微专题|太阳视运动与日影(珍藏版)(一分钟了解太阳视频)

微专题|太阳视运动与日影(珍藏版)(一分钟了解太阳视频)

01

太阳的东升西落

称为太阳的周日运动

每天,太阳都会在天球上画一个圆

这个圆

就称为太阳的(周日)视轨迹

动图展示☝

【一天中太阳视运动轨迹】

一天中,日出以后太阳高度逐渐增大,正午达最大值,之后,太阳高度逐渐减小,其中正午的太阳高度称为正午太阳高度,是一天中最大的太阳高度。

02

【一年中太阳视运动轨迹】】

北半球冬至日运动轨迹

北半球的冬至当天

太阳直射南回归线

太阳视轨迹也移动到最南端

你会看见太阳清晨

从东南方升起

黄昏由西南方落下

动图展示☝

春秋分日运动轨迹

北半球的春、秋分当天

太阳直射赤道

太阳视轨迹移动到赤道上空

你会看见太阳清晨

从正东方升起

黄昏由正西方落下

动图展示☝

北半球夏至日运动轨迹

北半球的夏至当天

太阳直射北回归线

太阳视轨迹也移动到最北端

你会看见太阳清晨

从东北方升起

黄昏由西北方落下

(一年中)二分二至日太阳视运动轨迹

如图为北半球某地二分二至日太阳视运动示意图,读图可知:

(1)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)。

(2)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。

(3)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)。

03

【特殊地点的太阳视运动】

(1)赤道上的太阳是运动图

(2)极点上的太阳视运动图

附:

(3)刚好出现极昼的视运动图

有极昼现象的地区(北极圈及其以北地区),当发生极昼时,一天之中可见太阳。北极点上,太阳高度不变。 

结合上文内容,请找出下图中的一处错误:

04

【太阳视运规律的应用】

在掌握太阳视运动规律的基础上,我们可以据此获取一些与之有关的时空信息(以北半球为例):

1.推知时间(季节)信息

(1)判断季节(或节气):若太阳东北升起、西北落下,则为北半球的夏半年(夏至);若太阳东南升起、西南落下,则为北半球的冬季(冬至);若太阳正东升起、正西落下,则为北半球的春、秋分。

(2)判断时间:若太阳在东南天空、太阳高度逐渐增大,则为上午;若太阳在西南天空、太阳高度逐渐减小,则为下午。太阳位于正南方向,太阳高度最大时,则为当地的12时。

2.推知空间(方位)信息

夏至日太阳升起的方位是东北方,太阳落下的方位是西北方;冬至日太阳升起的方位是东南方,太阳落下的方位是西南方。春、秋分日太阳日出正东,日落正西。

3.太阳视运动与物体影子

(1)影子长短:与太阳高度大小呈负相关,日出时影子最长,之后变短,正午时最短,之后变长,日落时达最长;直射点上无影子。

(2)影子方向:与太阳方位相反。

(3)影子移动方向:与太阳视运动方向相反,呈顺时针在地面上移动。

05

【真题演练】

(2023·山东卷)某文化广场(37°N,105°E)上的十二生肖石像均匀排列成圆形,生肖鼠位于正北方,小明在圆中心竖立一根细杆,以观察太阳周日视运动变化。图示意夏至日两个时刻的杆影指向。完成下面小题。

1.该地夏至日地方时16:00时,杆影指向()

A.生肖虎B.生肖虎与兔之间

C.生肖兔D.生肖兔与龙之间

2.11月至次年2月,一日内被杆影指向的生肖石像个数最多为()

A.5个B.6个

C.7个D.8个

【答案】1.D 2.A

【解析】1.图中信息可知,北京时间9:20杆影指向正西,当地经度为105°E,此时当地地方时应为8:20,太阳位于正东,一天之中太阳方位关于地方时正午(正南)对称,此日当地地方时15:40太阳应位于正西,则地方时16:00太阳应位于西北方向,杆影应指向东南,读图可知,生肖虎 、生肖虎与兔之间均在东北方向, 生肖兔在正东,只有生肖兔与龙之间在东南,D符合题意,排除ABC。故选D。

2.11月至次年2月,太阳直射南半球,当地太阳东南升、正午在正南、西南落,杆影日出指向西北、正午指向正北、日落指向东北,因此一日内被杆影转过的角度小于180°,指向的生肖石像个数少于6个,最多为5个,A正确,BCD错误,故选A。

(2025·湖北·高考真题)某观测小组在当地以星空观测为主题,开展地理研学活动,在准备的星空图上标识了不同季节太阳的位置(下图)。据此完成下面小题。

3.该小组开展星空观测时,为取得好的效果,需要考虑的主要因素是()

①天气②纬度③经度④高度

A.①③B.①④C.②③D.②④

4.观测发现,某夜晚23:54天琴座位于天顶附近,则第2天出现在同一位置的时刻是()

A.23:50B.23:54C.23:56D.23:58

5.图所示太阳视运动方向和周期是()

①自东向西②自西向东③1恒星年④1回归年

A.①③B.①④C.②③D.②④

【答案】3.B4.A5.C

【解析】3.观测星空,首先应选择晴空或晴朗少云的夜晚,①正确;其次观测星空还需要大气透明度高、光污染小、空旷等条件,故应选择高度较高的地点,④正确;由材料可知,该观测小组是在当地开展星空观测活动,无需考虑经纬度,②③错误。B正确,ACD错误。故选B。

4.某夜晚23:54天琴座位于天顶附近,等第2天再次位于天顶时,刚好过了1个恒星日(23时56分4秒),因此第2天出现在同一位置的时刻是23:50,A正确,BCD错误。故选A。

5.读图可知,图示太阳视运动是由地球公转造成的,太阳视运动方向与地球公转方向都为圆周方向,故太阳视运动方向与地球公转方向相同,均为自西向东,①错误,②正确;由图可知,图示太阳视运动是以遥远的恒星作为参照,其周期为1恒星年,③正确,④错误。C正确,ABD错误。故选C。

公转中的太阳视运动

自转中的太阳视运动

【点睛】地球自转周期:太阳日和恒星日。 恒星日,自转360°,用时23时56分4秒,为真正周期;太阳日,自转360°59′,用时24小时,是我们日常使用的周期。

(2018·江苏·高考真题)下图为“某地二分二至日太阳视运动示意图”。读图回答下列小题。

6.线①所示太阳视运动轨迹出现时的节气为

A.春分 B.夏至C.秋分D.冬至

7.该地所属省级行政区可能是

A.琼B.新C.苏D.赣

【答案】6.D75.B

【解析】6.根据太阳视运动图,二分二至,太阳高度角最高的时候,太阳方位都位于该地的正南方向,所以该地区位于北回归线以北,①所示节气,日出东南方向,日落西南方向,此时太阳直射南半球,所以其太阳视运动轨迹出现的节气为冬至。故D项正确,A、B、C项错误。

7.根据①所示太阳视运动图和第1问可知,该地冬至日的正午太阳高度角约为23°,又因为该地位于北回归线以北,可以假设当地纬度为α,则冬至日该地的正午太阳高度角公式为:23°=90°-(α+23.5°),该地纬度约为43.5°N,琼、新、苏、赣四个省级行政区,琼、苏、赣三省的纬度均低于40°N,43.5°N横穿新。故B选项正确,A、C、D项错误。

【点睛】不同季节日出、日落方位的变化

1.太阳直射北半球:全球各地除极昼地区外,日出东北、日落西北,极昼地区日出正北。

2.太阳直射南半球:全球各地除极昼地区外,日出东南、日落西南,极昼地区日出正南。

3.太阳直射赤道:全球各地日出正东、日落正西。

(2013·天津·高考真题)下图所示照片是摄影师在夜晚采用连续曝光技术拍摄的。照片中的弧线为恒星视运动轨迹。读图回答下面小题。

8.据图判断,摄影师拍摄的地点位于(  )

A.低纬地区B.中纬地区

C.北极附近D.南极附近

9.图中a恒星视运动转过的角度约为50°,据此判断摄影师连续拍摄的时间为(  )

A.1个多小时B.3个多小时

C.5个多小时D.7个多小时

【答案】8.A9.B

【解析】8.根据题中图判断摄影师拍摄地点的纬度位置,图中恒星视运动轨迹是以北极星为中心的同心圆,且北极星略高于地平线上,在北半球北极星的仰角等于当地的纬度,图示可判断此地北极星的仰角小于30°,所以摄影师拍摄的地点位于低纬地区,如果在北极地区,北极星位于天顶位置,在南半球看不到北极星。A正确,故该题选A项。

9.以遥远的恒星作为参照物,地球自转一周为360 °,用时约24小时,即自转角速度约15°/1小时。a恒星视运动转过角度约50°,拍摄时间为3个多小时,B正确。故答案选B项。

10.(2024·上海·高考真题)夏至北极圈内出现极昼现象。参考上海在北半球夏至日的太阳视运动图,绘制卡纳克(78°N)夏至日的太阳视运动轨迹。

【答案】

【解析】夏至日太阳直射北回归线(23°26′N),北极圈及其以北地区(包括78°N)出现极昼现象,即图中画出的太阳周日视运动轨迹,都在地平面上方,太阳在子夜0时正北方落下的同时随即升起。夏至日78°N任何地点在正午12点时,太阳位于正南方天空,且太阳高度为90°-(78°-23°26′)=35°26′(即图中∠2的数值);子夜0时太阳位于正北天空、太阳高度为一天中最低值且太阳高度为78°-(90°-23°26′)=11°26′(即图中∠1的数值),同时太阳视运动方向的箭头应为顺时针方向。

【命题预测】

北京首钢建于1919年,2005年3月,首钢搬迁到河北曹妃甸。如今,首钢园区正式成为2022年北京·张家口冬奥会(2月4日~2月20日)户外冰雪项目主赛场。冬奥会大跳台项目竞赛场地等相继落户首钢园区。下图示意其改造后景观(图a)及其运动员比赛身影(图b,缺少指向标)。读图,完成下面小题。

1.若图b为下午15:00左右运动员比赛身影,该图添加的指向标应该是()

2.比赛期间,北京首钢赛区大烟囱正午影长及晚赛场夜晚灯光打开的时间分别是()

A.越来越长越来越早

B.越来越短越来越晚

C.越来越长越来越晚

D.越来越短越来越早

3.北京某高中学生想要同一时刻模拟图中运动员的比赛动作,并达到最相似的拍照效果,选择的最佳日期是()

A.4月20日前后

B.6月20日前后

C.8月20日前后

D.10月20日前后

【解析】1.据图文可知,2月太阳直射点位于南半球,下午15:00左右太阳方位在西南方向,因此影子朝向东北,D正确,ABC错误。故选D。

2.由资料可知,2022年北京·张家口冬奥会举办时间为2月4日~2月20日,此时太阳直射南半球并向北移动,地处北半球的北京首钢赛区大烟囱离太阳直射点越来越近,正午影长变短,AC错误;此时段而北京的昼渐长,故灯光打开的时间推后,越来越晚,B正确,D错误。故选B。

3.由图可知,该运动员比赛日期为2月4日~2月20日某一天,此时太阳直射南半球,4月20日、6月20日和8月20日太阳直射点位于北半球,无法达到图示影子方位和影长,ABC错误;要达到影子方位和影长相似度最大,需要太阳直射点的纬度差别不大,该日的太阳直射点的位置和10月20日前后位置相差不大,D正确。故选D。

【点睛】太阳的光照方向与影子朝向相反,如太阳如果日出东北,那么影子就朝西南,如果太阳日落西北,那么影子就朝东南。所以影子的朝向通常被用来判断日出和日落的方向,进而用来判断太阳直射点所处的半球。

【答案】1.D 2.B 3.D

(2024济宁一模)家住我国北方地区(40°N)的小明,利用朝向正南的阳台(阳台东西两侧均为墙,且全天太阳可照射、无遮挡)观察太阳视运动。图6为小明家所在地的二分二至日太阳视运动轨迹图(太阳视运动为匀速圆周运动)。据此完成4-5题。

4.若下列日期均为晴天,小明家阳台一天内被太阳照射时间最长的是

A.6月23日 B.7月23日

C.8月23日 D.9月23日

5.小明家阳台一天内被太阳照射时长相等的两个日期至少相差

A.2天 B.2个月 C.半年 D.1年

【解析】

第4题,如图上图所示为天球示意图,黄色平面为北回归线以北某地的地平面,地轴延长线OP指向北极星,北极星的仰角为该地所在纬度,由此可确定地平面上的东西南北方向。图中,蓝色大圆与南北方向的SN线垂直,其上任一点(两顶点除外)在地平面上的投影均位于正东或正西方向(即正东、正西的卯酉圈)。由于地球绕地轴的自转运动,产生了太阳绕OP轴的视运动,且同样为匀速圆周运动。图中,红色、黑色、绿色圆周即为O地二分二至日的太阳视运动轨迹示意,其圆心在地轴的延长线上。从图中可以看出,3个圆周的两端点分别是该日太阳在天球上的最高位置和最低位置,对应的地方时分别为12时和24时(0时)。由于太阳视运动是匀速运动,所以,地方时6时的实质,是太阳位于3个圆周中点时对应的时刻,即太阳位于图中“6:00的圈”对应的时刻。显然,夏至日(红色圆周)与该圈的交点,也就夏至日地方时为6点时,太阳在地平面上的方位,依然在东北方向。只有当太阳继续爬升至图中与蓝色大圆的交点时,太阳才来到了正东方向,即夏至日太阳在正东方向的地方时晚于6点。从图中可看出,二分日太阳在正东方向的地方时恰好等于6点;冬至日地方时6点时太阳还位于地平面以下,日出时太阳已位于东南方向。综上,小明家阳台一天内被太阳照射时间最长的是二分二之日,为12小时,其余日期均小于12小时,D正确。

第5题,关于二至日对称的两个日期昼长相等,一天内被太阳照射时长也相等。即关于二至日相差2天,4天,6天....2个月,4个月,6个月...12个月的两个日期一天内被太阳照射时长相等。所以小明家阳台一天内被太阳照射时长相等的两个日期至少相差2天,A正确。关于二分日对称的两个日期,比如2月21日和4月21日,2月21日昼长小于12小时,小明家阳台一天内被太阳照射时间小于12小时;4月21日虽昼长大于12小时,由14题结论可知,小明家阳台一天内被太阳照射时间也小于12小时。而导致2月21日和4月21日小明家阳台一天内被太阳照射时间小于12小时的原理不一样,因此无法确认此二日小明家阳台一天内被太阳照射时间相等。

【命题意图】

2023年山东卷地球运动题组纠正了部分师生“始终认为太阳在正东正西的时刻分别为地方时6时和18时”的认知偏差。实际教学中,仍有部分师生仍存在这一认知偏差或不明白其中的原理。本题组旨在对这一纠偏作用的强化和对其中原理的深度探究。

本题组围绕“小明家阳台一天内被太阳照射时间”与地球自转、公转的地理意义等知识结合创设学习探索情境。引导考生从地理视角去观察身边真实存在的地理现象,获取信息发现地理问题,探究地理现象产生的原因,进而调动和运用地理知识解决问题,落实基础性、综合性、应用性的考查要求。

【答案】14.D 15.A

(2024青岛一模)图7示意某地6月22日太阳周日视运动。据此完成6-7题。

6.代表正北方方位的是

A.甲 B.乙 C.丙 D.丁

7.该地可能位于

A.阿特格尔(20.5°N,85.6°E)

B.弗朗卡(20.5°S,47.4°W)

C.康奥斯(67.5°N,22.7°E)

D.斯科特岛(67.5°S,180°)

【答案】14.A 15.B

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