專題一宇宙中的地球

?大專題知識框架構建

第3講地球公轉及其地理意義

一、學習導航

課程標準1.結合實例，說明地球運動的地理意義

1.地球公轉的特征

2.晝夜長短變化規律

考點概括

3.正午太陽高度角變化規律及應用

4.太陽視運動規律

二、考點突破

考點一：地球公轉的特征

【必備知識】

知識點1地球公轉的基本特征

L方向：自西向東

2.周期：恒星年365日6時9分10秒（真正周期）

回歸年365日5時48分46秒

3.軌道：近似正圓的橢圓軌道，太陽位于橢圓的一個焦點上

4.速度：1月初近日點，最快

7月初遠日點，最慢

知識點2黃赤交角及其影響

1.黃赤交角（23°26，）

2.太陽直射點的回歸運動

【典例剖析】

典例1：（2022年廣東卷）2021年10月169,神舟十三號載人飛船在酒泉衛星發射中心

成功發射,將我國3名航天員順利送入距離地表約400km的中國空間站。2022年4月16日，

航天員安全返回地球。據此完成下面小題。

1.符合航天員駐留期間空間站繞太陽運動角速度大小變化的是（

大大大

眄旭

圖饌-

小小小L

時間時間時間

A.B.C.D.

【針對訓練】

受新冠肺炎疫情的影響，原定于2020年7月24日開幕的第32屆夏季奧林匹克運動會

（東京奧運會）推遲到2021年7月23日至8月8日舉行。下圖示意地球公轉的二分二至日

軌道位置。讀圖，完成1?2題。

1.本屆奧運會期間，地球在公轉軌道上的位置最可能位于（）

A.①一②B.②一③C.③一④D.④一①

2.開幕式這一天，太陽直射點所在半球、移動方向和地球公轉速度的描述正確的是（）

A.北半球北移漸快B.南半球北移漸慢

C.北半球南移漸快D.南半球南移漸慢

考點二：晝夜長短變化

【必備知識】

知識點1晝夜長短的分布規律

太陽直射點所在的半球：晝長夜短，且緯度越高，晝越長。

1.夏至日，北半球晝最長，夜最短，北極圈及以內出現極晝現象；南半球與之相反。

2.冬至日，北半球晝最短，夜最長，北極圈及以內出現極夜現象，南半球與之相反。

3.春秋分，全球各地晝夜平分。

4.赤道上，全年晝夜平分。

知識點2晝夜長短的變化規律

直射點向哪個半球移動，哪個半球的晝變長，夜變短。

夏至日到冬至日期間：太陽直射點向南移動，南半球白晝變長，北半球白晝變短；

冬至日到次年夏至日期間：太陽直射點向北移動，北半球白晝變長，南半球白晝變短。

知識點3晝夜長短的其他規律

L同一緯線上各點晝夜狀況、日出和日落的地方時相同；

2.南、北半球同緯線晝夜時長相反（對稱性），

即:南半球某地的晝（夜）長=北半球同緯度某地的夜（晝）長；

3.赤道全年晝夜平分（赤道上任何時候都是6點日出，18點日落）;

春秋分日全球各地晝夜平分。

4.緯度越高，晝夜長短變化幅度越大，緯度越低，變化幅度越小。

知識點4晝長的相關計算

L晝長=日落日出

2.晝長=（12:00日出時間）X2

晝長=（日落時間12:00）X2

晝長

上午：下午

日正，午I日

I----------------1------------1——J-------------------1

0點出；12點;落。點

下半夜長；;上半夜長

V-------|r------------?

【典例剖析】

典例2：（2021?河北高考真題）家住某城（36.5°N,116°E）的小明，秋分時節搬進了新樓

房，站在書房2.6米高的落地窗前，遠處公園美景盡收眼底。下圖示意書房平面布局。

N

2.從入住到次年春分，書房的日采光時間變化趨勢是（）

A.一直增加B.先增后減

C.一直減少D.先減后增

【針對訓練】

（2021年全國甲卷）2011年日本福島核泄漏事件之后，德國宣布逐步放棄核電而重點發展

光伏發電。下圖示意2014年某日德國電力總需求和電力凈需求的變化（電力凈需求量;電力

總需求量光伏發電量）。據此完成下面小題。

3.圖中所示這一天所在的月份是（）

A.3月B.6月C.9月D.12月

（2023北京卷）圖為亞洲局部地區海平面氣壓分布圖（圖中為北京時間），讀圖完成下

題。

③?

4.最可能在釣魚島見到日出的是（）

A.①B.②C.③D.@

考點三：正午太陽高度變化

【必備知識】

概念

1.太陽高度：太陽光線與地平面的交角。

日出、日落時（晨昏線上）太陽高度=0°,白天＞0°，黑夜〈0°

2.正午太陽高度：一天中最大的太陽高度即地方時12時的太陽高度，反映太陽輻射的強

弱。

（正午太陽高度只有在太陽直射當地所在緯線時才能達到90°,其他時候都〈90°；南

北回歸線外全年正午太陽高度都〈90°）

例：下圖分別可能表示的緯度位置是？

日期日期日期

知識點1正午太陽高度的分布規律

近大遠小：離太陽直射點越近，正午太陽高度越大，反之則越小。

——

；

一

：

，

?

W>CfcZSn-26'So_2T26'、WWNWF、

知識點2正午太陽高度的變化規律

來增去減：直射點靠近，當地正午太陽高度變大；

直射點遠離，正午太陽高度變小。

知識點3正午太陽高度的計算

公式：正午太陽高度H=90°-當地與直射點的緯度差

求緯度差（同減異加）相同半球：大減小不同半球：相加

例：當太陽直射10°S時，求北京（40°N）的正午太陽高度。

知識點4正午太陽高度的應用

1.確定地方時：

一天中太陽高度達最大時，地方時為12時。

2.確定緯度：

根據正午太陽高度計算公式可計算出當地緯度。

3.確定房屋門窗的朝向：

北回歸線以北地區，正午太陽位于南方，房屋門窗多朝南；

南回歸線以南地區，正午太陽位于北方，房屋門窗多朝北。

4.推斷正午日影長短：

正午太陽高度越大，日影越短；正午太陽高度越小，日影越長。且日影方向與太陽方

位相反。

太陽

物物、工物、、、、、

_______||”|IL-、

'~V~'------V-------------'

影子長度影子長度

5.推算樓間距：緯度較低的地區，樓間距較小；緯度較高的地區，樓間距較大。如下圖

所示，冬至日我國某地，最小樓間距L=h?cotH。

例：我國《物權法》指出，住宅間距必須保證北面樓房底層窗臺面日照時間不少于1小

時。

按照采光要求，下列四個城市相鄰同高樓房的間距最寬的應該是（）

A.北京（40°N）B.哈爾濱（45°N）

C.廣州（23°N）D.臺州（29°N）

6.計算太陽能熱水器安裝角度

①熱水器的傾角：太陽能熱水器的傾角a與當地正午太陽高度互余，即等于該地與太

陽直射點的緯度差。

②一年內調整的幅度：等于所在地正午太陽高度的年變化幅度。

例：當太陽直射10°S時，求北京(40°N)太陽能熱水器的安裝角度。

太陽光線

77^^777777^7^77

【典例剖析】

典例3：(2022年廣東卷)2021年10月16日，神舟十三號載人飛船在酒泉衛星發射中心

成功發射,將我國3名航天員順利送入距離地表約400km的中國空間站。2022年4月16日，

航天員安全返回地球。據此完成下面小題。

3.駐留期間，酒泉衛星發射中心發射塔與廣州市區廣州塔兩地每天正午太陽高度的差值

()

A.先變大后變小B.先變小后變大

C.持續不斷變大D.始終保持不變

典例4：(2022年海南卷)1909年5月，廣東水師提督李準率領水師官兵乘伏波艦、琛航

艦巡查南海諸島。在今三沙市西沙區測繪地圖，勘察島嶼，勒石豎旗，逐一命名，其中琛

航島(16°27'N,111°42'E)以琛航艦命名。李準灘(7°48'N,110°28'E)位于三

A.夏至日都達到最大值B.始終大于琛航島

C.冬至日都達到最小值D.達到90°的次數多

【針對訓練】

（2023福建卷）局部強降雨后，在某些角度，光通過水汽的折射，形成彩虹奇觀。結合下

圖完成下面小題。

5.暑假某日，小明同學來到武夷山游玩，降雨過后，看見了彩虹，則小明看見彩虹時最可

能的時間與朝向是（）

A.7：00~8：30面朝太陽B.10：00~11：30面朝太陽

C.13：00~14：30背對太陽D.16：00~17：30背對太陽

6.我國北方夏季彩虹出現頻率高于南方的可能原因是（）

A.降雨較多B.太陽高度角大C.白晝時間長D.可見度較高

（2022年浙江卷）我國某中學生在學校附近通過天文觀測，繪制出北極星光線與正午太陽光

線之間夾角a的年變化曲線，下圖為該曲線示意圖。完成下面小題。

7.符合“晝變短，夜比晝長”條件的時段是（）

A.甲至乙B.乙至丙C.丙至丁D.丁至戊

8.丙日，對應的北極星光線和正午太陽光線位置關系正確的是（）

A.①B.②C.③D.@

考點四：太陽視運動

知識點1日出日落方位

1.太陽直射北半球時，日出東北、日落西北。

2.太陽直射南半球時，日出東南、日落西南。

3.太陽直射赤道時，日出正東、日落正西。

夏至

圖1.15北緯40。地區二分二至日正午太陽高度和日

出日落的大致時間

知識點2正午太陽方位

1.直射點以北地區：正午太陽在正南。

2.直射點以南地區：正午太陽在正北。

3.在直射點上：正午太陽位于正頭頂。

【典例剖析】

典例5：（2023山東卷）某文化廣場（37°N,105°E）上的十二生肖石像均勻排列成圓

形，生肖鼠位于正北方，小明在圓中心豎立一根細桿，以觀察太陽周日視運動變化。圖示

意夏至日兩個時刻的桿影指向。完成下面小題。

?細桿位置——日出時桿影指向

?生肖石像位置…北京時間9:20桿影指向

5.該地夏至日地方時16：00時，桿影指向（）

A.生肖虎B.生肖虎與兔之間

C.生肖兔D.生肖兔與龍之間

6.11月至次年2月，一日內被桿影指向的生肖石像個數最多為（）

A.5個B.6個C.7個D.8個

【針對訓練】

（2021河北卷）家住某城（36.5°N,116°E）的小明，秋分時節搬進了新樓房，站在書房2.6

米高的落地窗前，遠處公園美景盡收眼底。下圖示意書房平面布局。

9、冬至日天氣晴朗，小明在書房于北京時間（）

A.6：30看到當日第一縷陽光B.9：30沐浴著陽光伏案讀書

C.12：30估算陽光進深2.6米D.15：30看到陽光照到書柜上

（2023浙江卷）塔式光熱發電是利用成千上萬個獨立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚集到鏡場

中心的集熱塔，通過能量轉換來發電。下圖1為青海某地塔式光熱發電場景觀圖，圖2為

定日鏡工作原理示意圖。完成下面小題。

10.定日鏡工作期間，鏡面朝向（圖2所示）的水平和垂直轉動方向分別是（）

A.順時針、先逆時針后順時針B.順時針、先順時針后逆時針

C.逆時針、先順時針后逆時針D.逆時針、先逆時針后順時針

三、課堂小結一請用思維導圖完成本節課的知識點整理

四、課后訓練

（2022浙江卷）攝影愛好者在南半球某地朝西北固定方向拍攝太陽照片，拍攝時間為K日

及其前、后第8天的同一時刻。圖左為合成后的照片，圖右為地球公轉軌道示意圖。完成下

面小題。

（2022湖北卷）風云三號E星是全球第一顆在晨昏軌道運行的太陽同步氣象衛星，與在軌

的風云三號C星、D星形成“晨昏、上午、下午”三星組網格局，可實現全球觀測資料的100%

覆蓋。E星裝載最先進的微光成像儀，可大幅提高弱光條件下的監測精度。圖示意晨昏軌道、

上午軌道和下午軌道。據此完成下面小題。

2.與上午軌道衛星和下午軌道衛星相比，晨昏軌道衛星（）

A.兩側溫度差異小B.對地觀測時，當地的太陽高度角小

C.太陽能補充不足D.對地觀測時，成像儀太陽光入射少

3.E星的運行軌道相對于地軸（）

A.年變化幅度為23°26'B.日變化幅度為180°

C.年變化幅度為46°52'D.日變化幅度為360°

（2022年海南卷）1909年5月，廣東水師提督李準率領水師官兵乘伏波艦、琛航艦巡查南

海諸島。在今三沙市西沙區測繪地圖，勘察島嶼，勒石豎旗，逐一命名，其中琛航島（16°

27'N,111°42'E）以琛航艦命名。李準灘（7°48'N,110°28'E）位于三沙市南沙區,

是為了紀念李準當年巡查南海諸島而命名（下圖）。據此答題。11O°E12O°E

4.依據所學地理知識推斷（）灣沙群島

20°N

A.琛航島的晝夜長短變化幅度比李準灘大

B.琛航島與李準灘的直線距離約1200千米

C.李準灘較琛航島更易受臺風影響西沙區

D.李準灘附近海域表層海水鹽度較琛航島高

1O°N

沙，區

李準灘，’

?省會

母暗沙.?城市

F島礁

H國界

（2021年浙江卷）我國某中學組織學生對直立物日影變化進行觀測，具體做法是：先在一塊

平坦的地面上直立一根標桿，再以此桿直立點（甲）為圓心，以桿長為半徑繪一半圈。下圖

為某日桿影變化圖,圖中陰影部分為標桿影子范圍。完成下面小題。

5.甲地位于（）

A.東北平原B.華北平原C.四川盆地D.珠江三角洲

6.若從甲地垂直上方朝下看,一年中某時刻地面上晝夜狀況與經緯線位置關系最有可能是

（）

①②③④

圖例匚二I夜□晝

C.③D.④

（2021天津卷）科考隊在北極圈內某地進行科考時，于北京時間6月22日16時測得了當

地一天中太陽高度的最小值為10°o完成下面小題。

7.該地的緯度為()

A.83°26'NB.80°34'NC.76°34'ND.72°34'N

（2023海南卷）對日影和太陽高度變化的觀測可以判斷地理位置、地方時等要素。左圖為

甲地某日日出至日落期間標桿的日影變化示意圖，當日影朝正北方向時，標桿長度與其日

影長度相等。右圖為乙地同一日正午時刻的太陽高度示意圖。圖中時間均為北京時間。據

此完成下面小題。

N

太陽光線

12:20

2

W--p----E

甲地NS

乙地

5:40

s

8.觀測當日（)

A.甲地晝長夜短B.乙地晝短夜長

C.甲地晝長大于乙地D.甲乙兩地晝夜等長

9.甲地位于乙地（）

A.東南B.西南C.東北D.西北

（2021北京卷）下圖示意北緯27°附近部分地點某年的平均氣溫。讀圖，完成下面小題。

喇(℃)

23

21

19

17

15

116117120121S?(°)

10.某地理小組連續多日在該緯線附近同一地點用木桿測量正午太陽高度角，記錄的木桿

影長數值先增大、后減小。該小組測量影長的時間段是（）

A.立春驚蟄B.芒種小暑C.白露寒露D.大雪小寒

答案與解析

考點突破

【典例剖析】

典例1:1.A

【詳解】空間站繞地球在繞轉，則地球與空間站構成一個天體系統，該天體系統繞太陽旋

轉，這樣空間站繞太陽運動角速度大小變化也就是地球繞日公轉角速度大小變化，在航天

員駐留期間，地球繞日公轉經過了近日點，近日點公轉角速度較快，所以在10月16日到

1月初，空間站繞太陽運動角速度在變快，1月初到4月16日空間站繞太陽運動角速度在

變慢。故A正確，BCD錯誤。故答案選A。

典例2:2.D

【詳解】根據材料信息，此地為(36.5°N,116°E),秋分時入住到次年春分，為北半球

的冬半年，當地的晝短夜長，太陽直射點先向南移動再向北移動，該地晝長先變短再變

長，根據圖示信息，可知該書房窗子朝向正南，冬半年日出日落方位偏南，所以整個白天

都有采光，則書房的采光時間隨著晝長的變化而變化，先減后增，在冬至日達到最小值，D

正確；ABC錯誤。所以選D。

典例3:3.D

【詳解】正午太陽高度角為90°所求點與直射點的緯度差值，在航天員駐留期間，兩地始

終都位于太陽直射點的以北，則兩地與太陽直射點的距離變化始終一致，則兩地正午太陽

高度角的變化始終一致，保持不變，兩地正午太陽高度角的變化始終為兩地緯度之差。故

選D。

典例44.C

【詳解】兩地處于回歸線之間，正午太陽高度最大值為太陽直射當地緯線的時候，并不是

夏至日，A錯誤。夏至日時太陽直射北回歸線，由于李準灘的緯度較低，李準灘的正午太

陽高度比琛航島要低，B錯誤。冬至日，太陽直射南回歸線，北半球各地正午太陽高度角

達到一年中的最小值，兩地都屬于北半球，所以冬至日都達到最小值，C正確。兩地每年

都有兩次太陽直射，正午太陽高度達到90°的次數一樣多，D錯誤。故選C。

典例5:5.D6.D

【5題詳解】圖中信息可知，北京時間9:20桿影指向正西，當地經度為105。E,此時當地

地方時應為8:20,太陽位于正東，一天之中太陽方位關于地方時正午(正南)對稱，此日

當地地方時15:40太陽應位于正西，則地方時16:00太陽應位于西北方向，桿影應指向東

南，讀圖可知，生肖虎、生肖虎與兔之間均在東北方向，生肖兔在正東，只有生肖兔與

龍之間在東南，D符合題意，排除ABC。故選D。

【6題詳解】11月至次年2月，太陽直射南半球，當地太陽東南升、正午在正南、西南

落，桿影日出指向西北、正午指向正北、日落指向東北，因此一日內被桿影轉過的角度小

于180。，指向的生肖石像個數少于6個，最多為5個，A正確，BCD錯誤，故選A。

【針對訓練】

l.B2.C

【1題詳解】根據地球公轉特征判讀圖中①是春分3.21,②是夏至6.22,③是秋分9.23,

④是冬至12.22,本屆奧運會期間2021年7月23日至8月8日，在夏至6.22之后，秋分

9.23之前，故位于②③之間，選B。

【2題詳解】開幕式這一天2021年7月23日，直射點在北半球，且向南移動；7月初在遠

日點速度最慢，過這天后速度漸快，選C。

3.B

【3題詳解】根據材料，電力凈需求量=電力總需求量一光伏發電量，當電量總需求量等于

電量凈需求量時，光伏發電量為0,說明此時為黑夜；讀圖可知，電量總需求量等于電量

凈需求量的時段為格林尼治時間大約19點到凌晨3點多，遠小于12個小時，晝長夜短，

為北半球夏季，德國位于北半球，B正確；3月和9月晝夜大致等長，12月晝長遠小于夜

長，ACD錯誤。故選B。

4.B

【4題詳解】釣魚島位于123。E,其地方時與北京時間相差不大。圖①為6月8日

08:00,釣魚島晝長夜短，6點前就已日出，A錯誤；圖②為7月8日05:00,釣魚島晝長

夜短，6點前日出，05:00可能在釣魚島見到日出，B正確；圖③為9月4日05:00,接近

秋分日，釣魚島晝長略長于12小時，應此略早于6點日出，05:00距離6:00相差1小

時，此時還未日出，C錯誤;圖④為4月8日08:00,釣魚島晝長夜短，6點前就已日出，

D錯誤。故選B。

5.D6.C

【5題詳解】由圖可知，要觀測到彩虹必須背對太陽，AB錯誤；由圖可知，13：00~14：

30,武夷山太陽高度角大于42°,不能形成彩虹，C錯誤；16：00^17：30太陽高度角較

小，可能會形成彩虹，D正確。故選D。

【6題詳解】北方降雨少于南方，A錯誤；北方太陽高度角小于南方，B錯誤；夏季北方晝

長較南方長，晝長時間長，出現彩虹的頻率高，C正確；南方北方的能見度差異小，D錯

誤。故選C。

7.D8.C

【7題詳解】根據所學知識可知，北極星光線與地面的夾角為當地的緯度，也是北極星光

線與正北方向的夾角，正午太陽光線與正南方向的夾角在夏至日達到最大值，冬至日達到

最小值，所以北半球北極星光線與正午太陽光線的夾角a,在夏至日達到最小值，冬至日

達到最大值，根據圖示信息可知，丙為夏至日，甲、戊為冬至日，乙為春分日，丁為秋分

日，北半球符合“晝變短，夜比晝長”的是秋分日到冬至日，應是圖中的丁至戊，D選項

正確，ABC選項錯誤，所以選D。

【8題詳解】根據上題分析可知，丙為夏至日，太陽直射點位于北回歸線，北極星光線與

地面的夾角為當地緯度，正午太陽高度為90°減去所在地與北回歸線的緯度差，所以夏至

日北極星光線與正午太陽高度的和為113.5。，①④錯誤；②圖，北極星光線與地面的夾

角為58°,當地緯度為58°N,我國最北端緯度位置約為53°N,不符合，②錯誤；③圖

北極星光線與正午太陽高度的和為113.5。，且北極星與地面的夾角為36°,緯度位置為

36°N,符合我國的緯度范圍，③正確。所以選C。

9.D

【9題詳解】該城市位于(36.5°N,116°E),當地冬至日晝長接近9小時，冬至日日出

北京時間應在7:00以后，A錯誤；9:30時，太陽位于東南方位，書房接近正方形，書桌書

房對角線的東北一側，位于窗子的正北方位，陽光受東南0.5米的墻的遮擋照射不到書

桌，B錯誤；冬至日時，正午太陽高度=90°(36.5°+23.5°)=30°,則室內光照面積應

大于落地窗面積，落地窗為2.6米，且北京時間12:30,當地時間接近12:14,太陽斜射，

陽光進深應該大于2.6米，C錯誤；15:30時，當地時間接近15:14,太陽斜射，太陽位于

西南方位，日影朝向東北方位，書柜位于落地窗的東北方位，陽光正好照射到書柜上，D

正確。所以選D。

10.B

【10題詳解】定日鏡隨太陽方位的變化而變化的，而太陽在一天之中方位的變化是順時針

的，所以定日鏡面的水平轉動方向也為順時針的，CD錯誤；定日鏡為了準確反射太陽光到

集熱塔，當太陽高度角變大時，鏡面與地面之間的夾角應該變大，以保持一定的太陽光入

射角度(如圖示)。太陽高度角減小時，鏡面與地面之間的夾角應該變小。故鏡面在垂直方

向上與地面的夾角先增大，后減小，所以在垂直于地面的剖面圖上看，鏡面在垂直方向的

變化應為：先為順時針，后為逆時針，B正確，A錯誤。故答案選B。

課后訓練

1.B

【1題詳解】閱讀圖文材料，結合知識，K日前后八天太陽位置重合，證明K日處于中間，

能拍攝這種現象只能是在太陽直射點南北回歸線前后，但是材料中顯示拍攝的是西北方

向，故太陽直射的是北半球，因此K日應為太陽直射北回歸線當日，為夏至日；觀察右

圖，①處于近日點1月初，對應的②③之間為遠日點7月初，結合地球公轉方向，②為夏

至日，故選擇B。

2.B3.A

【2題詳解】晨昏軌道衛星一側為白晝，一側為黑夜，兩側溫度差異較大，A項錯誤；對地

觀測時，地面為凌晨或傍晚，太陽高度角小于上午和下午的太陽高度角，B項正確；大部

分衛星運行的動力來自太陽能，三顆軌道衛星均可接觸陽光，太陽能補充均充足，C項錯

誤；對地觀測時，與上午軌道衛星和下午軌道衛星相比，成像儀太陽光入射角度小，但太

陽光入射并不少，D項錯誤。故選B。

【3題詳解】材料信息表明，E星為晨昏軌道太陽同步衛星，即沿晨昏圈環繞地球運行，晨

昏圈與地軸的夾角與直射點的緯度數相同，直射點一年之中移動的最大緯度數為23°

26',E星的運行軌道相對于地軸年變化幅度為23°26',A正確，C錯誤；一天之中晨昏圈

與地軸的夾角變化很小，不可能達到180。和360。，BD錯誤。故選A。

4.