2024版高考地理一轮总复习第1章宇宙中的地球第6节地球的公转及其地理意义教师用书

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。

图1　　　　图2　　　　图3

(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

(2022·广州模拟)小明旅游时看到了北回归线标志塔(如图)，其后搜集到如下资料：黄赤交角在不断变化，现阶段每100年减小47″；1984年开始启用黄赤交角数值23°26′。据此完成(1)～(2)题。

(1)现阶段黄赤交角的变化会导致每年(　　)

A．北回归线南移约14.5厘米

B．北回归线北移约14.5米

C．南回归线南移约14.5厘米

D．南回归线北移约14.5米

(2)回归线位置移动产生的影响是(　　)

A．地球上的地理坐标发生变化

B．地球的极点位置向赤道移动

C．温带昼夜长短年内变幅减小

D．各地最大正午太阳高度变小

【思维培养】

【我的解答】(1)D　(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(　D　)

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(　D　)

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

考向2　日出、日落方位的判断

(2023·重庆模拟)2021年7月2日，重庆某摄影师拍摄了一张“大佛悬日”景观照片(下图)。日落时太阳悬挂于大佛寺长江大桥桥塔正中间，呈现一幅壮观的“悬日”景象。据此完成 3～4题。

3．判断该长江大桥的大致走向是(　　)

A．东西走向   

B．南北走向

C．东北－西南走向   

D．西北－东南走向

4．该景象下一次出现时，下列古诗词描述我国的物候现象最可信的是(　　)

A．时雨及芒种，四野皆插秧

B．露从今夜白，月是故乡明

C．渭城朝雨浥轻尘，客舍青青柳色新

D．燕山雪花大如席，片片吹落轩辕台

3．D　4．A　解析：第3题，2021年7月2日为北半球的夏季，太阳直射北半球，太阳从东北升起、西北落下。由材料信息“日落时太阳悬挂于大佛寺长江大桥桥塔正中间”可知，该长江大桥的大致走向是西北—东南走向。第4题，由上题分析可知，该长江大桥的大致走向是西北—东南走向，当日出东南或日落西北时，会出现此“大佛悬日”景观，且日出东南时的太阳高度与日落西北时的太阳高度相等，则两个日期关于夏至日(6月22日前后)对称。日落西北的日期为7月2日，则与其关于夏至日对称的日期是6月12日。“时雨及芒种，四野皆插秧”指的是芒种节气，一般在6月5—7日；“露从今夜白，月是故乡明”指的是白露节气，一般在9月7—9日；“渭城朝雨浥轻尘，客舍青青柳色新”指的是清明节气，一般是在4月5日前后；“燕山雪花大如席，片片吹落轩辕台”指的是大雪节气，一般在12月6—8日。

考点三　正午太阳高度的变化

(2022·浙江6月卷)我国某中学生在学校附近通过天文观测，绘制出北极星光线与正午太阳光线之间夹角α的年变化曲线，下图为该曲线示意图。据此完成(1)～(2)题。

(1)符合“昼变短，夜比昼长”条件的时段是(　　)

A．甲至乙 B．乙至丙

C．丙至丁   D．丁至戊

(2)丙日，对应的北极星光线和正午太阳光线位置关系正确的是(　　)

A．① B．②

C．③ D．④

【思维培养】

【我的解答】(1)D　(2)C

　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。太阳能热水器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，可以得出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1)。他通过观测广场石柱影子的长度和方向(图2)，确定了平面图的指向标。据此完成1～2题。

图1　　　　　　　　　　图2

1．该广场平面图的指向标应该是(　B　)

A　　 　B　　C　　　D

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(　C　)

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

考向2　正午太阳高度的应用

2022年某楼盘(32°N，121°E)开盘销售已封顶的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，正午底楼无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′；再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50×tan 34°34′＝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；再由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。

六　地球的公转及其地理意义

(建议用时：40分钟)

一、选择题

山西陶寺古观象台由13根夯土柱组成，呈圆弧形排列。古人从观测点通过土柱狭缝观测日出方位，可确定节气，安排农耕。考古队员在原址复制模型进行观测，从第2个狭缝看到日出为冬至日，从第12个狭缝看到日出为夏至日。下图为某日考古队员在观测点拍摄的日出景观。据此完成1～2题。

1．图示日期最接近(　　)

A．1月27日   B．4月27日

C．7月27日   D．10月27日

2．此时，考古队员的身影朝向(　　)

A．东南方   B．西南方

C．东北方   D．西北方

1．A　2．D　解析：第1题，根据材料“古人从观测点通过土柱狭缝观测日出方位”可知，图片正中部前方，即观测点中部土柱狭缝大致朝向正东，通过方位判读可知，图中左侧为东北方位，右侧为东南方位，北半球冬至日日出东南，则材料中“从第2个狭缝看到日出为冬至日”的第2个狭缝为图中右边第二条狭缝，同理，北半球夏至日日出东北，从第12个狭缝看到日出为夏至日，则第12个狭缝为图中右边第十二条狭缝，即左边第一条狭缝为夏至日日出方位。读图可知，第2个狭缝到第12个狭缝相差了10个狭缝，时间从冬至到夏至相差约180天，一个狭缝相差约18天，由于与冬至日对称的时间有两个，从第二条缝的12月22日前后向前推2个狭缝的时间也就是36天，大约为11月17日前后，向后推36天，时间约为1月27日，A正确。第2题，根据物影朝向与太阳方位相反可知，此时为1月27日，太阳直射南半球，全球除极昼极夜地区之外，日出东南，所以考古队员的身影朝向西北方，D正确。

(2022·广东卷)2021年10月16日，神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，将我国3名航天员顺利送入距离地表约400千米的中国空间站。2022年4月16日，航天员安全返回地球。据此完成3～4题。

3．符合航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度大小变化的是(　　)

①　　　　　　　　　②

③　　　　　　　　　④

A．① B．②

C．③ D．④

4．驻留期间，酒泉卫星发射中心发射塔与广州市区广州塔两地每天正午太阳高度的差值(　　)

A．先变大后变小   B．先变小后变大

C．持续不断变大   D．始终保持不变

3．A　4．D　解析：第3题，结合地球公转运动的速度变化特点可知，地球在远日点附近时(7月初)，公转速度最慢；在近日点附近时(1月初)，公转速度最快；地球由近日点到远日点移动过程中公转速度逐渐减慢，反之，则逐渐加快。航天员在空间站驻留期间为10月16日至次年4月16日，此期间地球公转速度先增大、后减小。我国的空间站伴随地球绕日公转，公转的角速度随着日地距离的变化而改变。因此空间站绕太阳运动角速度的变化也是先增大、后减小。综上，①符合，A项正确。第4题，航天员在空间站驻留期间为10月16日至次年4月16日，此期间太阳直射点均位于酒泉和广州市区以南，因此酒泉正午太阳高度H1＝90°－酒泉纬度与太阳直射点纬度差，广州正午太阳高度H2＝90°－广州纬度与太阳直射点纬度差，两地正午太阳高度差值ΔH＝H2－H1，经计算可知，ΔH＝酒泉纬度－广州纬度。两地地理纬度不会发生变化，因此驻留期间两地正午太阳高度差值保持不变。

小明在自家朝南的外墙壁上自制了一个“墙壁钟表”，架设了与地轴平行的杆子，其日影可用于日常计时，而且还能装饰墙面。下图为其设计的结构图。据此完成5～6题。

5．该地可能位于我国(　　)

A．成都    B．兰州 

C．哈尔滨   D．杭州

6．小明在垂直线上标记了刻度，一年中正午杆子端点的影子会在OP间移动，当其落在OP中点时，该日北半球(　　)

A．昼夜等长   B．昼长夜短

C．昼短夜长   D．昼长增加

5．A　6．B　解析：第5题，由于杆子与地轴平行，安装在朝南的墙壁上，墙壁与地面垂直，那么杆子与当地(地面)水平线的夹角就是当地地理纬度。图中杆子与当地(地面)水平线的夹角大约为30°，故该地纬度约为30°N，据此可排除位于北方的兰州、哈尔滨两地，B、C错误；根据“墙壁钟表”的使用原理可知，主要是通过杆子的影子朝向来确定时间，已知该地地方时13时为正午，可知该地地方时比北京时间晚一个小时，因此可知该地位于120°E的西侧，且经度相差约15°，则该地经度为105°E左右，成都的经度最为接近，A正确，杭州经度为120°E左右，D错误。第6题，由上题可知，该地纬度约为30°N，故当地正午太阳高度一年中始终小于90°，太阳直射点在南北回归线之间(23°26′S～23°26′N)往返移动，杆子在墙壁上的影子始终位于水平线下面，而且正午太阳高度越大，杆子的影子越长，正午太阳高度越小，影子越短。当影子投射到O点时，应是全年正午太阳高度角最小的时候，出现在冬至日；当影子投射到P点时，应是全年正午太阳高度角最大的时候，出现在夏至日；由于地球公转速度在夏半年慢于冬半年，使夏半年长于冬半年，因此，当其落在OP中点时，太阳直射点位于北半球，北半球昼长夜短，故选B。

(2022·德州模拟)日光温室(如图)是充分利用太阳能的一种农业设施，太阳光通过前墙透入，前屋朝向与前屋面角会影响采光性能。当太阳光线的入射角不超过40°时，日光温室透光率较大且变化不大，采光性能较好。青海省西宁市(36°37′N，101°47′E)的日光温室通常会在夜晚覆盖一层毛毡，在白天合适的时段揭开透光。下表示意西宁市冬至日不同时刻的太阳高度角。据此完成7～8题。

7．为保证冬季的采光性能，西宁日光温室最适宜的朝向是(　　)

A．南偏东50°左右   B．南偏东10°左右

C．南偏西50°左右   D．南偏西10°左右

8．为保证冬至日正午前后各两小时范围内的采光性能，西宁日光温室的前屋面角应接近(　　)

A．16°   B．24° 

C．32°   D．40°

7．D　8．C　解析：第7题，要保证采光性能好，应该让题目图中所指的入射角越小越好。西宁市(36°37′N，101°47′E)在北回归线以北，白天太阳始终在南方天空，所以温室应该朝向正南，这样可以保证获得最大太阳辐射。西宁与北京地方时相差约1个小时，由表格数据可知，冬至日正午西宁太阳高度接近30°，即13：00的太阳高度角，以13：00为界，冬至日上半天太阳高度角整体小于下半天，所以下半天太阳辐射较强，应该在正南朝向的基础上向西稍作偏转。比较四个选项，D较符合。第8题，冬至日正午前后各两小时，根据地方时的计算，西宁正午时刻是北京时间13：20左右，前后各两小时是从北京时间11：20到15：20之间，冬至日西宁太阳高度H＝90°－(23.5°＋36.5°)＝30°，从表中信息可知，太阳高度角在23°～30°，如下图可知，入射角、太阳高度角和前屋面角之间存在的关系为：∠1＋∠2＋H＝90°，为保证冬至日正午前后各两小时范围内的采光性能，且符合“当太阳光线的入射角不超过40°时，日光温室透光率较大且变化不大，采光性能较好”的条件下，西宁日光温室的前屋面角最大应取临界条件：40°＋∠2＋23°＝90°，得出∠2＞27°；前屋面角最小取临界条件：40°＋∠2＋30°＝90°，得出∠2＞20°，所以前屋面角应该＞27°，32°最接近符合条件的值，故选C。

二、非选择题

9．阅读图文材料，完成下列要求。

材料一　北京时间2021年10月18日16时30分，北京冬奥会火种在希腊的古奥林匹亚遗址成功采集。2022年2月4日，北京冬奥会开幕。下图示意二十四节气对应的地球运动位置。

材料二　古诗中有一句“昼晷已云极，宵漏自此长”。晷指日晷，漏指漏壶，都是古代计时仪器。其中，日晷是利用日影计时。某同学绘制了日晷计时示意图(如下图)。

(1)北京冬奥会火种采集时，希腊实施夏令时(时间提早1小时)，此时希腊当地时间(东二区)夏令时为________。北京冬奥会开幕当日正值我国二十四节气中的________，与该节气昼长相等的另一节气是________。

(2)绘制北京冬至日正午太阳高度示意图，在图中恰当位置标出正午太阳高度数值，并描述从北京冬奥会火种采集至冬奥会开幕期间北京正午太阳高度的变化特点。

(3)用地理术语解释翻译“昼晷已云极，宵漏自此长”这句诗，并推断此诗句描写的节气。

(4)描述一天中从日出到正午，晷针投影长度变化的规律，并说出影响日晷计时效果的自然因素。

解析：第(1)题，由题意可知，北京冬奥会火种采集时，东八区区时为16时30分，经计算此时希腊当地时间(东二区)为10时30分，此时希腊采用夏令时(时间提早1小时)，故夏令时为11时30分。由图可知，一年分为二十四个节气，故两个相邻节气相隔约15天。春分日为3月21日前后，可推知2月4日约为二十四节气中的立春。任一点在太阳直射同一纬线时昼长相等，即关于冬至或者夏至对称。根据对称性，可知另一节气为立冬。第(2)题，据正午太阳高度的计算公式，可计算北京冬至日时正午太阳高度为26°34′，且此时太阳位于北京正南方向。根据太阳直射点的回归运动，从北京冬奥会火种采集至冬奥会开幕期间，太阳直射点先向南移动，到达南回归线后向北移动，故冬奥会火种采集至冬至日北京正午太阳高度逐渐减小；冬至日至冬奥会开幕正午太阳高度逐渐增大。第(3)题，根据题意可知，“昼晷已云极，宵漏自此长”描述的是北半球夏至。第(4)题，一天中日出时影长最长，正午(太阳高度最大)影长最短，因此一天中从日出到正午，晷针投影长度变化规律是由长变短。日晷计时效果会受到天气情况和昼夜状况的影响。

答案：(1)11时30分　立春　立冬

(2)

冬奥会火种采集至冬至日，北京正午太阳高度逐渐减小；冬至日至冬奥会开幕，正午太阳高度逐渐增大。

(3)白昼已经达到最长，此日之后夜渐长。诗句描述的节气即北半球夏至。

(4)变化规律：由长变短。 影响因素：昼夜变化，天气状况。