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第一单元 辨别地理方向
一、太阳对地球的影响
1.太阳辐射的空间分布、影响因素及其对地球的影响
(1)我国太阳年辐射总量的空间分布特点
我国太阳能分布的高值和低值中心均位于北纬22°~35°之间,在北纬30°~40°地区,随纬度增高太阳辐射能增加,北纬40°以北,大致由东向西太阳辐射能逐渐增加。具体分布如图所示:
青藏高原成为太阳辐射的高值中心,主要是因为:①海拔高,空气稀薄,空气中尘埃含量较少,晴天较多,日照时间较长;②大气对太阳辐射的削弱作用小,到达地面的太阳辐射能量多。而四川盆地成为低值中心的原因:盆地地形,水汽不易散发,空气中水汽含量多,阴天、雾天较多,对太阳辐射削弱作用强,从而造成日照时间短,日照强度弱,太阳能资源贫乏。
(2)影响太阳辐射分布的因素
影响因素
纬度
地势
天气
日照时数
极圈以内地区有极昼极夜现象,极圈以外地区夏季日照时数多于冬季
一般地势高的高原日照时数多于地势低的盆地
多阴雨天气的地区,日照时数少,多晴朗天气的地区,日照时数多
年太阳辐
射总量
纬度低,正午太阳高度大,获得太阳辐射多
地势高,大气稀薄,透明度高,固体杂质、水汽少
晴天多,到达地面的太阳辐射多
(3)太阳辐射对地球的影响
对地理环境的影响
太阳直接为地球提供光热资源,太阳辐射能维持着地表温度,是促进地球上大气运动、水循环的主要动力
自然界的岩石风化等外力作用与太阳辐射的能量有关
从生物界来看,动植物的生长发育离不开太阳提供的光、热资源
对生产、生活的影响
生产和生活所使用的能量主要是由石油、煤炭等矿物能源提供的,这些矿物能源都是由古代的动植物资源转化而来的,显然古代的动植物固定了太阳辐射能
太阳辐射能也是人类生产、生活的直接能量来源,如人们可直接利用太阳能热水器、太阳灶、太阳能电站来提供能量
不利
影响
紫外线过多会危害地球生物
2.太阳活动对地球的影响
影响地球气候
太阳黑子活动周期与年降水量变化周期有一定的相关性,在黑子活动剧烈的年份,地球上气候异常的概率明显增大
扰动地球大气中的电离层,影响无线电短波通信
太阳黑子、耀斑增多时,发射的电磁波进入地球的电离层,会引起电离层扰动,使地球上的无线电短波通信受到影响,甚至出现短暂的中断
扰乱地球磁场,产生“磁暴”现象
太阳大气抛出的高能带电粒子流会扰乱地球磁场,使地球磁场突然出现“磁暴”现象,导致罗盘指针剧烈颤动,不能正确指示方向
产生极光
太阳大气抛出的高能带电粒子流高速冲进两极地区的高空大气,与大气相撞,产生极光
影响自然灾害的发生
地球上许多自然灾害的发生与太阳活动有关,如地震、水旱灾害等
例1 云量是以一日内云遮蔽天空的百分比来表示。下图示意“我国某地区多年平均云量日均值分布”。完成(1)~(2)题。
(1)据图中信息判断( )
A.甲地多年平均日照时数小于乙地
B.甲地多年平均气温日较差大于乙地
C.乙地多年平均相对湿度小于丙地
D.丙地云量空间变化大于丁地
(2)影响乙地等值线向北弯曲的最主要因素是( )
A.地形 B.季风 C.纬度位置 D.海陆位置
答案 (1)B (2)A
解析 解答本题的关键是对图示等值线含义的理解,云量越大,表示该地的日照时数越少,获得的太阳辐射越少,阴雨天越多。第(1)题,读图可知,乙地平均云量大于甲地,故甲地多年平均日照时数大于乙地,甲地多年平均气温日较差大于乙地;丙地数值小于乙地,因而乙地多年平均相对湿度大于丙地;丁地等值线较丙地密集,故云量空间变化应大于丙地。第(2)题,乙地等值线向北弯曲,表明乙地多年平均云量日均值比两侧大。该处为雅鲁藏布江谷地,为西南季风的通道,因而云雨量比两侧多,故其影响因素主要是地形。
二、光照图中的昼夜长短
1.在侧视图中找出昼夜弧的长短比例,确定昼夜长短
方法一:参照经线切割纬线形成的弧段,如下图昼长与夜长之比为4∶2(2∶1)。
方法二:根据南北半球昼夜长短的交错对称现象。同一日期,南北半球两条对称纬线上昼弧与夜弧交错对称。
2.在俯视图中找出昼夜弧的长短比例,确定昼夜长短
方法一:参照经线切割纬线形成的弧段,如下图P点昼长与夜长之比为6∶2(3∶1)。
方法二:先求日出或日落时间,再求昼夜长短。
据昼夜分布可知,P地日出3时,日落21时,昼长18小时,夜长6小时。
3.昼夜长短变化
(1)春(秋)分日太阳直射赤道,全球各地昼夜平分,如下图中点M所在纬线被晨线平分,昼弧长和夜弧长相等,a=b。
(2)夏至日(可类推到夏半年)太阳直射北回归线,如右图任意一点所在纬线被晨线分割。
北半球M点:a>b,昼长夜短;
赤道上O点:a=b,昼夜等长;
南半球L点:a<b,昼短夜长。
从北极圈到南极圈白昼越来越短,夜越来越长。
以上可总结如下图(以北半球为例,南半球与之相反)。
4.昼夜长短的计算方法
(1)根据昼弧或夜弧的长度进行计算
昼(夜)长时数=昼(夜)弧度数/15°
(2)根据日出或日落时间进行计算
地方时正午12时把一天的白昼平分成相等的两份(如下图所示)
昼长时数=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2
夜长时数=(日出时间-0)×2=(24-日落时间)×2
(3)根据分布特点进行计算
①同纬度各地的昼长相等,夜长相等。
②南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布,即北半球各地的昼长(夜长)与南半球同纬度数的夜长(昼长)相等。例如:40°N的昼长等于40°S的夜长。
例2 读“极地投影太阳光照图”(虚线表示极圈或回归线),回答下列问题。
(1)该图反映的日期是________前后,太阳直射点的地理坐标是________。
(2)abc是晨昏线,其中晨线为________段。
(3)此时A、B、D三地的地方时应是________、________、________。
(4)此时A地昼长________小时。
(5)再过三个月,B地处在________季。
答案 (1)6月22日 (45°W,23°26′N) (2)bc
(3)15时 6时 21时 (4)24 (5)秋
解析 第(1)题,读图知,地球逆时针方向旋转,为北极点投影图,从图中太阳光线照射知,北极圈内有极昼现象,晨昏线与极圈相切,应为6月22日前后;由图知,太阳直射的经线为45°W,6月22日太阳直射的纬线为23°26′N。第(2)题,顺地球自转方向,从夜进入昼的晨昏线为晨线,所以abc晨昏线中,晨线为bc段。第(3)题,图中显示,此时太阳直射45°W,45°W应为12时,A地在0°经线上,地方时应为12+3=15时;bc段为晨线,bc与赤道的交点为6时,B与c点在同一经线上,所以B地的地方时为6时;D地位于90°E经线上,地方时为12+9=21时。第(4)题,此时,A地有极昼现象,昼长为24小时。第(5)题,夏至日再过三个月为秋分日,所以再过三个月,B地处在秋季。
三、正午太阳高度的应用
1.确定地方时
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。
2.确定房屋的朝向
为了获得更充足的太阳光照,房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。在北回归线以北地区,正午太阳位于南方,房屋朝南;在南回归线以南地区,正午太阳位于北方,房屋朝北。
3.判断日影长短及方向
太阳高度越大,影子越短,太阳高度越小,影子越长。一天中日影的变化规律是:日出最长正午最短日落最长,且日影方向与太阳方位相反。
如右图中各点旗杆日影长短及日影所在方向(图中是6月22日前后,经线和纬线的交点是直射点)。
4.确定当地的地理纬度
纬度差多少度,正午太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度,可判断该地纬度大小。
5.确定楼距、楼高
为了更好地保证各楼层都有良好的采光,楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例,见下图,南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度为H,则最小楼间距L为:L=hcotH。
6.太阳能热水器的角度问题
太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的季节变化来调整角度,集热板与地面之间的夹角α应等于当天正午太阳高度的余角。如下图所示,α+H=90°时效果最佳。太阳能热水器的安装倾角=两点纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。
[举一反三] 正午太阳高度的季节变化规律
北回归线及其以北地区
一年有一次最大值(6月22日前后),一次最小值(12月22日前后)
南回归线及其以南地区
一年有一次最大值(12月22日前后),一次最小值(6月22日前后)
南北回归线之间(除赤道外)
一年有两次最大值(太阳直射时最大),一次最小值(南半球出现在6月22日前后、北半球出现在12月22日前后)
赤道地区
一年有两次最大值(3月21日前后、9月22日前后)、两次最小值(6月22日前后、12月22日前后)
递变规律
来增去减(直射点向本地所在纬线移来,则正午太阳高度增大,移去则减小)
正午太阳高度的年变化
温带地区正午太阳高度的年变化幅度都为46°52′;热带地区正午太阳高度的年变化幅度为23°26′+Φ(Φ为当地纬度)
例3 杭州某中学生设计了一款可进行调节的活动遮阳板,以实现良好的遮阳和采光效果。读图,回答(1)~(2)题。
(1)遮阳板收起,室内正午阳光照射面积最大时( )
A.正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减
B.此时,北半球正午太阳高度达一年中的最小值
C.此时南半球各地正午太阳高度达一年中最大值
D.北京正午时日影长度达一年中的最小值
(2)若北京某同学想借鉴这一设计安装遮阳板,若两地窗户大小一样,为使遮阳效果更好,结合北京实际情况,应做的调整有( )
①若安装高度不变,应缩短遮阳板 ②若安装高度不变,应加长遮阳板 ③若遮阳板长度不变,应抬升安装高度
④若遮阳板长度不变,应降低安装高度
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
答案 (1)B (2)D
解析 第(1)题,遮阳板收起,室内正午阳光照射面积最大时为北半球冬至日,太阳直射南回归线,北半球各地正午太阳高度达一年中的最小值。第(2)题,由于北京的正午太阳高度较杭州小,安装同样高度和长度的遮阳板,进入屋内阳光较多。若安装高度不变,要加长遮阳板才能遮挡过多阳光进入;如果遮阳板长度不变,应降低安装高度才能遮挡过多阳光射入室内。故D项正确。
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