太阳在各个时刻的方位(太阳与影子的方位和长短)

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【试题引入】广东省茂名市(约21.5°N)的小明家准备在某楼盘买房,楼是东西延伸,每户南北均有阳台;两栋楼的楼高均是51米,楼层高3米,楼间距27米如图所示,有一地面停车场(车位布...

【试题引入】

广东省茂名市(约21.5°N)的小明家准备在某楼盘买房,楼是东西延伸,每户南北均有阳台;两栋楼的楼高均是51米,楼层高3米,楼间距27米如图所示,有一地面停车场(车位布置如图)。据此完成10~11题。


太阳与影子的方位和长短


10.小明的爷爷怕冬季正午室内晒不到太阳,小明家至少买到二栋的几楼以上

A.9楼B.10楼

C.8楼D.都可以

11.小明的父亲想在停车场买一停车位(停车场长度与楼长一致),现在只有甲、乙、丙、丁四个车位,他怕夏天车被晒时间太长,最好选择

A.甲车位B.乙车位

C.丙车位D.丁车位

【答案解析】

10.A该地位于21.5°N,根据正午太阳高度计算公式:H=90°-(直射地与所求地纬度差),可算出冬至日该地正午太阳高度为45°,前一栋楼高为51米,楼间距为27米,可知要24米以上才会有光照,由材料可知楼层高3米,因此要9楼以上才会有光照。如下图所示:


太阳与影子的方位和长短


11.C该地位于北半球,夏季太阳从东北升起西北落下,停车场最东侧和最西侧,受阳光照射时间较长,甲、丁两车位在停车场最西侧,被阳光照射时间较长;乙、丙两车位在停车场中部,丙车位在南侧,受楼房的遮挡,阳光照射时间更短。

【知识讲解】

影子与太阳总是反着的,太阳越高影子越短,太阳在南影子在北,也就是说影子的长度与太阳高度相反,影子朝向与太阳方向相反。下面,我们重点讲太阳的变化及应用。

1.日变化:

高度:日出、日落时太阳高度为0°,正午太阳高度达一天中最大。

方向:直射点以北地区,上午太阳在东南,正午在正南,下午在西南;直射点以南地区,上午太阳在东北,正午在正北,下午在西北。(夏半年日落日出前后那一小段时间除外)公众号地理678整理发布


太阳与影子的方位和长短


2.年变化:

高度:没有直射现象的地区,夏至日正午太阳高度达最大值,冬至日达最小值,一年中正午太阳高度角的变化幅度为46°52′。有直射现象的地区,直射时正午太阳高度达最大值90°,北半球冬至日达最小值,南半球夏至日达最小值。一年中正午太阳高度角的角度数值变化幅度小于46°52′大于23°26′。

方向:太阳直射北半球,全球东北日出西北日落;太阳直射南半球,全球东南日出西南日落,极昼极夜区除外。


太阳与影子的方位和长短


3.计算:

①正午太阳高度角的差等于纬度差,即H=90°-(直射地与所求地纬度差)。

②发生极昼现象的地区,一天中最大太阳高度与最小太阳高度的差值为该地与极点纬度差的两倍;和为直射点纬度的两倍。


太阳与影子的方位和长短


4.应用:

①太阳能集热板:集热板与地面的倾角和正午太阳高度角互余。纬度越高的地区,正午太阳高度角越小,集热板倾角越大;夏季正午太阳高度角大于冬季,集热板倾角小于冬季。

②楼间距:楼高相同的情况下,纬度越高的地区,正午太阳高度角越小,楼影越长,理论楼间距越大。

③辨方向:根据不同时间太阳所在方位可辨方向,如地方时10点时太阳在东南方,下午3点时太阳在西南方。也可利用手表表针进行精准辨别,但必须先把手表时间调整为地方时,然后将时针指向太阳,时针与12之间的夹角平分线为正南方。


太阳与影子的方位和长短


④其他:乘车时为避免阳光照射选择座位的问题;教室里什么时间拉窗帘的问题;日出日落时拍照问题;北侧积雪难以融化;树木年轮问题等等。

【做题巩固】

6月7日,一位观测者在某条回归线上使用位置、角度固定的普通相机,以相同的时间间隔持续拍摄太阳,再通过叠加获得当日从日出到日落的太阳视运动图(下图),太阳在R位置时树影最短。据此完成1~2题。


太阳与影子的方位和长短


1.太阳位于R所指位置时,相机朝向和他所在纬度分别是

A.朝北23.5°NB.朝北23.5°S

C.朝南23.5°SD.朝南23.5°N

2.若观测者要在同一地点,使用同样方法再次获得完全相同的太阳视运动图,在不考虑天气状况的条件下,拍摄日期应选择在

A.6月17日前后B.6月27日前后

C.7月7日前后D.7月27日前后

北京时间9月23日13:04左右,我国某城市太阳高度达到一天中的最大值。一辆汽车行驶在该城市的环线上,车里的乘客发现前几分钟阳光从左侧车窗照进车内,后几分钟阳光从汽车正前方照进车内。某地理学习小组根据以上材料绘制了下图。据此完成3~4题。


太阳与影子的方位和长短


3.根据材料描述,该时段车辆行驶在图中的

A.甲路段B.乙路段

C.丙路段D.丁路段

4.要确定该城市为成都(30°N,104°E),该学习小组还需要获取的材料是

A.当天该城市昼夜等长

B.当天该城市于北京时间7:04日出

C.当天该城市太阳高度的最大值约为60°

D.当天该城市正午太阳高度达到一年中的最大值

某兴趣小组每天在国际标准时间17时时,测得一年中该树正午影子顶端在E、F之间来回移动,树高为4米,OP为4米,P点为EF的中点。据此完成5~6题。


太阳与影子的方位和长短


5.该树位于

A.黑海沿岸B.日本海沿岸

C.维多利亚湖沿岸D.五大湖沿岸

6.当树影顶端由F向E移动时

A.北京昼长夜短且昼渐长

B.非洲斑马迀往赞比亚

C.海口正午太阳高度逐渐增大

D.孟买盛行风由东北风转为西南风

下图为我国科考队在南极点放置中国结时拍摄的照片。据此完成7~8题。


太阳与影子的方位和长短


7.该照片拍摄日期、拍摄者或中国结影子的方位是

A.1月20日、拍摄者位于中国结正北

B.3月25日、中国结影子指向东北

C.9月23日、中国结影子指向正南

D.12月22日、拍摄者位于中国结东北

8.从南极大陆中心向边缘地带吹的风呈

A.自西向东方向B.自北向南方向

C.顺时针方向D.逆时针方向

下图是北欧维京人使用的一种航海工具,用来指引航行方向。将木盘置于盛满水的木桶中,利用木棍影子的变化来确定方向。下图为北欧维京人使用的航海工具示意图。据此完成9~10题。


太阳与影子的方位和长短


节气名称

公历日期

清明

每年4月4日或5日

谷雨

每年4月20日或21日

立夏

每年5月5日或6日

小满

每年5月21日或22日

芒种

每年6月5日或6日

夏至

每年6月21日或22日

小暑

每年7月7日或8日

大暑

每年7月22日或23日

二十四节气(节选)所对应的公历日期表

9.夏半年,船队在从欧洲向西南方位持续航行过程中,木棍正午影长变化幅度最小的某时间范围最有可能是

A.清明至谷雨期间B.立夏至小满期间

C.芒种至夏至期间D.小暑至大暑期间

10.某年7月份船队航海过程中,木棍的正午影长恰好与凹槽重合,则航线所经海域的纬度范围最接近

A.45°N~52.5°NB.58.5°N~66°N

C.63°N~68.5°ND.45°N~68.5°N

我国某校地理兴趣小组的同学发现,教室走廊在大寒日13时(北京时间)前后开始受到阳光照射,而不再被南楼遮挡。下图是某同学于当天拍摄的一张日照教室走廊的照片和二十四节气图。据此完成11~13题。


太阳与影子的方位和长短


11.该同学拍摄照片时,面向

A.东方B.西方

C.南方D.北方

12.教室走廊被南楼挡住不能在正午照射到阳光的时间大致开始于

A.冬至B.大暑

C.小雪D.小满

13.该校可能位于

A.黑龙江省B.浙江省

C.云南省D.新疆维吾尔自治区

【答案解析】

1.B相机的位置和角度固定下来还能够拍出一天的太阳,说明一天中太阳走的轨迹小于180度,说明昼短夜长。该日为6月7日,南半球昼短夜长,看太阳在北。故选B项。公众号地理678整理发布

2.C此时太阳直射点位于北半球,并且向北移动,当太阳直射点再次直射该纬线时的日期应与该日期关于夏至日对称。6月7日到夏至日(6月22日)大约是15天,所以再次直射该纬线的日期应是7月7日前后。

3.B该城市太阳高度达到一天中的最大值,说明该城市为12点,太阳在正南方。在环线上的甲路段和丁路段行驶,太阳光不可能正前方射进车内;在丙路段行驶阳光只能从右侧射进车内;在乙路段时太阳光可以先从左侧射进车内,再从正前方射进车内。

4.C据“北京时间9月23日13:04左右,我国某城市太阳高度达到一天中的最大值”可以得到该地的经度,该学习小组还需要获取的材料是该城市的纬度,9月23日太阳直射赤道,若当天该城市太阳高度的最大值约为60°,该城市位于30°N。

5.D从材料可知,当国际标准时间为17时时,该地为正午,可算出该地位于西五区,北美洲的五大湖位于西五区。

6.D树影顶端位于F时,影子最长,为北半球的冬至日;树影顶端位于E时,影子最短,为夏至日;当树影顶端由F移动到E时,就是从冬至到夏至,北京先昼短夜长后昼长夜短;太阳直射点向北移,非洲的斑马向北迁移。海口位于20°N附近,正午太阳高度先增加后减小。孟买是热带季风气候,冬季吹东北风,夏季吹西南风,由冬至到夏至,孟买的风向由东北风转为西南风。

7.A中国结放置在南极点上,南极点四周全是北,所以拍摄者和中国结的影子都在中国结的正北方向。

8.D南半球极地东风带为东南风,从南极点看,风向是逆时针的。

9.D维京人在从欧洲向西南航行的过程中,纬度位置不断变低,要想木棍的正午影长的变化幅度较小,即正午太阳高度的变化较小,则太阳直射点需向南移动。四个选项中“小暑至大暑期间”太阳直射点向南移。

10.B由“该月份木棍的正午影长恰好与凹槽重合”可知,航行过程中所经地区的正午太阳高度均等于45°;太阳直射点的移动速度约为7.8°/月,则7月1日太阳直射点大致位于21°N,7月31日太阳直射点大致位于13°N;7月1日航行海域的纬度约为66°N,7月31日航行海域的纬度约为58°N。

11.B教室走廊在大寒日13时(北京时间)前后开始受到阳光照射。我国各地正午太阳从正南方入射。因此左侧是南方,该同学面朝西方。

12.C开始受到阳光照射不再被南楼遮挡的节气为冬至后第二个节气大寒,则其被南楼挡住不能在正午照射到阳光的时间大致开始于冬至前两个节气,即小雪。两个节气关于冬至日对称,所以正午太阳高度相同。

13.C北京时间13时不再受南楼遮挡,说明此时太阳高度最大,为当地时间正午12时。该地处于105°E附近,云南省符合题意。


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