第八章 物体影子的变化规律及应用

第八章物体影子的变化规律及应用
物体影子（也叫日影）就是太阳光线被阻挡后，在物体另一侧形成的一个较暗区域。

本节我们重点从两个方面来学习：①物体影子长短变化规律②物体影子朝向变化规律
一、物体影子长短的变化规律
1、物体影子（日影）长短的日变化规律：
一日之中，物体影长与日太阳高度有关。

太阳高度越大，物体影子越短；太阳高度越小，物体影子越长。

①非极昼地区（不包括极夜区）：
日出、日落时，太阳高度为零，太阳光线与地平面平行，日影最长；正午时太阳高度达一天中最大值，日影最短。

②极昼地区：午夜（0时）太阳高度最小，日影最长；正午时太阳高度达一天中最大值，日影最短。

由此可见：除极点外，一天中各地的日影长度的变化，从日出—正午—日落，由最长—逐渐缩短—最短—逐渐变长—最长；极昼的极点上，由于太阳高度没有明显的变化，所以，日影长度也没有明显变化。

2、物体影子（日影）长短的年变化规律：
一年中，各地的日影长度会随季节变化而变化，这种变化主要体现在正午的日影长短上。

它与当地的正午太阳高度有直接关系：
正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长。

因此，日影长短的年变化规律可从以下两个方面去理解：
1）.就某一天来看，太阳直射的地点，日影最短，为一圆点。

在直射点以北、以南的地区，正午日影随着正午太阳高度缩小而逐渐变长。

例如：6月22日，太阳直射北回归线，北回归线上正午日影最短；北回归线两侧正午日影随着正午太阳高度缩小而逐渐变长。

2).就一个地点来看，在一年中正午太阳高度增大时，日影逐渐缩短；正午太阳高度达最大时，日影最短；正午太阳高度减小时，日影逐渐增长；正午太阳高度达最小时，日影最长。

例如：①12月22日—6月22日，在太阳直射点向北移动过程中，北回归线及其以北各地的正午太阳高度逐渐增大，那么其日影逐渐缩短；
②6月22日，太阳直射北回归线，北回归线及其以北各地的正午太阳高度达到全年最大，其日影也达到全年最短。

③6月22日—12月22日，在太阳直射点向南移动过程中，北回归线及其以北各地的正午太阳高度逐渐减小，那么其日影逐渐增长；
④12月22日，太阳直射南回归线，北回归线及其以北各地的正午太阳高度达到全年最小，其日影也达到全年最长。

二、物体影子朝向变化规律
日影的朝向总与太阳光线的入射方向呈1800夹角（即相反方向），所以，要根据一年中不同季节，一天中不同时段的太阳位置来确定某地日影的朝向。

1、不同季节各地日影的朝向变化规律：
①北半球夏半年：太阳直射北半球，全球各地（除极昼外）日出东北，影子朝向西南；日落西北，影子朝向东南。

正午时，直射点以北日影朝向正北；直射点以南日影朝向正南；直射点上日影为一点。

警示：
北半球出现极昼的地方（北极点除外），一日太阳高度最小时，太阳处于其正北方，日影朝向正南；正午时，太阳处于正南方，日影朝向正北，日影变化仍呈顺时针。

②北半球冬半年：太阳直射南半球，全球各地（除极昼外）日出东南，影子朝向西北；日落西南，影子朝向东北。

正午时，直射点以北日影朝向正北；直射点以南日影朝向正南；直射点上日影为一点。

警示：
南半球出现极昼的地方（南极点除外），一日太阳高度最小时，太阳处于其正南方，日影朝向正北；正午时，太阳处于正北方，日影朝向正南，日影变化仍呈逆时针。

③春秋分日时，太阳直射赤道，全球各地日出正东，日影朝向正西；日落正西，日影朝向正东；正午时，赤道以北日影朝向正北；赤道以南日影朝向正南；赤道上日影为一点。

2、不同时段日影的朝向变化规律：
①在图17.1中，图1、图2都表示日出东北，日落西北。

但不同的是：
图1中，在一天的不同时段太阳位置是:6点前在东北—6点在正东—6点到12点在东南—12点在正南—12点到18点在西南—18点在正西—18点后在西北，因此图1当地一天中日影的朝向应是西南—正西—西北—正北—东北—正东—东南，如图3。

图2中，在一天的不同时段太阳位置是: 6点到12点在东北—12点在正北—12点到日落在西北，因此图2当地一天中日影的朝向应是西南—正南—东南，如图4。

②下面图5、图6都表示日出东南，日落西南。

但不同的是：
图5中，在一天的不同时段太阳位置是:6点前在东南—6点在正东—6点到12点在东北—12点在正北—12点到18点在西北—18点在正西—18点后在西南，因此图5当地一天中日影的朝向应是西北—正西—西南—正南—东南—正东—东北，如图7。

图6中，在一天的不同时段太阳位置是: 6点到12点在东南—12点在正南—12点到日落在西南，因此图6当地一天中日影的朝向应是西北—正北—东北，如图8。

例题：右图是某中学生在某天从日出至日落旗杆的影长随时间变化示意图。

据此回答1—2题
1、若正午旗杆的影子朝北并与旗杆等长，则该地
的气候特点是（）
A.降水变率达
B.气温的年、日较差大
C.夏季凉爽，全年阴雨日多
D.冬雨夏干
2、观测日之后，正午旗杆影子将变短。

下列地理
事象与实际不相符的是（）
A.北非地区面临沙尘暴的威胁
B.潘帕斯草原正值小麦播种期
C.重庆常出现低温阴雨天气，对早稻播种不利
D.正值观赏北京香山红叶的最佳时期
解析：第(1)题，要回答该地区的气候特点，必须先明确该地区的气候类型。

气候类型的确定实际上就是定位的过程，那就意味着要确定该地区的经度和纬度。

a、该地区经度的确定过程如下：
①明确横坐标代表的是国际标准时，也就是零时区的区时或00经线的地方时。

②一天中影子最短时，也就是一天中太阳高度最大的时刻，即该地区地方时为12时。

③当该地区地方时为12点时，00经线的地方时为11:28，比00经线的地方时早32分钟，经度多了80，即在00经线的以东80，也就是80E
b、该地区纬度的确定过程如下：
①正午时旗杆的影子与旗杆等长，说明该地区的正午太阳高度为450。

②观察图发现，在横坐标上国际标准时在于6时日出，早于18时日落，昼长正好是12小时，太阳直射赤道
③利用正午太阳高度计算公式可就出该地的纬度是450N。

该地的经纬度为（450N，80E），可定为在地中海沿岸，为地中海气候。

第（2）题，由第(1)题中的分析知道太阳直射赤道，即此时为春分日或秋分日。

再根据题干条件“观测日之后，正午旗杆影子将变短”，说明该地区的正午太阳高度越来越大，因此确定为春季。

选项中，D项的地理事象发生在秋季，与实际不符合，因此答案为D。

考点17对应强化专练题
2009年10月1日10时，新中国成立60周年国庆大典在北京天安门广场隆重举行。

据此回答1—2题
1.下面右图中，能正确表示天安门广场旗杆的影端在该日的运行轨迹（虚线）的是（）
2.上面左图中，能正确表示天安门广场旗杆正午影子在一年中的影长及朝向变化的是( )
我国某中学建了一座太阳历广场，广场中间是6米高的雕像柱（如下图）。

一年中大多数日子正午影子朝丙方向，且影长从不超过6米的外圈。

北京时间12∶40是一天中雕像柱影子最短的时刻。

据此回答3--4题。

3.该学校可能位于（）
A.黑龙江
B.湖南
C.云南
D.广东
4.下列说法正确的是（）
A.在雕像柱附近可观测到北极星在丙方向
B.春秋分日太阳从丙、丁之间升起
C.夏至日，正午雕像柱影子朝向丙侧3米的
圈内 D.一天中雕像柱的影子不会超过外圈
右图为北半球冬至日时以某极点为中心的局部图，其中S点的直立竹竿全天影子朝向正北，弧ABD是43°08′纬线圈的一半，C点是晨昏线与该纬线的交点，角BSC为22.5°。

据此回答5—6题
5.此时沈阳的昼长约为（）
A.15小时
B.9小时
C.12小时
D.14小时
6.若有一架飞机从A点飞往C点，则最近的飞行方
向是（）
A.一直向东飞
B.先向东南后向东北飞
C.先向西南后向西北飞
D. 先向西北后向西南飞
下图是连续一段时间观测、记录的某楼房（10米高）正午影子长度变化图。

读图回答7—9题
7.从楼房正午影子长度变化情况可知，图中
影子连续观测、记录的时间长约（）
A.一年
B.18个月
C.21个月
D.两年
8.为了便于规划栽植的花草种类，房
主想在房后空地上找出全年正午时刻阳
光都照不到的地方，应选择去察看的日期是
（）
A. ①
B. ②
C. ③
D. ④
9.当该地白昼时间为一年中最短时，下列与楼房影子在该日内的变化情况最符合的是
我国某中学地理兴趣小组开展“当地经纬度测算课题研究”活动，其操作方法是：在一年中白昼最短的这一天，选择操场上Q 处垂直竖立一根竹竿（竿长3米），画一个半径为3米的圆圈，将观测到的竹竿顶端在地面对应的投影变化记录在操场平地上。

读图回答10—11题
11.观测地的地理坐标为
（ ）
A.21034′N ，122.50E
B. 26034′S ，1200E
C. 21034′N ，1100E
D. 20034′N ，1100E
11.当竿顶的投影在P 点
时，竹竿影子的朝向为
（ ）
A.东南
B.西南
C.西北
D.东北
某中学开展研究性学习，坚持观测太阳高度的日变化，并作详细记录．以下是6月22日观测记录，据此回答12～15题
12．该学校的经纬度位置是（）
A ．1100E ，400N B ．1100E ，500N C ．1150E ，400N D ．1150E ，500N 13．12月22日，该校所在地的昼长约为（ ） 观测时刻（北京时间） 5:10 ...... 12:40 ...... 20:10 太阳高度 00 ...... 73026′ (00)
A．7小时B．8小时C．9小
时 D．10小时
14．当该校于北京时间6时整日出时，下列叙述正确的是( )
A．太阳直射赤道B．北京市昼夜平分
C．地球公转速度越来越快D．南极地区出现极夜现象
15．7月1日，该校同学观测日出时和日落时，太阳分别位于观测者的( )
A．正东方、正西方B．东北方、西北方
C．东南方、西北方 D．东北方、西南
某中学地理兴趣小组利用“竹竿测影
法”探究太阳方位与太阳高度的变化
规律。

图3是该小组绘制的理论分析
图（左图）和某日竿影变化图（右图）。

读图，回答16--17题
16．下列说法与图3符合的是（）
A．正午的竿影指示南北方向 B．竿影的投影方向即太阳光线的来向
C．竿影的长度与太阳高度成正比 D．该日日出东南，日落西北17．如果图3中正午日影为一年中的最小值，则（）
A．该日太阳直射北半球 B．观测地位于南回归线以南
C．该日太阳直射赤道 D．观测地位于赤道至南回归线之
18.某人某日在日出后一小时观测到自己的影子朝向正西此后，他每隔3小时观测并记录一次，绘成了右图，当他注意到自己的影子最短时，手表上的时间为13∶00（北京时间）。

已知某人所在纬度为30°N，据此完成下列问题
（1）判断此日太阳直射的半球为，南半球为季2）此日此人所在地区的夜长小时，日落时间
为（北京时间）
（3）关于图中影子的朝向，②处影子朝向是北京时间测得的，此时太阳位于天空的方
（4）某人所在的经度是。