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课时11 正午太阳高度的变化 四季更替和五带划分
一、正午太阳高度的变化
1．太阳高度角和正午太阳高度
(1)太阳高度角
太阳光线与地平面的交角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度(如图甲中
α 所示)。在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，太阳高度是0°。
(2)正午太阳高度
一日内最大的太阳高度 (如图乙中H 所示)，反映太阳辐射的强弱。
2．正午太阳高度的变化规律
(1)请在上图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的分布状况。
答案
1
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(2)纬度变化规律
同一天，正午太阳高度从太阳直射点所在纬线向南北两方降低。
①夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两方降低，如图中c 折线所示。
②冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两方降低，如图中a 折线所示。
③春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两方降低，如图中b 折线所示。
(3)季节变化规律
太阳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。如图所示：
特别提醒 正午太阳高度
(1)同一纬线上正午太阳高度相等。
(2)同一日期，距直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。
(3)距离太阳直射点所在纬线越近的地点，正午太阳高度越大。
(4)极点上的正午太阳高度等于直射点的纬度数。
二、四季更替和五带划分
1．四季更替
(1)成因
(2)划分(以北半球为例)
类型
范围
2
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春季
夏季
秋季
冬季
天文四季
过渡季节
一年内白昼最长、正
午太阳高度最高的季
节
过渡季节
一年内白昼最短、正午
太阳高度最低的季节
气候四季
3、4、5 月
6 、
7 、
8 月
9 、
10
、
11
月
12
、
1 、
2 月
2.五带划分
(1)划分依据：太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。
(2)五带划分
思考 不同温度带的季节变化呈现出哪些特征？
答案 四季更替最明显的是温带。热带地区有阳光直射现象，长夏无冬；寒带地区有极昼、
极夜现象，长冬无夏，四季更替不明显。
1．正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即
两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相
加。如下图所示：
当太阳直射B 点(10°N)时，A 点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－AB 纬度差＝90°－(40°－
10°)＝60°。C 点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－BC 纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝
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56°34′。
2．正午太阳高度的年变化幅度
(1) 南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26′ 增大到
46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。
(2)回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，
极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
3．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最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12 时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点
相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(4)判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正
午是一天中日影最短的时刻。日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的
日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日日影最短；南回归线以南的地区，
正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日日影最短；南、北回归线
之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短(等于0)。
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L
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＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算热水器的安装角度
如上图所示，集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余，当α＋H＝90°时热水器使
用效果最佳。
4．四季与二十四节气图
(1)关于夏至或冬至对称的节气，北半球同一地点昼夜长短相同，正午太阳高度相同，日出
日落方位相同，如小暑与芒种，立夏与立秋，小雪与大寒，寒露与惊蛰等。
(2)关于春分或秋分对称的节气，北半球同一地点昼夜长短相反，日出日落方位不同，如惊
蛰与清明，立春与立夏，处暑与霜降等。
(2022·广东地理)2021
年
10
月
16
日
，神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发
射，将我国3 名航天员顺利送入距离地表约400 km 的中国空间站。2022
年
4 月
16
日
，航
天员安全返回地球。据此完成1～2 题。
1．符合航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度大小变化的是( )
A．① B．② C．③ D．④
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2．驻留期间，酒泉卫星发射中心发射塔与广州市区广州塔两地每天正午太阳高度的差值(
)
A．先变大后变小
B．先变小后变大
C．持续不断变大
D．始终保持不变
[关键信息点拨]
2021 年10 月16 日～2022 年4 月16 日大致是航天员驻留空间站的时间，该时间段包含1
月初，结合地球绕日公转速度的变化规律：1 月初最快，7 月初最慢，可找出驻留期间空间
站绕太阳运动角速度大小变化的正确示意图。
酒泉卫星发射中心的纬度约为41°N，广州塔纬度约23°N(出现直射时接近夏至日)，驻留期
间，2021 年10 月16 日至冬至日，太阳直射点往南移动，冬至日后至2022 年4 月16 日太阳
直射点一直向北移动，两地始终位于太阳直射点的北方，根据正午太阳高度的计算公式可判
断出驻留期间两地正午太阳高度的差值大小变化情况。
答案 1.A 2.D
解析 第1 题，在航天员驻留期间(2021 年10 月16 日至2022 年4 月16 日)，地球绕太阳公
转经过了近日点(1 月初)，近日点公转角速度较快，所以在10 月16 日到1 月初，空间站绕
太阳运动角速度在变大，1 月初到4 月16 日空间站绕太阳运动角速度在变小。故选A。第2
题，在航天员驻留期间，太阳直射点始终位于两地以南，则两地每天正午太阳高度的差值始
终为两地纬度之差，保持不变，故选D。
考向1 通过“正午太阳高度的变化规律”考查“综合思维”
(2023·安徽阜阳期末)下图为江苏南京(32°N,119°E)某中学的胡老师于北京时间11 月25
日16：09 拍摄的一张照片。据此完成1～3 题。
1．该学校当日的正午太阳高度接近( )
A．34° B．40° C．50° D．55°
2．照片中教学楼的朝向为( )
A．东南 B．正南 C．西南 D．西北
3．若条件允许，胡老师能再次拍摄到同样效果的照片的日期大概在( )
A．12 月22 日
B．1 月18 日
C．2 月25 日
D．4 月17 日
答案 1.B 2.A 3.B
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解析 第1 题，太阳直射点平均每4 天移动约1 个纬度，12 月22 日(冬至日)太阳直射点位于
23°26′S，则11 月25 日太阳直射点大约位于17°S，由此计算，南京11 月25 日的正午太阳
高度＝90°－(17°＋32°)＝41°，故选B。第2 题，北京时间(120°E 的地方时)16：09 时，南京
的地方时为16：05，此时太阳位于西南方，据图判断，此时太阳方位与教学楼走向一致，
因此教学楼为东北—西南走向，朝向东南。故选A。第3 题，当日期关于冬至日对称时，同
纬度地区太阳方位和昼夜长短情况一致。11 月25 日至12 月22 日(冬至日)约27 天，而12 月
22 日到1 月18 日也是27 天，这两天的昼夜长短和日出、日落状况大体一致，故选B。
考向2 通过“四季的更替”考查“区域认知”
“我看不到春花，看不到秋叶，没有季节之流转。静寂的可怖，不仅仅是声音的静寂，
而且色彩、植被、山脉、村落及整个大地，都毫无变化，让我失去了时间意识。在这里，雨
直直地下来，烟缕垂直地升起。”据此完成4～5 题。
4．文字中描述的现象最可能出现在( )
A．欧洲西部
B．非洲南部
C．中国西北
D．马来群岛
5．推测“我看不到春花，看不到秋叶。没有季节之流转。”的主要原因是( )
A．地处赤道，太阳高度较大
B．地处热带，全年高温
C．地处雨林，土壤比较贫瘠
D．地处低纬，没有四季变化
答案 4.D 5.B
解析 第4 题，由题干材料“没有季节之流转”可知，该地无明显的季节变化，并且分布有
植被、山地，马来群岛为热带雨林气候，全年高温多雨，无明显四季更替，植被覆盖率高，
故选D。第5 题，低纬度范围为0°～30°之间，包括热带和部分亚热带，而亚热带存在较明
显的季节更替，而赤道附近地处热带，全年高温，没有明显的四季更替，B 正确。
图形判读2 太阳视运动
太阳视运动轨迹图是以观测点为中心，目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。它
能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化以及某地全年日出、日落方位的变
化。
1．日出、日落方位
太阳直射点位置
日出、日落方位
无极昼地区
刚好出现极昼的地区
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北半球
东北升，西北落
北极圈内：正北升，正北落
南半球
东南升，西南落
南极圈内：正南升，正南落
赤道
正东升，正西落
图示(北半球)
特别提醒 ①北回归线以北，全年正午太阳都在正南方天空；南回归线以南，全年正午太阳
都在正北方天空。
②南、北回归线之间，正午太阳有时在天顶，有时在正南方天空，有时在正北方天空。
③太阳的周日运动：以上图夏至日为例，太阳东北升—东南方天空—正南方天空—西南方
天空—西北落。
2．太阳高度日变化图的判读
(1)日出、日落、昼长判读：如曲线A 北京时间约3 时日出，约17 时日落，昼长约为14 小时。
(2)正午太阳高度及出现的时间判读：如曲线B 正午太阳高度约为45°，出现在北京时间12 时。
(3)特殊判读：①曲线A 正午太阳高度最大为90°，应位于赤道至回归线之间；②曲线B 昼长
24 小时，且最低太阳高度正好为0°，应为出现极昼的最低纬度；③C 线昼长24 小时，且一
天中太阳高度没有变化，应位于极点。
下图为我国某科考队员在北极黄河站(78°55′N,11°56′E)极昼期第一天拍摄的太阳视
运动轨迹合成图(每两小时拍摄一次)。据此完成1～2 题。
1．拍摄P 位置的太阳轨迹时，摄影机镜头朝向( )
A．正北 B．正南 C．正西 D．正东
2．当太阳位于图中Q 位置时，北京某中学观察到太阳位于( )
A．东北 B．西北 C．东南 D．西南
答案 1.A 2.D
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解析 第1 题，根据材料，黄河站位于北半球，该日极昼，正午太阳位于正南方向，极昼期
午夜0 时太阳位于正北方向，P 点是该日太阳高度最小的时候，正值午夜0 时，故摄影机镜
头朝向正北，故选A。第2 题，图中太阳位置是每两小时拍摄一次的太阳位置，根据太阳高
度判断，位置最高时为正午12 时，位置最低时为午夜0 时。当太阳位于图中Q 位置时，北
极黄河站(78°55′N,11°56′E)地方时大约为6 时，此时北京(116°E)的地方时约为13 时，太
阳位于西南方向，故选D。
读“某地区二分二至日的太阳视运动图”，完成3～4 题。
3．该地与其对跖点(关于地心对称的点)的地理纬度分别是( )
A．40°S,40°N
B．50°N,50°S
C．40°N,40°S
D．50°S,50°N
4．该地某日的夜长为9 小时40 分，则该日的太阳运动轨迹、日出时间及日落方位分别是(
)
A．① 4 时50 分 西北
B．② 4 时50 分 西南
C．③ 7 时10 分 西北
D．① 7 时10 分 西南
答案 3.C 4.A
解析 第3 题，北半球各地北极星的仰角高度等于当地的地理纬度，由图可知，当地北极星
的仰角为40°，则当地纬度为40°N，则其对跖点纬度为40°S。C 正确。第4 题，由图可知，
①为夏至日太阳视运动轨迹，②为二分日太阳视运动轨迹，③为冬至日太阳视运动轨迹，题
干中该地某日的夜长为9 小时40 分，说明该地昼长夜短，符合夏至日太阳视运动轨迹，即
①，此时日出时间为0 时＋夜长的一半，即4 时50 分日出，夏至日日出东北，日落西北，
故选A。
(2023·浙江温州模拟)我国某中学组织学生采用竖直立杆的方式观测日影变化，杆长为1
米。下图为当地二至日部分时刻(北京时间)杆影方位及长度，图中①点为立杆点。据此完成
5～6 题。
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5．该中学所在城市最可能是( )
A．长春 B．长沙 C．乌鲁木齐 D．杭州
6．夏至日，当地太阳视运动轨迹是( )
答案 5.B 6.B
解析 第5 题，读图，甲日杆影在北京时间9 时和16 时的影长相等，因此该地在北京时间
12：30 时为正午，即北京时间12：30 时，该地地方时为12 时，可求得该地经度为
112.5°E。该中学所在城市最可能是长沙市，B 正确；长春经度大约为125°E，乌鲁木齐经度
大约为88°E，杭州经度大约为120°E。第6 题，夏至日，图示地区日出东北，正午时太阳在
正南，日落西北。故选B。
青岛(120°E,36°N)的小明同学计划在五一期间到乌鲁木齐(88°E,44°N)探亲，下图示意小
明打算预定的4 月30 日车票信息(车票时间均为北京时间)。据此完成7～8 题。
7．从青岛北站出发及到达乌鲁木齐车站时，小明看到两地的太阳方位分别是( )
A．西南方向、东南方向
B．西北方向、西南方向
C．西南方向、正南方向
D．西北方向、正南方向
8．Z105 列车到达乌鲁木齐车站时，小明马上给在青岛的妈妈打电话报平安，小明和妈妈手
表显示的时间是( )
A．9：52、10：00
B．10：00、10：00
C．10：00、12：00
D．12：00、12：00
答案 7.A 8.D
解析 第7 题，北京时间即120°E 的地方时，青岛的经度为120°E，地方时即为北京时间。
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小明从青岛站出发的时间为4 月30 日17：25，此时太阳直射北半球，还未到18 点，因此太
阳位于西南方位。小明到达乌鲁木齐时的北京时间为12：00，而乌鲁木齐的经度为88°E，
与120°E 相差约2 个小时，因此乌鲁木齐的地方时约为10：00，此时太阳位于其东南方位。
故答案选A。第8 题，列车到达乌鲁木齐时的北京时间为12：00。为了方便，我国统一采
用东八区的时间，因此小明和妈妈手表显示的时间都是北京时间，即12：00。故选D。
课时精练
(2023·浙江山水联盟联考)下图为“某地二分二至日旗杆顶端日影轨迹变化图”。读图完
成1～2 题。
1．该地纬度位置可能为( )
A．20°N B．40°N C．40°S D．60°S
2．若在同一天中，该地与杭州(30°N)的正午太阳高度的差值为ΔH(取绝对值)，则太阳直射
点由节气①→节气③的移动过程中，ΔH 的变化为( )
A．先增大后减小
B．先增大后不变
C．先不变后增大
D．持续不断增大
答案 1.A 2.B
解析 第1 题，读图，根据节气①的旗杆顶端日影轨迹，可知该日日出东北，日落西北，①
为夏至日，且正午日影位于正南，可知此时太阳直射点位于该地以北，即该地位于
23°26′N 以南，排除B。根据节气②的旗杆顶端日影轨迹，可知该日日出正东，日落正西，
②为春、秋分日，且正午日影位于正北，可知此时太阳直射点位于该地以南，即该地在赤道
以北，排除C、D。故选A。第2 题，根据上题分析，该地纬度位置为20°N，节气①→节气
③为夏至→冬至，太阳直射点从23°26′N 向南移动到23°26′S。在这期间，30°N 正午太阳
高度从最大逐渐减小到最小；20°N 正午太阳高度先增大，当太阳直射到20°N 时达到最大，
之后逐渐减小到最小。所以，太阳直射点从23°26′N 向南移动到20°N 期间，ΔH 增大，C
错误。正午太阳高度＝90°－太阳直射点与所求点纬度差，可计算太阳直射点从20°N 到
23°26′S 移动过程中，30°N 和20°N 的正午太阳高度差值都是10°，排除A、D，故选B。
下图中M 表示北半球某地太阳高度。读图完成3～4 题。
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3．此日浙江省金华市(约29°N)的正午太阳高度约是( )
A．27° B．80° C．58° D．66°34′
4．若图示太阳高度为当地一年中最大的太阳高度，则( )
A．全球极昼极夜现象的范围扩大
B．全球温带范围将会扩大
C．全球热带范围将会扩大
D．回归线将穿过我国的福建省
答案 3.B 4.B
解析 第3 题，读图可知，北半球M 地一天之中太阳高度没有变化，由此推断，M 地为北
极点，北极点的太阳高度与太阳直射点的纬度相同，图中显示，M 地此日太阳高度为19°，
因此此日太阳直射19°N，此日浙江省金华市(约29°N)与太阳直射点纬度相差10°，则当地的
正午太阳高度约是(90°－10°)＝80°，B 正确。第4 题，目前，因黄赤交角为23°26′，则北
极点的最大太阳高度为23°26′，若图示太阳高度为当地一年中最大的太阳高度，即北极点
最大的太阳高度为19°，则黄赤交角减小为19°。黄赤交角与极圈的度数互余，则南北极圈
度数为南北纬71°，极圈以内就是极昼极夜出现的最大范围，因此全球极昼极夜现象的范围
缩小，A 错误；黄赤交角减小，则回归线度数降低，极圈度数升高，温带范围位于回归线与
极圈之间，则全球温带范围将会扩大，热带范围位于南北回归线之间，则全球热带范围将会
缩小，B 正确，C 错误；黄赤交角减小到19°，则北回归线度数降低为19°N，北回归线不会
穿过我国的福建省，D 错误。故选B。
2022 年2 月4 日20：00，第二十四届冬季奥林匹克运动会在国家体育场盛大开幕，开
幕式以二十四节气进行倒计时，中国式浪漫惊艳了世界。据此完成5～6 题。
5．下列古诗词描述现象与节气对应正确的是( )
A．小荷才露尖尖角—立春
B．黄梅时节家家雨—雨水
C．霜叶红于二月花—立秋
D．燕山雪花大如席—大寒
6．冬奥会期间，北京( )
A．白昼渐短，夜晚渐长
B．天安门升旗时间逐渐提前
C．日出东北，日落西北
D．正午太阳高度逐渐减小
答案 5.D 6.B
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解析 第5 题，荷花在盛夏时节开花，在立夏时荷叶才刚钻出水面，因此“小荷才露尖尖
角”是立夏，A 错误。“黄梅时节”指的是农历四、五月间，江南梅子黄了、熟了，大都是
阴雨绵绵的时候，称为“梅雨季节”，大约是初夏时期，雨水是春季的节气，B 错误。深秋
时枫叶被秋霜染过，艳比二月春花，大概是霜降节气时期，立秋是初秋时期，C 错误。燕山
纬度较高，大寒节气期间的雪花特别大， D 正确。第6 题，冬奥会于2022 年2 月4 日20：
00 开始，2022 年2 月20 日结束，在冬至(12 月22 日前后)之后，北京白昼逐渐变长，夜晚逐
渐变短，A 错误。白昼逐渐变长，日出时间变早，因此天安门升旗时间逐渐提前，B 正确。
2 月份还没有到春分(3 月21 日前后)，太阳直射点仍位于南半球，因此北京日出东南，日落
西南，C 错误。冬至日之后，太阳直射点逐渐北移，北京的正午太阳高度逐渐增大，D 错误。
7．阅读图文资料，完成下列要求。(16 分)
新西兰领土主要由南岛、北岛两大岛屿组成。下图为新西兰北岛地形示意图。
(1)据图描述新西兰北岛的主要地形特征。(6 分)
(2)试从地质作用的角度，分析A 地区土壤较肥沃的原因。(6 分)
(3)在图2 中绘制出甲地12 月22 日和6 月22 日的正午太阳高度示意图，并在图中恰当位置
标出正午太阳高度数值。(4 分)
答案 (1)地势中间高四周低；地形以山地、丘陵为主，平原面积狭小；海岸线较曲折。
(2)附近有火山活动，火山灰沉积带来丰富的养分；该区域地势较平坦，河流流速缓，流水
沉积作用带来营养物质；处于背风坡，降水较少，流水侵蚀作用弱，土层较厚。
(3)
13
