黄赤交角变化引起的五带范围、昼夜长短、日出日落时间及正午太阳高度变化(2006-12-30 11:43:16)黄赤交角变化引起的五带范围、昼夜长短、日出日落时间及正午太阳高度变化 使用说明（1）赤道平面——过地心与地轴垂直的平面（2）黄道平面——地球公转轨道所在的平面（3）黄赤交角—— 黄道平面（地球公转轨道面）与赤道平面交角（4）目前黄赤交角为23°26′，地轴与黄道平面的交角为66°34′（5）地轴与黄道平面的交角会发生微弱的变化（6）文中指与原来相比， 变大后一定时期基本稳定。 1、 （1） ——①地轴与黄道平面（公转轨道面）的交角变小 ——②太阳直射点北界北推或南界南推——回归线北进或南进 ——热带变大；直射点移动角度变大——晨昏线圈摆动角度同幅度的变大——极昼、极夜的范围变大（极圈的度数变小）——寒带变大；热带和寒带同幅度变大——温带变小（热带增大的度数是北寒带或南寒带的2倍；北温带或南温带减少的度数与热带相同，是北寒带或南寒带的2倍；总之热带和寒带等于温带减小的度数） ——③（常识铺垫：黄赤交角与地球公转运动状况无关，因此黄赤变化时公转运动的轨道不变，周期不变，速度不变。）一年（回归年）内太阳直射点与地心连线相对于赤道平面移动的总角度增大（原来是4×23°26′）——每一日内太阳直射移动角度增大——北半球：夏半年（北半球季节，以下同），同一日期同一纬度各地（已出现极昼范围除外）与原来相比昼加长夜缩短，昼夜比值变大——日出时间提前，日落时间推后；冬半年，同一日期同一纬度各地（出现极夜地区除外）与原来相比昼缩短夜加长，昼夜比值变小——日出时间推后，日落时间提前。南半球类推。——推论：无论南北半球的夏半年或冬半年，与原来相比，同一纬度各地达到相同昼长或夜长的日期提前（原因：黄赤交角变大，相同日期内太阳直射点摆动的幅度变大，摆动相同角度的时间缩短）。 ——④一年内晨昏线圈的摆动与直射点移动同步调同角度——每日晨昏线圈摆动的范围扩大——同一日期极圈内出现极昼极夜的范围变大（纬度变小）——原极圈内的出现极昼极夜的日期提前（原因：黄赤交角变大，相同日期内太阳直射点摆动的幅度变大，摆动相同角度的时间缩短） ⑤太阳直射点北界北推或南界南推——赤道低气压带北移或南移幅度变大——副高及其它气压带风带同样。 （2） 与上面的情况相反，详细内容略去。 ——（气压带风带的位置推理略，推测如下：赤道低气压位置不变，副高北推，极地高压南推，副极地低气压不变） 2、 （1）若黄赤交角变大 ——南北回归线分别南北进推进 ——①新回归线以北或以南地区 （该地一年内各地正午太阳高度变化幅度原来为旧黄赤交角的2倍，现在为新黄赤交角的2倍，相比变大的数值为新旧黄赤交角增大值的2倍）（相比变大的数值最大） ——②原回归线间的地区，某地及同一纬度各地，在太阳直射其所在半球且直射点靠近时，与原来相比同一日期，正午太阳高度变大。直射时，正午太阳高度为90°，出现的日期提前。过后远离时，与原来相比同一日期，正午太阳高度变小；某地及同一纬度各地，在太阳直射其相反半球且直射点靠近时，与原来相比同一日期，正午太阳高度变大，远离时，与原来相比同一日期，正午太阳高度变小。 ——上述地区一年内各地正午太阳高度变化幅度（最大值90°与最小值的差）与原来相比变大。 （该地区一年内各地正午太阳高度变化幅度：原来为旧黄赤交角度数+该地纬度；现在为新黄赤交角度数+该地的纬度；相比变大的数值为黄赤交角增大值）（相比变大的数值最小） ——③新旧回归线之间的地区，某地及同一纬度各地，若太阳直射其所在半球且由赤道向高纬运动，直射点靠近时，新的正午太阳高度变大（较大变化幅度），旧的也变大（较小变化幅度），与原来相比同一日期，正午太阳高度变大（变大幅度为新变大和旧变大的幅度差，变化幅度均指同一地点同一太阳日内两者间的，下同。）。直射时，新的正午太阳高度为90°，同日期旧的太阳高度远小于（90°+旧黄赤交角－该地纬度）。过后远离时，新的正午太阳高度由90°变小但大于（90°+该地纬度－新黄赤交角），原来的正午太阳高度却继续增大但小于（90°+旧黄赤交角－该地纬度），因此与原来相比同一日期，正午太阳高度变大变小视该地纬度而定（若该点处于新旧回归线中点以上时正午太阳高度与原来相比必为变大，此由该地纬度2倍与新旧黄赤交角度数和的差决定；处于以下时则不一定）；若太阳直射其所在半球且由新回归线向低纬运动，直射点靠近时，新的正午太阳高度变大且逐渐接近90°（较大变化幅度），旧的变小且逐渐远离（90°+旧黄赤交角－该地纬度）（较小变化幅度），与原来相比同一日期，正午太阳高度变大（变大幅度为新变大和旧变小的幅度和）。直射时，新的正午太阳高度为90°，同日期旧的太阳高度远小于（90°+旧黄赤交角－该地纬度）。过后远离时，新的正午太阳高度由90°变小但大于（90°－该地纬度）（较大的变化幅度），原来的正午太阳高度也变小但大于（90°－该地纬度）小于（90°+旧黄赤交角－该地纬度）（较小的变化幅度），其变化情况可以用逆向思维的方式判断，与上文的由赤道向高纬运动且直射点靠近时的方向相反，对应阶段的太阳高度相同：同一日期与原来相比，正午太阳高度变大（变大幅度为新变大和旧变大的幅度差）。 某地及同一纬度各地，在太阳直射其相反半球且直射点靠近时，与原来相比同一日期，正午太阳高度变大，远离时，与原来相比同一日期，正午太阳高度变小。 ——上述地区一年内各地正午太阳高度变化幅度（最大值与最小值的差）与原来相比变大。 ｛该地区一年内各地正午太阳高度变化幅度：原来为旧黄赤交角度数2倍；现在为新黄赤交角度数+该地的纬度；相比变大的数值为黄赤交角增大值+该地纬度与旧黄赤交角的差（该值必小于黄赤交角增大值）｝（相比变大的数值其次大） ——上述所有地区，太阳直射点逐渐靠近其所在的纬度时，正午太阳高度变大；太阳直射点逐渐远离其所在的纬度时，正午太阳高度变小；若穿过其所在的纬度，正午太阳高度最大，为90°。 （2） 与上面推理类似，详细内容略去。 3、 （1） （2）黄赤交角变小——7月，北半球新回归线以北的温带和寒带温度降低，南半球温度有所升高，1月南半球新回归线以南的温带和寒带温度降低，北半球温度有所升高。 例题1、02年河南广东高考35题 地轴与黄道平面的夹角会发生微弱的变化，据此讨论下列问题 （1） （2） 例题2、05广东21题双选如果地球的黄道面与赤道平面夹角为0°，则下列说法正确的是（ 例3、03年上海34题略。
材料一，研究表明，黄赤交角会发生着微弱的变化。 材料二，图中外圆表示北半球的纬线圈， N为北极点，AB弧表示某日期某时刻的夜弧。. 1.若黄赤交角变大，则同一日期D点的日出时刻最可能是（ A.2时30分 2.若黄赤交角变小，下列四幅图中AB弧表示夜弧，其中最能反映与图1同纬度同日期同时刻夜弧状况的是（
B60°E A. 3.此时下列说法正确的是（ A. C. D. 4. 黄赤交角变大时，南北回归线分别向南和北推进，现将全球分为旧回归线之间地区、新旧回归线之间地区（包括南北半球）、新回归线以外（包括南北半球）。下列有关以上地区一年内正午太阳高度最大值与最小值的变化幅度，说法正确的是（ A. B. 旧回归线之间的地点变化幅度最小 C. D. 附一1.地方时日期不同区域的分界线 理论上 实际上 2. 区时日期不同区域的分界线 仅指理论上 （2）180°经线地方时为非整数时，先取整数，然后非整数部分化分数×15，当所得值小于7.5，另一分界线的经度为（180°—整数×15°—7.5°），正值则表示东经，负值表示西经。（此时地方时同日期区域小于此区域）。当所得值大于7.5，另一分界线的经度也为（180°—整数×15°—7.5°），正值则表示东经，负值表示西经。（此时地方时同日期区域大于此区域）。 注：180°经线地方时为非整数时，意味着全球不存在区时为0时的地点，这一界线仅表示日期与另一侧不同的分界线。 附二1、因为1月初，地球位于公转轨道的近日点，公转的速度快，而自转一周为一天，在此附近停留日数少；7月初，地球位于公转轨道的远日点，公转的速度慢，在此附近停留日数多，7月处于北半球夏半年（南半球的冬半年），1月处于北半球的冬半年（南半球的夏半年），所以北半球的夏半年（南半球的冬半年）比北半球的冬半年（南半球夏半年）长。——在一年中北半球的春分至秋分日（夏半年），北极点全都处于极昼，南极点全都处于极夜；在秋分至次年春分日（冬半年），北极点全都处于极夜，南极点全都处于极昼。因此北极点出现极昼（极夜）的日数比南半球出现极昼（极夜）的日数多（少）。 2、太阳直射点的移动速度与公转速度有关。北半球夏半年时间长冬半年时间短，而无论是夏半年还是冬半年，太阳直射点与地心连线相对于赤道平面移动的总角度相同（2×23°26′），所以太阳直射点在北半球移动（即夏半年）速度较慢，太阳直射点在南半球移动（即冬半年）速度较快。）——因为公转运动引起了直射点的移动，所以公转速度越快，直射点的移动越快。（可以用农历的四季分为四段讨论：四季太阳直射点移动的总角度一样，但天数不同。）从赤道到北回归线，直射点移动的速度由较快变较慢，从北回归线到赤道，直射点移动的速度由较慢变最慢又变较快；从赤道到南回归线，直射点移动的速度由较快变快，从南回归线到赤道，直射点移动的速度由快变最快又变较快。 附三太阳直射纬度的变化引起全球各地某直立物体正午影长变化的探讨 常识铺垫：太阳直射点及所在的经线的地方时为12时，反过来可知地方时为12时的地点都在这条经线上，正午的地方时为12时，因此处于正午地点的物体的影子都在这一条经线上，除直射点向下外均或南或北，故经线又叫子午线。 1、北半球 冬至日——次年冬至日 （有上文的太阳高度值可知：直射点在南回归线（冬至日）太阳高度和在北回归线时（夏至日）太阳高度的平均值为66°34 ′） 2、南半球 赤道——北回归线之间的地点 同理可以推理，略去。 1-2综合知，回归线之间的地点正午太阳高度由直射点的位置决定——影子朝南朝北由物体所在地（纬度）与直射点（纬度）相对位置南或北决定；影子变长变短，由直射点（纬度）远离或靠近物体所在地（纬度）决定。影长的长与短 3、 D 冬至日——次年冬至日 太阳直射点位置 由北回归线到赤道——正午，太阳高度变小，影变长，朝北；在赤道处——正午，太阳高度为（90° －物体所在地的纬度），影朝北；由赤道到南回归线——正午，太阳高度变小，影变长，朝北；在南回归线处—— 正午，太阳高度最小，为（90° －23°26′－物体所在地的纬度），影子最长朝北。（有上文的太阳高度值可知：直射点在赤道处时的太阳高度为在南回归线太阳高度和在北回归线时太阳高度的平均值。） 4、 同理可以推理，略去。 34综合知，北回归线以北或南回归线以南的地点无论太阳直射点的位置如何，物体正午的影子均朝北或朝南；靠近物体所在纬度时正午太阳高度变大，影长变短；远离物体所在纬度时正午太阳高度变小，影长变长；春分秋日正午太阳高度为冬至日和夏至日的平均值。 （本讲到此结束） 2007年1月2日于海珠 |
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