掌握对称规律 玩转地球运动

黄晓明

（九江市九江第一中学, 江西 九江 332000）

掌握对称规律 玩转地球运动

一、地球自转中的对称性

黄晓明

（九江市九江第一中学, 江西 九江 332000）

在中学阶段大多数情况下，为简化起见，我们把地球假设为一个正球体，自转角速度为匀速，由此产生了自转意义中的对称性。

1.同一日中日出、日落时刻关于正午时刻对称

时间标准要统一，三者同为地方时或区时，即上、下午时间等长，或者正午经线平分昼半球，子夜经线平分夜半球。

【例1】①北京（116°E）某日日出地方时为5∶50，日落地方时为_____ ；②北京某日日出北京时间为5∶50，日落北京地方时为______ 。

【析1】时间有地方时和区时两个标准，北京正午时刻为地方时12∶00时，区时（北京时间）为12∶16，①条件与所求均为地方时，对称时刻取地方时12∶00即可；②已知时间为区时，所以对称正午时刻取区时12∶16，得出日落区时为18∶42，再将其转化为地方时得18∶26。

【答案】①18∶10 ②18∶26

2.同一日中的日出、日落方位关于经线（南北向）对称

推而广之，关于正午对称的两个时刻太阳高度相等（日影等长），且太阳方位（日影）关于经线（南北向）对称。

【例2】（2012年安徽卷)图1为我省平原地区某中学的操场和行道树示意图（晴天8∶00前后，东操场大部分被行道树的树荫覆盖）。为充分利用树荫遮阳，6月某日16∶00～16∶45该校某班同学上体育课的最佳场地是（ ）

A.① B.② C.③ D.④

图2

图1

【析2】安徽某地6月的太阳视运动图（图2），由东操场树荫覆盖推知太阳位于正东左右，即太阳位于E′，使得E′在地平面的射影落在OE即正东方。现在我们作出E′在太阳视运动轨迹中关于正午B点对称的W′，当太阳位于W′点（正西方向）时，此时时刻即为8∶00关于正午的对称时刻。我国生活中用时标准为北京时间，所以8∶00为北京时间即区时，为统一标准，正午也应以北京时间计。安徽由东至西经度跨119°37′E～114°54′E，所以其正午时刻（由东至西）约为12∶00～12∶20（北京时间）不等，然后作8∶00关于12∶00～12∶20的对称时刻，可得16∶00～16∶40（北京时间），此即为安徽省各地太阳正西时刻。若取小值16∶00，则16∶00～16∶45这段时间太阳过了W′，位于西北，则②处庇荫条件最好；若取大值16∶40，则16∶00～16∶40太阳位于西南，16∶40～16∶45太阳为西北，所以①、②均非完美庇荫地，但总体①处庇荫条件好。综上①、②均可能成为最佳庇荫地。另外，本题用语模糊（如左右、大部分等词及时间标准不明确），对经度识记严苛给考生带来不便。本题与2013年高考四川卷所问6月8日中纬度地区15∶00太阳方位颇为相似，较多地体现了生活立意，而非能力。

【答案】A、B

3.同一日中，同纬度、不同南北半球的两地昼（夜）长关于赤道的昼（夜）长12小时对称

即北半球某地的昼长等于南半球同纬地区的夜长。例如，6月22日时，40°N的昼长14h51min，则40°S的昼长约为9h9min。

【小结】：一日中时刻计算多涉及正午（子夜）的对称，方位判断则多关于经线东西对称，或关于赤道南北对称。

在运用对称原则时应注意赤道半径＞极半径、赤道周长＞经线圈、赤道周长＜60°N(S)昼长×2等，当然在模糊计算中我们可取等号。

【例3】（2013年山东卷）气温的日变化一般表现为最高值出现在14时左右，最低值出现在日出前后。图3示意某区域某日某时刻的等温线分布，该日丙地的正午太阳高度达一年中最大值。下列时刻中，最有可能出现该等温线分布状况的是

图3

A.6时 B.9时 C.12时 D.14时

【析3】由题意知，该地处于北半球，一日中14时和日出时该区海陆温差最大，海陆间等温线倾斜最厉害且弯曲方向相反，日出时海陆间等温线大体呈“/”状，14时呈“”状，由此我们可推测等温线呈图中所示的“—”状为日出时刻与14时的中间时刻，也即对称时刻。又由于太阳直射丙地（约20°N），该地昼长约为13h，日出时刻为5∶30，（5∶30+14∶00）/2即为理想答案。

【答案】B

二、地球公转中的对称性

公转中的对称性的假设条件除自转的假设条件外，还假设太阳直射点在南北回归线之间的回归运动是匀速的，为4天/1纬度。

图4

1． 同一年中，除赤道外，某地日出、日落时间相同的A、B两日，关于冬（或夏）至日对称，太阳直射同一纬线。也即除赤道和寒带地区外，一地昼长相等的两日期关于冬（或夏）至日对称。

2． 同一年中，某地日出、日落方向相同的A、B两日关于冬（或夏）至日对称，两日太阳直射同一纬线。

3． 相异两地同时日出（或日落）的，A、B两日（也就是晨昏线重合的两日）关于夏至（或冬至）对称。

4． 同一年中，（除赤道和寒带外）某地A、B两日，若A日昼（夜）长等于B日夜（昼）长，那么A、B两日关于春分（或秋分）对称。或者说A、B两日太阳直射的纬线关于赤道对称。

5． 寒带地区某地极昼（或极夜）开始日期A日和结束日期B日关于冬（或夏）至对称。

寒带地区极昼开始日期A日与极夜结束日期B日关于春（或秋）分对称；寒带地区极昼结束日期A日与极夜开始日期B日关于春（或秋）分对称。

【例4】（2013年江苏卷）一艘海轮从上海出发驶向美国旧金山。当海轮途经图5中P点时正值日出，图中EF线表示晨昏线。读图回答1～2题。

图5

1. 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°

2.下列现象发生时间与海轮途经P点的日期相近的是

A.江淮平原地区正播种冬小麦

B.长江中下游地区正值梅雨季节

C.北京一年中昼长最短

D.塔里木河一年中流量最大

【析4】由图5可大致判断晨线与赤道相交于与135°E，75°S为出现极昼的最小纬度，较易做出第1题。结合图4，太阳直射15°S的两个日期关于北半球的冬至日对称，15°S与南回归线相隔8°26′，根据回归运动中4天/1纬度，得出该日大致是12月22日前、后34天的两日，即11月19日或1月25日左右。A为秋季（9～11月），江淮地区且多为深秋或初冬；B为6月上旬到7月上旬，主要集中在6月；C为北半球的冬至日当天，12月22日前后一天内；D为夏季，主要是8月。当光照图表示11月19日时，A项可选。

【答案】1．B 2．A

【例5】在广东肇庆美丽的七星岩仙女湖畔，有一座长达1000多米酷似卧佛的天然石山。卧佛头北脚南，头部的五官和螺髻极易分辨。每年都有几天，可见一轮红日从卧佛口中徐徐落下，形成“卧佛含丹”的地理奇观。该地主管部门据此将每年的10月3日定为“卧佛含丹”节。读图6，回答1～2题。

图6

1.游客若想看“卧佛含丹”景观，最佳方位是该山的

A.西南 B.东南 C.西北 D.东北

2.下列哪一中国节，最有可能观赏到“卧佛含丹”景观

A.植树节 B.劳动节 C.教师节 D.元旦节

【析5】10月3日太阳直射点位于南半球，除有极昼、极夜现象地区外，全球日落西南，所以游客最佳方位是该山主体的东北；根据前述对称规律日落同一方位的两日应关于夏至（或冬至）对称，10月3日关于6月22日（或12月22日）对称的时间大约是3月12日，所以选植树节。

【答案】1．D 2．A

【小结】在涉及公转意义（如正午太阳高度、昼长时间和日落方向、日期）的题目，多需利用关于冬至（或夏至）对称的两日期太阳直射点的纬度相同的规律来解答。

利用对称关系的实质，是利用物体在两个极值之间变化是渐变或匀速的。由此我们还可推论比较北半球海洋A、B两日哪个气温高，就看哪个月份更接近8月，其它类推；比较地球在公转中A、B两日哪个公转速度快，就看哪个更接近1月初。南北半球的节气、季节相隔半年，如12月22日约为北半球的冬至节气，冬季，南半球的夏季，夏至。利用这点我们可以巧解题6。当然，在公转的意义中运用对称规律，要注意北半球的夏半年略长于冬半年，北极点极昼天数略长于极夜天数这些特殊点。

【例6】(2012年天津卷)读亚洲部分地区四个季度平均气温分布图，回答下题。

图7

据图7气温分布状况判断，四幅图由第一季度到第四季度的正确排序是

A.①→②→③→④ B.①→②→④→③

C.③→④→②→① D.③→①→②→④

【析6】首先季度不同于季节，第一季度为1～3月，依次类推。由于温带内陆地区大陆性强，气温年变化明显，7月温度最高，1月温度最低，从而得出7月所属第三季度温度最高（对应②），1月所属第一季度温度最低（对应③），这样只剩下①、④与第二季度、第四季度对应关系待定。图中①气温低于④，第二季度与第四季度气温的比较，时间跨度较大，我们取中间月代表季度来比较，即只需比较5月与11月的冷热关系。由于陆地最高气温为7月，以7月的对称点，易知5月气温高于11月，即第二季度气温高于第四季度。 第二季度对应④，第四季度对应①。