高三地理一轮复习优质学案：地球的公转及其地理意义(1)

第5讲地球的公转及其地理意义
[考纲呈现]
地球运动的地理意义。

[考纲解读]
1．掌握地球公转的轨道、方向、周期和速度。

2．理解黄赤交角的产生及其影响。

3．理解正午太阳高度和昼夜长短的季节变化、纬
度变化及其成因。

(重难点)
[思维导图]
考点一地球公转特征与黄赤交角1．公转特征
(1)方向：自西向东。

(2)周期(一恒星年)：365日6时9分10秒。

(3)速度：约每日1度。

公转位置时间公转速度
A点近日点1月初较快
B点远日点7月初较慢
2.黄赤交角及其影响
(1)黄赤交角
(2)影响：引起太阳直射点在南北回归线之间往返运动。

方法技巧公转轨道示意图中的时间判断
(1)看日地距离：参照近日点和远日点来判断时间。

如图中C在近日点附近。

(2)看地轴倾向：地轴北段“右倾右冬、左倾左冬”，即若地轴北段朝上且向右倾斜，则地球公转至右侧位置时为北半球冬季，如C位置；公转到左侧位置时为北半球夏季。

左倾相反。

(3)看直射点位置：将AC两处地心与太阳连线示意直射光线，若直射点在赤道以北，则为夏至，如图A；若在赤道以南则为冬至，如图C。

考向一结合二十四节气考查公转特征
1．(2015·重庆文综)二十四节气是我国独有的农业物候历，是我国优秀传统文化之一。

寒露节气在每年公历10月8日左右。

地球绕太阳运行一周为360°，以春分日地球在黄道上的位置为0°，则寒露日地球在黄道上的位置为()
A．15°B．105°C．195°D．285°
『答案』 C
『解析』地球绕太阳运行一周为360°，也就是我们所说的恒星年，全年为24个节气，每个节气地球绕行约15°。

春分日地球在黄道上的位置为0°，春分日至寒露日为13个节气，则寒露日地球在黄道上的位置为195°。

考向二以新情境考查太阳直射点的回归运动
在地球公转过程中，若以地球为参照系，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，回答第2题。

2．6月初，太阳在黄道上的位置是()
A．甲B．乙C．丙D．丁
『答案』 D
『解析』6月初，太阳在黄道上的位置应在春分日与夏至日之间，在夏至日(6月22日前后)之前且靠近6月22日处，故应为丁。

考点二昼夜长短的变化规律及其计算
1．读下图，回忆下列问题。

(1)冬至(图1)太阳直射南回归线(纬线)，此时北半球昼短夜长，纬度越高，昼越短夜越长，北极圈以北地区出现极夜；南半球相反；赤道昼夜平分。

(2)二分日(图2)太阳直射赤道(纬线)，此时是全球昼夜平分。

(3)夏至(图3)太阳直射北回归线(纬线)，此时北半球昼长夜短，纬度越高，昼越长夜越短，北极圈以北地区出现极昼；南半球相反；赤道昼夜平分。

(4)图1—图2—图3，全球昼夜长短的变化规律：北半球白昼逐渐变长，由最短变为最长，黑夜逐渐变短，由最长变为最短；南半球相反。

2．昼夜长短的分布和变化
(1)对称规律：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与南半球相同纬度的夜长相等，例如30°N的昼长等于30°S的夜长。

(2)递增规律：太阳直射点所在半球昼长夜短，且纬度越高，昼越长。

另一半球昼短夜长，且纬度越高，夜越长。

(3)变幅规律：赤道处全年昼夜平分；纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大。

(4)极昼、极夜规律：极昼(极夜)的起始纬度数＝90°—太阳直射点的纬度。

纬度愈高，极昼(极夜)出现的天数愈多。

(5)昼夜长短状况规律：太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且该半球纬度越高白昼时间越长。

与太阳直射点的移动方向无关。

3．昼夜长短的计算方法
(1)根据某纬线的昼弧或夜弧所跨弧度进行计算
昼(夜)长时数＝昼(夜)弧度数/15°
(2)根据日出或日落时间所跨弧度进行计算
正午12时把白昼平分成相等的两份，如图所示。

①昼长时数＝(12－日出时间)×2＝(日落时间－12)×2＝日落时间－日出时间
②夜长时数＝日出时间×2＝(24－日落时间)×2
(3)根据纬度的分布特点进行计算
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。

例如，30°N的昼长等于30°S的夜长。

考向一结合昼长及季节的时空变化判断位置
(2017·全国文综Ⅲ)某日，小明在互联网上看到世界各地好友当天发来的信息：
甲：温暖的海风夹着即将到来的夏天的味道扑面而来。

乙：冬季临近，金黄的落叶铺满了一地。

丙：又一次入秋失败了，这还是我四季分明的家乡吗？
丁：又是黑夜漫长的季节，向北望去，小城上空的极光如彩色帷幕般挂在夜空。

据此完成1～2题。

1．以上四人所在地从北到南的排列顺序是()
A．甲乙丙丁B．丁乙丙甲
C．丁丙甲乙D．甲丙乙丁
2．当天可能是()
A．4月28日B．6月28日
C．9月2日D．11月2日
『答案』 1.B 2.D
『解析』第1题，根据丁的描述可知，黑夜漫长且向北望去有极光，说明丁位于北半球高纬度地区，此时为北半球冬半年，太阳直射南半球。

而甲即将进入夏天，说明该地位于南半球，其位置应为最南。

乙地将由秋入冬说明乙地位于北半球，且较丁纬度低。

丙地入秋失败，说明处于由夏到秋的阶段，应位于北半球较低纬度地区，纬度较乙低。

由此可确定『答案』为B。

第2题，由上题分析可知，此时应为北半球冬半年，结合选项可知正确『答案』为D。

考向二结合社会活动和区域定位考查昼夜长短变化
(2016·天津文综)2011年7月17日，我国南极中山站(69°22′S,76°22′E)越冬科考队的队员们迎来了极夜后的第一次日出。

据材料回答下题。

3．中山站极夜持续的时间是()
A．30天左右B．50天左右
C．70天左右D．90天左右
『答案』 B
『解析』根据南极地区极夜开始、结束日期关于6月22日对称可知，中山站出现极夜的时间应该为5月27日→6月22日→7月17日，故为50天左右。

某科考队结束了两个月的海上考察，于4月21日返回到P地。

据此回答第4题。

4．科考队出发日P地昼长为11小时，返回到P地时，P地当日的昼长约为()
A．10小时B．11小时C．13小时D．14小时
『答案』 C
『解析』由题干可知，科学考察经历了两个月，出发时昼长为11小时，时间是2月21日，到3月21日前后(春分日，全球昼夜平分)，昼长是12小时，即一个月昼长增加了一个小时，由此推断，4月21日的昼长为13小时(符合北半球昼长于夜的特点)。

考向三结合日期推断日出日落时间
5．北半球春分日，当某地(30°N，120°E)刚进入白昼这一时刻，东半球(20°W向东至160°E)处于白昼的范围约占全球面积的()
A．1/2 B．1/3C．1/6 D．1/9
『答案』 D
『解析』首先计算该日该时白昼的经度范围：地方时6：00所在经线向东到地方时18：00所在经线，即120°E向东到60°W，其中属于东半球的范围是120°E向东到160°E，跨经度40°，占全球的比例：40°/360°＝1/9。

考点三正午太阳高度的变化规律及其计算
1．正午太阳高度
(1)基本规律：由图可知，同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南、北两侧递减。

(2)冬至日：太阳直射南回归线，南回归线及其以南地区正午太阳高度达一年中最大值，北半球各纬度地区正午太阳高度达一年中最小值。

(3)春秋分日：太阳直射赤道，赤道上正午太阳高度为90°，两极点正午太阳高度为0°。

(4)夏至日：太阳直射北回归线，北极圈以北出现极昼现象，北极点的正午太阳高度为23°26′，此时南极圈的正午太阳高度为0°。

(5)南北回归线之间：每年有两次太阳直射。

补充点拨 基本规律变式
距直射点越近，正午太阳高度越大，反之越小。

2．四季更替
(1)四季的成因：一年中昼夜长短和正午太阳高度的时空变化。

(2)四季的划分：
①天文四季⎩⎪⎨⎪
⎧
夏季：一年中白昼最长、正午太阳高度最大的季节冬季：一年中白昼最短、正午太阳高度最小的季节春季和秋季：冬夏两季的过渡季节
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。

3．五带的划分
(1)五带成因：年太阳辐射总量从低纬地区向高纬地区有规律地减少。

(2)五带划分
1．正午太阳高度的变化幅度
(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(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年变化幅度相同(均为46°52′)。

(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。

2．正午太阳高度的计算 H ＝90°－两地纬度差。

注：“两地”指直射点和所求点。

3．正午太阳高度的应用分析 (1)确定地方时
一天中太阳高度达最大时，地方时为12时；春、秋分时，太阳高度为0°的地方地方时为6时或18时；任何一天赤道上太阳高度为0°的地方地方时为6时或18时。

(2)确定房屋的朝向
北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋多朝南；南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋多朝北。

(3)推断正午日影长短
正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长。

(4)确定地理纬度
根据正午太阳高度计算公式可计算出当地地理纬度。

(5)推算楼间距
纬度较低的地区，楼间距较小；纬度较高的地区，楼间距较大。

如下图所示我国某地，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L＝h·cotH。

(6)计算太阳能热水器安装角度
①热水器的倾角：太阳能热水器与地面的倾角等于该地与太阳直射点所在地的纬度差，如右图中α＝纬度差。

例如，北纬40°在夏至日时太阳能热水器与地面的倾角应该调整为40°－23°26′，在冬至日时倾角应该调整为40°＋23°26′。

②一年内调整的幅度：等于所在地正午太阳高度的年变化幅度。

考向一正午太阳高度的时空变化
(2015·天津文综)2015年某日出现了日食现象。

在四幅日照图中，深色阴影为夜半球，浅色阴影为当时可观测到日食的地区范围。

读下图，回答第1题。

1．发生日食的这天，在上图所示四地中，正午太阳高度角最大的是()
A．甲B．乙C．丙D．丁
『答案』 A
『解析』结合四幅图可知，发生日食时，晨昏线经过极点，太阳直射点位于赤道上。

根据正午太阳高度由直射点向南北两侧递减的规律，距赤道越近，正午太阳高度角越大。

甲、乙、丙、丁四地中，甲地与赤道的纬度差最小，正午太阳高度角最大。

太阳能光热电站(下图)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。

据此完成第2题。

2．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
『答案』 D
『解析』设高塔正午影长为X，塔高为Y，则P＝X÷Y。

春、秋分日太阳直射赤道，X大于0，因此P不可能为0；夏至日，正午北回归线上的X等于0，因此P等于0；冬至日，北回归线上正午太阳高度为43°08′，X大于Y，因此P大于1。

故选D。

考向二正午太阳高度的应用
(2017·天津文综)我国A市某中学的旗杆影子在北京时间14：08为一天中最短。

冬至前后，师生们能在学校升国旗时(北京时间10：00)看到日出。

回答第3题。

3．A市位于天津市(39°N,117°E)的()
A．东北B．东南C．西北D．西南
『答案』 C
『解析』旗杆的影子在一天中最短时，应该是当地地方时12：00时，而此时北京时间为14：08，根据地方时的计算方法可得当地的经度为：120°－(14：08－12：00)×15°/h＝88°E，由题干可知，天津市经度为117°E，则A市位于天津市以西。

当地在北京时间10时，即当地时间7时52分看到日出，日出时间晚于天津，说明其位置偏北。

因此，A市位于天津市西北。

故本题选C。

4．下图为“华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图”。

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．①B．②C．③D．④
『答案』 D
『解析』冬至日该地(40°N)的正午太阳高度为90°－(40°＋23°26′)＝26°34′，太阳能热水器集热板的倾角应与当地的太阳高度互余，约为63°26′，④图最接近该角度。

考点四太阳周日视运动
1．读“某地二分二至日太阳视运动示意图”，回答问题。

(1)该地位于北(填“南”或“北”)半球，依据是正午时太阳位于南方。

(2)该地夏至日的太阳视运动为轨迹①，该日日出东北，日落西北(极昼、极夜地区除外)。

(3)该地春秋分日的太阳视运动为轨迹②，该日日出正东，日落正西。

(4)该地冬至日的太阳视运动为轨迹③，该日日出东南，日落西南(极昼、极夜地区除外)。

方法技巧太阳视运动图的判读技巧
太阳视运动的判断，关键在三个点：日出点、正午点、日落点，要找准三个时间点的太阳方位及对应的地方时。

2．全球日出日落方位的判读
无论是北半球还是南半球，同一日期日出日落方位相近，如下表所示：
日期日出方位日落方位春分日(3月21日前后)至秋分日(9月23日前后) 东北方西北方
春分日(3月21日前后)或秋分日(9月23日前后) 正东方正西方秋分日(9月23日前后)至次年春分日(3月21日前后) 东南方西南方
综合思维昼长与日出日落时间
在北半球，昼越长，日出越早，日落越晚，日出日落的位置越偏北，太阳视运动的弧度越大；反之，在北半球昼越短，日出越晚，日落越早，日出日落位置越偏南，太阳视运动的弧度越小。

3．影子变化的判读
(1)影长变化
根据太阳高度的大小判断影长，例如，日出、日落时影长最长，之后缩短，正午时最短，之后变长，直射点上无影子。

(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。

考向一结合影子的方位和长短判断时间
(2018·天津文综)天津广播电视塔(简称“天塔”)高度约415米。

读图文材料，回答1～2题。

1．拍摄到该照片的时间(北京时间)最可能介于()
A．5：00～7：00 B．8：00～10：00
C．12：00～14：00 D．15：00～17：00
2．拍摄到该照片的日期最可能介于()
A．1月15日到2月15日
B．3月1日到3月30日
C．5月15日到6月15日
D．10月1日到10月30日
『答案』 1.B 2.C
『解析』第1题，根据地面建筑物方位关系判断“天塔”影子指向西北方向，故当地地方时未过12时(天津经度接近东经120°，可以采用北京时间)；“天塔”影子较短，故接近正午时刻，B选项正确。

北京时间5：00～7：00，“天塔”影子较长，而图中影子较短，A错误。

北京时间12：00～14：00，“天塔”影子应指向东北方向，而图中影子指向西北方向，C错误。

北京时间15：00～17：00，“天塔”影子较长，指向东北方向，而图中影子较短且指向西北方向，D错误。

第2题，由上题可知，拍摄照片的时间在8：00～10：00，结合图中“天塔”与影子长度的比例关系可推断出，在日期上应该是接近夏至日的影子状况，故C选项正确。

3．(2017·天津文综)我国A市某中学学生发现，日落时旗杆影子的指向随日期而移动。

结合图文材料，回答下题。

下列时段中，日落时杆影的指向由排球场逐渐移向篮球场的是()
A．惊蛰到立夏B．立夏到小暑
C．白露到立冬D．立冬到小寒
『答案』 A
『解析』日落时杆影指向排球场，说明太阳从西南面照射过来，直射点位于南半球；日落时杆影指向篮球场，说明太阳从西北面照射过来，太阳直射点位于北半球。

日落时杆影的指向由排球场逐渐移向篮球场，说明日落太阳方位由西南方向西北方移动，太阳直射点由南半球向北半球移动。

据二十四节气可知：惊蛰时，太阳直射点位于南半球，该地日落时旗杆的影子朝向东北；春分时，太阳直射点位于赤道，日落时旗杆的影子朝向正东；立夏时，太阳直射点位于北半球，该地日落时旗杆的影子朝向东南。

因此从惊蛰到立夏这段时间，日落时杆影的指向由东北方向的排球场逐渐移向东南方向的篮球场，故本题选A。

考向二太阳视运动原理的实践应用
(2018·全国文综Ⅰ)小明同学7月从重庆出发到贵州毕节旅游，收集到的相关高速公路信息如下图所示。

据此完成下题。

4．小明若从重庆出发乘长途客车经遵义至毕节，为免受阳光长时间照射且能欣赏窗外风景，以下出发时间和座位较好的是()
A．6：00出发，左侧靠窗B．8：00出发，右侧靠窗
C．10：00出发，左侧靠窗D．12：00出发，右侧靠窗
『答案』 B
『解析』根据图示线路里程和平均限速推算可知，重庆经遵义至毕节整体向南行驶，全程约需5小时。

7月太阳日出东北，正午正南，日落西北。

因此，8：00出发，8：00～13：00期间太阳主要位于东南天空，阳光照射汽车左侧窗口，右侧靠窗可避免长时间暴晒。

B正确。

6：00出发，6：00～11：00期间太阳主要位于东北和东南天空，阳光照射汽车左侧窗口，因此左侧靠窗易长时间暴晒。

A错误。

10：00出发，10：00～15：00期间太阳主要位于东南和西南天空，阳光照射汽车左侧和右侧窗口，因此左侧靠窗也易暴晒。

C错误。

12：00出发，12：00～17：00期间太阳主要位于西南天空，阳光照射汽车右侧窗口，因此右侧靠窗易长时间暴晒。

D错误。

考点五光照图与晨昏线
1．地球侧视图
以上四图昼夜半球对称，以下三图不具有对称性特点。

2．极地俯视图
3．变式图
光照图的变式图类型多样，如斜侧(俯)视图、矩形图和局部图等。

(1)斜侧(俯)视图：观测点既不在赤道上空，也不在极点上空。

(2)矩形投影图：矩形投影图是将南北极点、南北极圈、南北回归线放大到与赤道一样长。

判读此类图的关键是晨昏线、极昼极夜和赤道上的日出(6时)日落(18时)时间等。

(3)局部图
(4)投影图转绘
任何变式图，都可以根据其特征转化为基本图。

例如下面展示的局部图向矩形图、侧视图和俯视图的转化。

注降低局部图判读难度的方法是补画缺失部分。

4．光照图中的晨昏线
(1)晨昏线与赤道的交点
晨线与赤道的交点所在经线的地方时为6时，昏线与赤道的交点所在经线的地方时为18时。

(2)晨昏线和纬线圈的切点
晨昏线与极昼圈的切点所在经线的地方时为0时，与极夜圈的切点所在经线的地方时为12时。

(3)晨昏圈是地球表面的大圆，晨昏面与太阳光线始终垂直，始终平分赤道。

(4)晨昏线上太阳高度为0°。

(5)晨昏圈和地轴夹角的度数等于太阳直射点的纬度数，变化范围为0°～23°26′。

考向一结合光照图判断时刻和季节
下图是“以极点为中心的东半球图”。

此刻，曲线MN上各点太阳高度为0°，MN与EP 相交于N点；该季节，北美大陆等温线向南凸出。

读图，回答1～2题。

1．由图文信息可知()
A．M位于N的西北方向
B．悉尼正值少雨的季节
C．此季节是南极考察的最佳时期
D．这一天甲地日出时刻早于乙地
2．图示时刻()
A．东经10°各地处于夜
B．澳大利亚与巴西不在同一日
C．全球属于夜的范围大于昼
D．地球位于公转轨道远日点附近
『答案』 1.C 2.B
『解析』第1题，图中显示极点位于大陆上且周围分布着澳大利亚和非洲，故该极点为南极点。

M点位于赤道上且在N点的东侧，故M位于N的东北方，故A项错误；由于该季节北美大陆等温线向南(低纬)凸出，说明北半球是冬季，南半球是夏季，悉尼在南半球，属于亚热带季风性湿润气候，故正值高温多雨季节，故B项错误；由于南半球是夏季，南极地区出现极昼现象，有利于去南极考察，故C项正确；南半球是夏季，纬度越高，白昼越长，日出越早，图中甲、乙两地位于同一经线上，且甲地纬度低于乙地，故甲地日出时刻晚于乙地，故D项错误。

第2题，图示时刻，所有经线都经过南极附近的极昼区域，故同一条经线上不可能所有地区都为夜，故A项错误。

根据题意，N点是晨昏线与出现极昼现象最外围纬线的
切点，过该切点的经线地方时是0时；图中所示范围为东半球，根据已知条件推知过该切点的经线为40°E，因此从40°E向东到180°为地球上新一天的范围，可见澳大利亚位于新的一天，而巴西则明显属于旧的一天，故B项正确。

任何时刻，全球昼半球和夜半球的范围总是相等的，故C项错误。

北半球冬季时，地球应位于公转轨道的近日点附近，故D项错误。

考向二结合光照图判断直射点位置
一艘海轮从上海出发驶向美国旧金山。

当海轮途经下图中P点时正值日出，图中EF线表示晨昏线。

读图回答第3题。

3．此时太阳直射点的位置最接近()
A．15°N,135°E B．15°S,135°W
C．23°26′N,0°D．23°26′S,180°
『答案』 B
『解析』由“当海轮途经下图中P点时正值日出，图中EF线表示晨昏线”知，EF为晨线。

推断出北半球昼短夜长，南极地区出现极昼现象，所以太阳直射点接近15°S。

又因为穿越澳大利亚大陆东西两侧的经线分别为120°E、150°E，故晨线EF与赤道交点经线为135°E(其地方时为6时)，由此可计算太阳直射点经度(地方时为12时的经线)为135°W。