“地球运动及地理意义”专题

2017-08-11黄道才广东省东莞高级中学523128

地理教育 2017年8期

关键词：纬线经线纬度

●黄道才/广东省东莞高级中学（523128）

“地球运动及地理意义”专题

●黄道才/广东省东莞高级中学（523128）

一、直击高考

*核心考点

从多年的考题分布可以看出，高频考点集中于“日出日落方位、时间计算、正午太阳高度、昼夜长短变化、晨昏线”等考点。“地球公转运动特征与四季、五带”有所涉题，多以条件信息，融合到考题中，如在“春分日”，具体时间内其变化状况。地球自转运动特征和水平运动物体偏转考查较少。地球自转对其形状影响很少涉及。

*考情解读

“昼夜更替”的考查，涉题最多的是日出日落的方位，其次是物体日影方向及长度变化与晨昏线。“时间”考查最基本的方式是区时和地方时计算。变式考查有地方时与经度间的转换，对时间划分原理的理解，与生产生活的联系。“日期”的考查涉及日期变更线的题很少，多考日期范围的占比。“昼夜长短变化”主要考昼夜长短的分布、变化及比较。“正午太阳高度变化”直接运用公式计算的较少，主要考正午太阳高度的空间分布比较、时间变化、具体应用。浙江2017年4月卷第29题考了正午太阳高度的测绘实践。

总体看考核意图侧重能力考查。考题直接考知识的题目较少，但地球运动的基本知识又是解决地理高考题的必备条件。

*命题视角

试题难度：由复杂数理计算向运动过程理解变化，难度在悄然下降。

设题背景：由知识性向情境性变化，以生产、生活实际为背景，考查与人类有关的地球运动产生的地理意义，让试题不再那么枯燥。

情境材料：由大视角的社会情境为主向可体验的生活情境转变，体现新鲜、动态、灵活等特色。以前多以国家、社会等大背景材料设题。近几年考题增添了与考生学习、生活息息相关的背景材料。

复合程度：一类是把复合元素放到图表材料中，考某一个知识点，强化思维深度；另一类是把复合元素放到选项中，考多个知识点，关注知识广度。前者全国卷较明显，近两年其它省题也有这种趋势。

二、思维构建

*知识网络

“地球运动及地理意义”知识网络示意简图（如图1）。

*重点剖析

1.时间计算与日期范围

解决时间计算的问题，不能仅停留在计算方法的教学上，还要引导学生去思考地方时产生的原理和区时划分的人为需求。

（1）地方时的计算。日出则作，日落则息。人们习惯于以自己所在地的太阳视运动来确定自己的起居时间。因此，经度不同的地方就有不同的时刻，即地方时。同一经线上地方时相同；太阳东升西落，东边经线的地方时总是比西边的早；太阳日为24小时，地球一周为360°，则15°经度相差1小时（4分钟/1°经度）；把经度差换算成时间差，按“东加西减”计算地方时间，或用两地地方时差反推经度。

特殊经线上的地方时不必计算，如太阳直射点所在经线的地方时为12时；赤道与晨线、昏线交点，所在经线的地方时分别为6时、18时；平分昼、夜半球的经线地方时分别为12时、0时（或24时）。

（2）区时的计算。地球表面经线无数，若各自定时，则地方时无数，不利于人们跨经度范围的交往。于是，全球就要寻求时间上的统一。但一个时间标准，难以满足全球不同地方的需要，区时就产生了。关于区时的划分，要弄清划分的起点、每区的跨度、东西时区的递增方向、东西12区的关系等最基本的原理和划分方法。较多的教材或资料，常以赤道为中心的圆柱投影时区划分图。但其东西两边不连续，容易让学生误解或遗漏出错。以极地为中心的方位投影时区划分图比较实用（如图2）。计算某地区时时先要确定时区，将已知经度除以15°，所得商（余数大于7.5°，商加1）即为该地所在时区数。或按“东加西减”计算所求地的区时，即A地±时差=B地。

（3）日期变更及日期范围的判读。计算区时时，按“东加西减”原则计算。如在图2中，从东八区算起，向东每过一个时区加一个小时，绕图一周加了24小时，日期就增加一天。为避免这种混乱，人为确定国际日期变更线，即180°经线（不完全重合），穿越此线日期发生变更，东十二区比西十二区早一天。随地球自转，180°经线上为0时的时刻很短暂，所以它不能算是真正的日期界线。0时所在经线的东西侧日期是不同的，此经线才是真正的日界线，称之为自然日界线（如图2），随地球自转，它自东向西移动，不断变更着地球上昨天和今天的范围。

图1

图2

2.晨昏线与日出日落方向

关于晨昏线的教学，应结合各类投影的晨昏线分布示意图，引导学生理解晨昏线圈的基本特点。从太阳光照看，晨昏圈是以地球球心为圆心的大圆，平分地球为昼、夜两半球，平分赤道；晨昏线构成的平面与太阳光线始终垂直，晨昏线上太阳高度角为0°；从地球自转看，晨昏线在地表自东向西推移，角速度为每小时15度；从地球公转看，晨昏圈以地球球心为中心，以地轴为对称作往返摆动，摆幅角度为46°52′。

高考常用不同类型的晨昏线分布示意图或日期等图文资料来设题，直接或间接考查对晨昏线的理解与灵活运用。运用晨昏线光照图，可以解决很多地理问题。

（1）确定地球自转方向。若是晨线，则地球由黑夜经过此线自转到白昼，即晨线的白昼一侧为东方，另一侧为西方；昏线的情况相反。同理，若给了自转方向，也可推理出东侧为白昼的是晨线，为黑夜的是昏线。

（2）确定地方时。晨线、昏线与赤道交点所在经线的地方时分别为6时、18时。要注意的是，并非晨（昏）线上的所有地方的时间都为6时（18时）。

（3）确定日期和节气。晨昏线与经线圈重合（或晨昏线经过极点），为3月21日或9月23日前后，节气是春分或秋分。晨昏线与极圈相切，若北极圈内为极昼（南极圈内为极夜），则为6月22日前后，是夏至；若北极圈内为极夜，则为12月22日前后，是冬至。

（4）确定太阳直射点的位置。图3中，太阳直射点①的纬度＝90°－极昼或极夜的纬度＝晨昏线与地轴的夹角。图中太阳直射点①的经线＝平分昼半球的经线＝地方时为12时的经线。通过时间计算可求出其经度。

（5）确定昼夜长短。晨昏线将地球上的纬线分成昼弧和夜弧两部分。昼（夜）长等于该纬线昼（夜）弧所跨经度除以15°的商。

（6）确定日出、日落时间。日（落）出时间＝某地所在纬线与晨（昏）线交点的地方时。

（7）确定日出、日落的方位。图3中②点处在昏线上，正是日落。画出过②点的经线和纬线（见图3中过②点的两条虚线）来确定东南西北方向。从图中直观看出，②点的日落太阳光线来自西南方。在图3中的昏线上，除③点日落即日出、④点日出即日落，太阳在正南方外，其它各地都与②点一样，日落西南方；在图3中的晨线上，日出东南方。从图归纳，太阳直射南半球时（9月23日至次年3月21日间），除极昼（夜）地区外，其它各地日出东南方，日落西南方。同理可推，太阳直射北半球时（3月21日至9月23日间），除极昼（夜）地区外，其它各地日出东北方，日落西北方。春秋分时，各地正东日出，正西日落。所以，日出日落方向的判定，一是利用昼夜分布图，二是看太阳直射在哪半球。

图3

3.昼夜长短的变化与计算

（1）昼夜长短的变化。一看“弧长”判读昼夜长短。同一纬线圈上，若昼弧短于夜弧，则昼短夜长，反之昼长夜短；赤道上全年昼夜等长。二看“直射点位置”得出昼夜长短分布。如图4中，太阳直射点在北半球，北半球昼长夜短，纬度越高昼越长，北极点周围出现极昼（极昼起始纬度＝90°－太阳直射点纬度）；南半球昼夜相反。直射赤道时，全球各地昼夜平分。三看“移动方向”推理昼夜长短变化趋势。如图4中的太阳直射点若向南移动，晨昏线以地心为轴心向图中右侧摆动，北半球的昼弧变短，夜弧变长，即昼变短夜变长；南半球相反。纬度越高，变幅度越大。昼夜长短变化的直接原因是晨昏线的摆动，根本原因是黄赤交角引起太阳直射点的回归运动。抓住6月22日与12月22日两个回归节点，是判读昼夜长短变化的重要依据。

图4

（2）昼夜长短的计算。昼夜的长短除根据昼（夜）弧的长度计算外，还可通过日出日落时间计算。某地昼长＝日落时间－日出时间＝（正午12点－日出时间）×2＝（日落时间－正午 12点）×2；某地夜长＝日出时间×2＝（子夜24点－日落时间）×2。由于大气的散射作用，实际的昼长比理论昼长要长。

4.太阳高度的变化与应用

标题前没加“正午”二字，有时会考查到非正午的情况，即太阳视运动方位。以下主要讨论正午太阳高度的知识点。

（1）正午太阳高度的变化。①正午太阳高度的空间分布规律（同时不同地）：同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两侧递减，如图5中是由北回归线向南北递减。离太阳直射点越近，此地正午太阳高度越大；反之越小。纬度相差1°，正午太阳高度也相差1°。与太阳直射点所在纬线纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同，如图5中③、④两地。同一纬线上正午太阳高度相同，如图5中①、②两地。②正午太阳高度的时间变化规律（同地不同时）。同一地点，太阳直射点移向此地，此地纬线上的正午太阳高度就增大；太阳直射点远离此地，此地的正午太阳高度就减小。如图6正午太阳高度与物影关系图中的C地，12月22日至6月22日，太阳直射点向C地移动，C地正午太阳高度由最小值增大到最大值；6月22日到12月22日情况相反。夏至日，北回归线及其以北地区，正午太阳高度达一年中的最大值，赤道及其以南地区达最小值，冬至日反推。一年中，赤道地区有两次最大值（二分日）、两次最小值（二至日），回归线之间（除赤道外）地区两次最大值（太阳直射时），一次最小值。一年正午太阳高度变化幅度，赤道地区为23°26′，热带地区为：当地纬度＋23°26′；回归线至极圈之间地区为46° 52′；极圈到极地之间地区为：90°－当地纬度＋23°26′。

图5

图6

（2）正午太阳高度的计算。某地正午太阳高度H＝90°－两点纬距。“两点纬距”是指所求地点与太阳直射点的纬度差，建议用类似图6的侧视图，直观地从图中找出“两点”及纬度距离数。“同半球相减，异半球相加”的公式，学生常常混淆何时加何时减，出错率高。极圈以内的情况考查较少，可适当关注。极点的正午太阳高度=直射点纬度。极昼区内的子夜太阳高度＝当地纬度+直射点纬度-90°。

（3）正午太阳高度的应用。利用正午太阳高度的原理，可以解决较多地理问题。例如，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。北回归线以北地区的房屋，为获得更充足的太阳光照，大致都坐北朝南；南回归线以南的则坐南朝北。在二分二至日，测出最短影长时的正午太阳高度，代入公式可计算当地的纬度。用冬至日正午太阳高度和楼影长度，计算采光最好的楼间距或楼高。为使太阳光直射太阳能热水器集热板，集热板与地面之间的夹角（α）和当天的正午太阳高度角（H）互余，即α＋H＝90°。遮光板的安装角度也可类推。

下面重点分析总结日影长短及方向、太阳方位。

正午物影。图6显示了正午太阳高度与物影的关系：直射点的物体正午没有影子。某地某物体（图6中的C），正午太阳高度越大，日影越短（图6中的②），正午太阳高度越小，日影越长（图6中的③）。物影方向总是背向太阳。离直射点越近，影子越短（图6中的①短于③）；直射点移向它，它的影子变短，如图6中的③到②，是直射点移向C的变化结果；反之亦然。南北回归线之间，物体正午影子既有朝南，也有朝北（图6中的A）。北回归线到北极圈之间的地区，物体正午影子全年朝北；反之亦然。

周日物影。图7中日出东北，日落西北，正午位于正南。物影指向与太阳光线相反，由西南（日出）→西→西北→正北（正午）→东北→东→东南（日落）改变；影长由最长（日出）→短→最短（正午）→长→最长（日落）演变。其它日期以及其它地区的周日物影可根据日出、日落和正午太阳方位进行推理。

图7

太阳方位。可从图7左图中体会或从日影反推太阳的日方位。像图7所示，如果是在北回归线以北的非极昼极夜地区，一天中太阳方位：东北（日出）→东（升高）→东南（升高）→正午正南（最高）→西南（降低）→西（降低）→西北（日落）。若是当日位于太阳直射点以南的北半球某地，一天中太阳方位：东北（日出）→东北（升高）→正午正北（最高）→西北（降低）→西北（日落）。其它地区可以类推。

*复习策略

1.准确理解基本概念

地理概念隐含了形成该地理物象的条件和演变过程，只有准确把握概念的内涵和外延，才能去理解、分析、解释地球运动的地理意义。如角速度与线速度、昼夜现象与昼夜更替、视运动与回归运动、晨线与昏线。黄赤交角的概念极其重要，对它的理解不能只停留在两个平面形成的夹角上，还应明白在其情形下，地轴的倾向不变，进而导致了太阳直射点的回归运动。太阳直射点的概念不等同于太阳光线与地表的交点（如图6中的⑤与地表的交点），只有其假想延长线可以穿过地心的太阳光线与地表的交点才叫太阳直射点（如图6中的④与地表的交点）。否则，就很难理解正午太阳高度的变化规律。

2.清晰认知运动过程

分析地球运动的地理意义，需要弄清其运动过程，认识其运动规律。地球自转的地理意义，从光照产生昼夜入手，进而观察自转实现昼夜更替，再推理出太阳视运动产生地方时差。地球自转和公转两种运动叠加，共同演绎出诸多地理意义。认识地球的运动特征是前提，理解黄赤交角是关键，弄清太阳直射点的移动而引起的昼夜长短和正午太阳高度角的变化，是解决各类生产、生活相关问题的根基。

3.绘制多种变式图形

学好地球运动，必须认真理解教材中的黄赤交角、太阳直射点的回归运动、二分二至日不同纬度昼夜长短变化等示意图。尤其以侧视和俯视光照图为基础。读图时，抓住重要的点（太阳直射点、晨昏线与赤道的交点、与纬线圈的切点、极点）、线（晨昏线、日界线、东西半球分界线）、面（极昼和极夜范围）、角（太阳高度角、晨昏圈与地轴夹角）和自转方向。

在熟练读析基础图的前提下，还应绘制变式图，以加深对相关知识的理解，提高灵活运用能力。如对图5可以进行多种变式光照图的绘制（如图8）。

图8

4.总结提炼核心规律

从图8中可以提炼出“分析正午太阳高度的变化，主要看直射点的南北移动；分析昼夜长短的变化，主要看摆动的晨昏线对纬线的切割”特点。又如，关于昼夜长短的变化，可以提炼出“太阳直射在某半球，此半球各地昼长夜短，纬度越高昼越长，甚至出现极昼；太阳直射点移向某半球的回归线，则此半球的昼变长、夜变短，另一半球则相反”的规律。再如，太阳直射点的回归，造成同一地点在一年中，正午太阳高度、昼夜长短、日出日落方位等出现两次等值。

三、真题透视

*试题回放

（2015年全国文综Ⅱ第8题）1996年我国与M国签订海洋渔业发展合作规划，至2010年我国有20多家沿海渔业企业（总部设在国内）在M国从事渔业捕捞和渔业产品加工，产品除满足M国需求外，还远销其它国家。图9示意M国的位置。如果都以当地时间8：00～12：00和14：00～18：00作为工作时间，在M国的中资企业若在双方工作时间内向其总部汇报业务，应选在当地时间的：

图9

A.8：00～9：00 B.11：00～12：00

C.14：00～15：00 D.17：00～18：00

*方法技巧

审题干。M国向中国总部汇报工作应该都在上班时间内，双方工作时间为当地时间8：00～12：00和14：00～18：00。

析图表。从地图中看出，M国国土大部分位于0°和10°W之间，属于中时区。

用原理。在国内的总部使用东八区的北京时间，与M国相距8个时区，相差8个小时。按“东加西减”原则转换并对应，寻找双方在工作时间能吻合的时间。A选项，当地时间8：00～9：00，加8个小时，则北京时间为16：00～17：00，双方都处于工作时间。对B、C、D选项的时间加8小时，总部不在工作时间。答案为A。

因此，时间计算中的规律技巧，最基本的是运用“东加西减”的原则。新课标下题目的设置，注重情境创设和思维转换。做题时要充分提取图文中的信息，打通它们之间的联系，理清思路解决实际问题。关于两地时间问题，除了区时、地方时、经度等外，还有行程问题，其算法是加上行程等时间，即A地±时差＋经历的时间＝B地。

*训练拓展

一位在喀什特区某地（40°N，75°E）的游客，于北京时间22时15分拍摄到一群少年骑车回家的“日落狂奔图”（如图10）。据此回答1～2题。