上海教育书店:地球运动知识整合及规律复习

地球运动知识整合及规律总结

一、日照图判读的基本步骤和技巧
　　
　　1．确定南北极(或南北方向)，判断南北半球。
　　2．根据经纬线与晨昏线的几何关系，判断直射点的纬度或节气。
　　(1)若晨昏线与经线重合(或与纬线垂直)，则此时为春分日或秋分日，太阳直射赤道。
　　(2)若晨昏线与某一纬线相切，如相切于70°S，且70°S以南出现极昼，则太阳直射点的纬度为20°S；若与晨昏线相切的纬线为极圈，则太阳直射点的纬度为23°26′，此时为二至日。
　　3．时间计算的切入点：
　　(1)根据晨昏线与赤道的交点：晨线与赤道交点所在经线的地方时为6时，昏线与赤道交点所在经线的地方时为18时。
　　(2)根据昼半球和夜半球：平分昼半球的经线的地方时为12时，平分夜半球的经线的地方时为0时或24时。
　　(3)根据太阳直射点：太阳直射点所在经线的地方时为12时，与正午经线相对的另一经线的地方时为O时或24时。
　　(4)晨昏线与纬线圈相切的经线的地方时为12时或24时。
　　4．确定太阳直射点的位置(经度和纬度)。
　　(1)经度位置的确定：
　　①地方时为12时经线的经度数即为太阳直射点的经度；
　　②平分昼半球经线的经度数即为太阳直射点的经度。
　　
　　由以上可知，图1各图中太阳直射点所对应的经线为M经线，M经线的经度即为太阳直射点的经度。
　　(2)纬度位置的确定：
　　①根据二分二至等特殊节气来确定：夏至日太阳直射北回归线，太阳直射点的纬度为23°26′N；冬至日太阳直射南回归线，太阳直射点的纬度为23°26′S；春秋分太阳直射赤道，太阳直射点的纬度为0°。
　　②根据极昼极夜的范围来确定：太阳直射纬度与极昼极夜范围的最低纬度互余，如：若此时70°N以北是极昼现象，则此时太阳直射20°N；若此时70°N以北是极夜现象，则此时太阳直射20°S。二、正午太阳高度的时空分布规律
　　
　　1．正午太阳高度的形成：如图2所示。
　　
　　2．正午太阳高度计算公式推导：
　　H=90°-∠B
　　=90°-∠AOB
　　=90°-(∠COB-∠COA)
　　=90°-纬度差(即所求点和直射点之间的纬度差，同半球相减，异半球相加)
　　3．正午太阳高度的时空变化规律。
　　(1)正午太阳高度的空间变化规律
　　全球正午太阳高度的纬度变化规律：从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；离直射点距离越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大，反之越小。下面结合图3，看一下北半球二分二至日正午太阳高度的变化情况。
　　①夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减。如图3中D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3中C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3中E折线所示。
　　(2)正午太阳高度的年变化规律
　　①回归线之间的地区：正午太阳高度最大值为90°，全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。如图4中A。
　　
　　②回归线上：正午太阳高度的最大值为90°，全年有一次太阳直射现象，即一年中有一个正午太阳高度最大值。如图4中B。
　　③回归线至极点之间的地区：正午太阳高度最大值小于90°，全年没有太阳直射现象。一年中有一个正午太阳高度最大值。如图4中C。
　　④北回归线及其以北的纬度带：每年夏至日(6月22日)正午太阳高度达一年最大值，冬至日(12月22日)正午太阳高度达一年最小值。
　　⑤南回归线及其以南的纬度带：每年冬至日正午太阳高度达一年最大值，夏至日正午太阳高度达一年最小值。
　　(3)太阳高度的日变化规律
　　①极点地区：在极昼期间，极点上的太阳高度在一天之内是没有变化的，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度。(如图5A)
　　
　　②非极点地区：非极点地区的太阳高度在一日内是有变化的。一天之内有一个最大值，即当地的正午太阳高度。(如图5B)
　　③从全球范围看：太阳直射点上，太阳高度角为90°；从直射点开始，太阳高度向四周降低，呈同心圆分布；晨昏线上太阳高度为0°。例如太阳直射在15°N、60°W时，太阳高度的分布如图6所示。
　　4．正午太阳高度(H)的应用。
　　(1)正午太阳高度分布的变形图。
　　(2)利用正午太阳高度计算垂直物体的日影：cotH=影长／物体长度。
　　(3)太阳能热水器的安装倾角等于纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。
　　(4)南北半球中纬度地区楼房间隔L和采光问题：
　　
　　①L=楼高×cotH(H即当地全年最小的正午太阳高度角。如图7所不。
　　②在楼房布局时建议采用东北一西南走向或西北一东南走向。
　　(5)有前檐的窗户与房顶之间距离L的设定：L=前檐长度×tanH。
　　5．影子问题。
　　(1)影子的朝向与光源的方向相反。
　　(2)太阳高度越大，影子越短；反之，越长。一天中日影的变化规律是：日出最长——变短——正午最短——变长——日落最长。(从理论上说晨昏线影子无限长)
　　(3)正午日影的朝向和长短变化
　　①北回归线以北：北回归线以北太阳终年南射，正午日影始终朝北；纬度越高，日影越长；6月22日达一年中最短，12月22日达一年中最长。
　　②南回归线以南：南回归线以南太阳终年北射，正午日影始终朝南；纬度越高，日影越长；12月22日达一年中最长，6月22日达一年中最短。
　　③南北回归线之间的地区：正午时，在南北回归线内，太阳有直射、南射和北射。正午日影有时无，有时向南，有时向北；长短由正午太阳高度确定。
　　(4)极点：任何时候日影始终朝南或朝北(北极点朝南，南极点朝北)，且日影长短无日变化。

三、昼夜长短的变化
　　
　　1．晨昏线(圈)的运动。
　　随着地球自西向东自转，晨昏线不停地由东向西运动；由于太阳直射点的南北移动，且晨昏线始终与太阳光线垂直，晨昏线以极点为中心，以一个回归年为周期，在极圈和极点之间来回摆动。
　　(1)侧视图中晨昏线的运动过程，AB为晨线，虚线为回归线和极圈，阴影为黑夜，如图8所示。
　　
　　(2)俯视图中晨昏线的运动过程：AB为晨昏线(圈)，虚线为北极圈，大圆为赤道，阴影部分为黑夜，如图9所示。
　　
　　(3)总结规律
　　①由于晨昏线把纬线分成昼弧和夜弧两部分，晨昏线的摆动导致昼弧和夜弧的增长或缩短，导致昼夜长短的变化。
　　②当晨昏线离开极点时，极点周围出现极昼或极夜，其极昼极夜范围是与晨昏线相切的那条纬线和极点之间的区域。
　　③9月23日至次年3月21日，太阳直射在南半球，北半球昼短夜长，在北半球晨线随纬度增大而东偏，昏线随纬度增大而西偏；3月21日至9月23日，太阳直射在北半球，北半球昼长夜短，在北半球晨线随纬度增大而西偏，昏线随纬度增大而东偏。
　　2．昼夜长短变化的各时段分析。
　　
　　3．昼夜长短的计算方法。
　　(1)利用一个地区昼弧所跨的经度范围来计算。方法：昼长(单位：小时)=白昼弧度数／15°，即在日照图上某条纬线与晨昏线有两个交点，两点之间在昼半球的弧度数除以15°就是白昼的小时数。
　　(2)利用已知的日出和日落的地方时来求算。方法是：昼长=2×(12-日出时间)或昼长=2×(日落时间-12)。因为地方时正午12时总是会把一天的白昼平分成相等的两等份(如图10所示)。
　　
　　(3)同纬度地区昼长相同，而分别位于南北半球但纬度数相同的两地，一地的昼长等于另一地的夜长。如北纬40°地区的昼长是15时，那么南纬40°地区的夜长为15时。
　　(4)极昼区、极夜区的昼长分别是24时和O时。
　　(5)赤道地区全年昼夜平分，各为12时。

四、太阳周日视运动
　　
　　1．周日视运动规律。
　　(1)太阳直射赤道时，全球各地太阳从正东方向升起，在正西方向落下。
　　(2)太阳直射北半球时，全球各地太阳从东北方向升起，在西北方向落下(极昼和极夜地区除外)。
　　(3)太阳直射南半球时，全球各地太阳从东南方向升起，在西南方向落下(极昼和极夜地区除外)。
　　2．根据下图(图11)，比较甲、乙、丙三地太阳周日视运动规律的异同点。
　　
　　(1)三地太阳视运动相同点是：太阳有时东升西落，有时东北升西北落，有时东南升西南落。
　　(2)三地正午太阳位置的不同点是：甲地，有时太阳在头顶，有时在北方，有时在南方，说明甲地在南北回归线之间；乙地，太阳终年在北方，说明乙地在南回归线以南；丙地，太阳终年在南方，说明丙地在北回归线以北