航行的过程中，木棍的正午影长基本没有变化。该月份最可能是( )
A．2月 B．5月
C．7月 D．12月
13．若该月份木棍的正午影子顶端恰好与凹槽重合，则航线的纬度范围约为( )
A．45°N～58°N B．54°N～60°N
C．58°N～66°N D．63°N～72°N
解析：12.C 13.C 第12题，木棍的正午影长基本没有变化说明船所在纬度与太阳直射点所在纬度的纬度差不变，根据维京人在北欧海域向西南航行可推知，太阳直射点一直南移。结合选项分析，2月、5月太阳直射点一直北移，12月先向南移，后向北移，只有7月符合题意。第13题，根据材料信息“木棍的高度等于其与凹槽之间的距离”可判断，正午太阳高度为45°，利用正午太阳高度的计算公式可求得船所在位置的纬度。正午太阳高度H＝90°－|φ－δ|(其中φ为所求地纬度，δ为太阳直射点纬度)，代入公式后45°＝90°－|φ－δ|，φ＝45°＋δ。据上题分析可知，船航行的时间为7月，太阳直射点的纬度范围大致为13°N～21°N(太阳直射点每月移动约8°)，故航线的纬度范围约为58°N～66°N。
(2019·合肥联考)家住合肥市(32°N，117°E)的王先生准备在小区停车场租一个车位，停车场位置及车位分布如图所示。读图完成14～16题。
14．为了避免汽车被阳光长时间晒，最好租车位( )
A．甲 B．乙
C．丙 D．戊
15．王先生傍晚6：30下班回家，发现车位上仍然有阳光，车影会落在车位( )
A．甲 B．丙
C．丁 D．己
16．王先生的车位一年中被阳光晒的时间最长(不考虑天气状况)的月份可能是( )
A．5月 B．6月
C．7月 D．8月
解析：14.B 15.A 16.B 第14题，根据纬度，在合肥，太阳位于南部天空。根据指向标，2号楼北侧是阴面，结合正午太阳高度可知，甲、乙、丙夏季光照少，丁、戊、己光照多。根据太阳高度的日变化可知，甲、丙光照多，乙光照少，所以为了避免汽车被阳光长时间晒，最好租车位乙。第15题，结合上题分析，王先生选择的车位是乙。傍晚6：30，即18：30，车位上仍然有阳光，说明日落在18：00以后，是夏季，日落西北方向。此时车影朝向东南方向，结合指向标，车影落在车位甲。第16题，不考虑天气状况，王先生的车位一年中被阳光晒的时间最长的月份，应是当地太阳高度最大，白昼最长的时间，即6月。
(2019·江西六校联考)某太阳能设备生产公司，测试新研发的“追日型”太阳能发电设备。聚热板可沿水平方向和竖直方向旋转，使聚热板始终正对太阳，从而提高太阳能利用率。据图回答17～18题。
17．在各城市中，经一年测试，下列测试结论正确的是( )
A．纬度越高的城市，水平旋转角度越大
B．纬度越高的城市，水平旋转角度越小
C．纬度越高的城市，水平旋转角度的年变化幅度越大
D．纬度越高的城市，水平旋转角度的年变化幅度越小
18．在北京测试时，聚热板追日旋转时，下列记录正确的是( )
A．水平旋转速度，夏至日大于冬至日
B．水平旋转速度，夏至日小于冬至日
C．竖直旋转速度，夏至日大于冬至日
D．竖直旋转速度，夏至日小于冬至日
解析：17.C 18.C 第17题，由材料可知，聚热板的水平方向转动主要与太阳东西运动有关，即水平转动角度大小与昼长呈正相关。因纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大，则水平旋转角度的年变化幅度越大，故C正确。第18题，聚热板的水平旋转速度等于一天中太阳在天空中的移动速度，因地球自转速度不变，则水平旋转速度全年相同，故A、B错误。聚热板的竖直旋转速度，取决于太阳高度的变化速度，北京夏至日昼长约为14小时、正午太阳高度约为73.5°，冬至日昼长约为10小时、正午太阳高度约为26.5°，则太阳由0°升起至最高的速度夏至日大于冬至日，故聚热板竖直旋转速度夏至日大于冬至日，即C正确。
(2019·成都九校联考)二十四节气是中国历法的独特创造，几千年来对我国农牧业的发展起了很大推动作用。如图为二十四节气图，读图完成19～20题。
19．下列农事活动中的谚语与“惊蛰”这一节气相吻合的是( )
A．春雷响，农夫闲转忙 B．麦熟一晌，虎口夺粮
C．东风不倒，雨下不小 D．有霜有霜，晚稻受伤
20．有关济南的描述，正确的是( )
A．寒露较清明的夜更短
B．小寒较大寒日出时刻早
C．立春与立冬的正午太阳高度相同
D．夏半年与冬半年时间长度一样
解析：19.A 20.C 第19题，根据二十四节气可知，惊蛰是春分(3月21日)之前的一个节气，进入春季，春雷响，农夫闲转忙与之相符。麦熟一晌反映的是夏季麦子成熟的季节。东风不倒反映的是夏季多雨。有霜有霜，晚稻受伤，反映的是秋季。第20题，寒露在秋分之后，济南昼短夜长，清明在春分之后，济南昼长夜短。小寒较大寒日出时刻晚。立春与立冬刚好对称分布在冬至日的两侧，太阳直射点的纬度相同，所以济南的正午太阳高度相同。由于近日点和远日点地球公转速度不同，夏半年和冬半年时间长度不一样。
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