昼夜长短的变化规律及计算
1、 (2011年浙江五校联考)下图中ACB为晨昏线，C为中点。图示范围仅阴影区为黑夜，其他地区为白天。据此回答(1)～(3)题。
(1)C点地方时最晚可能是( )
A．18：40 B．22：20
C．9：00 D．8：40
(2)此时与北京处于同一天的范围占全球的比值为( )
A．2/3 B．7/12
C．11/12 D．3/4
(3)当天北极圈昼长( )
A．24小时 B．最长达22小时40分
C．最短10小时40分 D．最长达23小时20分
[解题导引] ①根据图示内容可判断此时120°W的地方时为6点。②北京时间即为120°E的地方时，两个日期的分界线是180°经线和地方时0点所在的经线。③可以根据图示信息先求出南极圈的夜长，然后根据南北极圈的昼夜长短的关系得出正确结论。
[解析] 第(1)题，通过对图示进行补充可以得出下图。从图上可以看出，此时A点为120°W、赤道和晨线的交点，其地方时为6时，20°W的地方时为12时40分，30°W的地方时为12时。根据题意分析可知，B点的地方时小于12时，C为ACB的中点，故C点的地方时小于9时，D项正确。
第(2)题，图中120°W的地方时为6时，北京时间为22时，150°E的地方时为24时，故从180°向东到150°E的330°经度范围所处的日期均与北京同处一天，故C项正确。
第(3)题，根据图示分析可知，20°W与66.5°S相交点位于DE之间，故D、E所处经度之差大于或等于10°，B、E之间的经度差大于或等于20°，E点的地方时比B点的地方时最少早1小时20分，故此时66.5°S的夜长小于22小时40分钟，根据南北极圈昼夜长短的关系可以判断出B项正确。
[答案] (1)D (2)C (3)B
[解题技巧] 1.昼夜长短的判读：晨昏线把所经过的纬线圈分割成昼弧和夜弧。同一纬线圈上，若昼弧长于夜弧，则昼长夜短，反之昼短夜长；赤道上全年昼夜等长。
2．太阳直射点在哪个半球(南、北半球)，哪个半球昼长于夜，且越向该半球高纬白昼时间越长，与太阳直射点的移动方向无关。太阳直射点向哪方(南方、北方)移动，哪个半球昼变长夜变短，且纬度越高昼夜长短变化幅度越大，与太阳直射点位置无关。
3．同纬度地区日出、日落地方时相同，昼长相同，而且一年中昼最长＋昼最短＝24小时。
4．南北半球纬度数相同的两地，北半球的昼长等于南半球的夜长。
5．纬度越低昼夜变化幅度越小，赤道全年昼夜平分；纬度越高昼夜变化幅度越大，极圈内出现极昼极夜现象。
6．春、秋分日全球各地均昼夜等长，且距春分(秋分)日越近的日期，昼夜长短变化幅度越小。
例2、(2011·江苏)下表为三地连续两日日出与日落时刻(北京时间)。据此回答(1)～(2)题。
(1)三地按纬度由高到低排列正确的是( )
A．①②③ B．①③② C．②①③ D．③①②
(2)若③地为北京，则此时( )
A．太阳直射点位于南半球且向北移 B．地球公转速度逐渐加快
C．北极圈内极昼的范围逐渐扩大 D．各地昼夜长短相差最小
思路分析
本题的最大特点是没有直接考查昼夜长短及其变化，但每个小题都要利用昼夜长短的变化规律进行分析判断。从表中数据可以看出，①地昼长大于12小时(当日14小时，次日14小时04分)，且昼逐渐变长；②地昼长小于12小时(当日11小时22分，次日11小时20分)，且昼逐渐变短；③地昼长大于12小时(当日13小时08分，次日13小时10分)，且昼逐渐变长。第(1)题，①③两地均昼长夜短，所以在太阳直射的半球，且纬度①高于③(纬度越高，昼越长)，②与①③虽不在同一个半球，但是昼长最接近12小时，所以纬度最低，因此三地纬度由高到低为①③②。第(2)题，③地昼长夜短，且昼逐渐变长，如果③地为北京，则太阳直射北半球，直射点继续向北移动。地球越来越接近远日点，公转速度逐渐变慢；北极圈内极昼范围逐渐扩大；除赤道地区外，全球各地昼夜长短相差逐渐变大。 答案： (1)B (2)C
【点评】，这无疑增大了考查的知识范围，使习题综合性更强。所以复习时教师在引领落实基础知识的基础上，在第二轮阶段要更加注重知识的联系性和综合性。
下图为不同纬度， 一年中昼长变化曲线图。a、b、c为三个不 同纬度上所作出的曲线，A、B、C、D为 不同的日期，读图，判断(1)～(2)题。
(1)在c纬度附近可能看到的景象是 ( )
A．一年中四季分明 B．终年多雨
C．经常可以看到极光 D．夜空中难以用北极星确定方位
(2)在b纬度附近可能看到的景象是 ( )
A．一年中有一天的极昼现象
B．在C日期正午太阳高度达到最大值
C．四季如春
D．一年中有半年左右太阳始终在地平线以上
[解析] 理解全球各地昼长分布和变化规律是解题关键。第(1)题，c点的昼长全年均为12小时，该地位于赤道上，终年高温多雨。第(2)题，b纬度各地在B时昼长为0，出现极夜现象，在D时有极昼现象；b纬度应为极圈，不会四季如春；只有一天极昼、极夜现象，不会出现有半年左右太阳始终在地平线以上。因此B、C、D三项错误。
[答案] (1)B (2)A
1．昼夜长短的变化规律
(1)昼夜长短的纬度变化规律
太阳直射点所在半球纬度越高昼越长，极圈内有极昼；另一半球相反。
(2)昼夜长短的时间变化规律：
某半球受太阳直射时昼长夜短，直射该半球回归线时该半球昼达最长，夜最短，且该半球极圈内全部为极昼；另一半球相反。赤道上永远昼夜平分，在二分日时，全球昼夜平分。
探究点二 昼夜长短的判断
判读昼夜长短要注意把握两点：
第一，明确晨昏线与经纬线的关系。晨昏线与经线只有在春、秋分两天是重合的，其余时间都不重合。二者的夹角随着季节的变化而变化，冬、夏至日最大为23°26′。与晨昏线相切的纬线圈上为极昼或极夜；相交的纬线圈又分为昼弧(某一纬线圈上位于昼半球的部分)、夜弧(某一纬线圈上位于夜半球的部分)两部分，对其进行对比可知该地甚至该半球昼夜长短的对比情况。
第二，昼夜长短的判读技巧。首先是同一纬线圈上，若昼弧长于夜弧，则昼长夜短，反之昼短夜长，赤道上全年昼夜等长。其次，太阳直射在哪个半球，哪个半球昼长夜短，且越向该半球高纬白昼时间越长。再次是太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球就昼变长、夜变短，且纬度越高昼夜长短变化幅度越大。
2．日出、日落时日影朝向
在北半球春秋二分日，全球各地太阳从正东升起，正西落下。因此日出时日影朝西，日落时日影朝东。
北半球夏半年，太阳直射北半球，北半球各地昼长于夜，北半球各地(极昼区域除外)太阳从东北方升起，西北方落下。日出时日影朝向西南，日落时日影朝向东南。从春分日至夏至日，随着太阳直射点北移，太阳升起和落下方向也逐渐北移；从夏至日至秋分日，太阳直射点南移，太阳的升落方向也逐渐向南移。
北半球冬半年，太阳直射在南半球，北半球各地昼短于夜，南半球反之。北半球各地(极夜区域除外)太阳从东南方升起，西南方落下，因而日出时日影朝向西北，日落时日影朝向东北。从秋分日至冬至日，随着太阳直射点南移，太阳的升落方向也逐渐南移；从冬至日至第二年的春分日，太阳直射点北移，太阳的升落方向也逐渐北移。
由此可见，太阳的升落方向(日影的朝向与升落方向相反)不仅随空间，而且随时间的变化而变化。从赤道开始，随着纬度的升高，太阳的升落在南北方向上的变化幅度也逐渐增大。
点拨:太阳视运动轨迹是最常见的自然现象之一，又与高中地理中地球运动的相关知识联系紧密，善于观察并及时总结，对于解答类似问题非常必要。如日出、日落的方位与昼夜长短的变化有密切的关系，可总结如下(北半球)：
运用下图可以帮助我们迅速地作出日出、日落方位和昼夜长短的判断。
例如，北半球的夏半年，太阳从东北方(a处)升起，在西北方(b处)落下，日出时刻早于6点，日落时间晚于18点，昼长夜短。
【探究点四点拨】
◎探点——太阳视运动是相对于中心观测者而言的，不同季节所观察的日出、日落时间和方位不同。
◎认知——明确太阳视运动图的构造，根据不同季节判断太阳运动轨迹。
◎关键——建立空间模型，熟练掌握地球运动规律，充分运用生活经验，为解答该类问题提供充足的知识储备和理论基础。
【特别提示】
(1)太阳直射点的移动速度问题：假设太阳直射点的移动是匀速的，那么太阳直射点以一个回归年为周期在南北回归线之间来回移动，故直射点每个月移动纬度大约为8°，每移动1°大约需要4天。
(2)太阳直射点移动规律的应用：利用太阳直射点移动速度推测极圈内任一纬线的极昼、极夜天数；极圈上极昼极夜天数为1天，极点出现极昼、极夜天数约为半年，极圈内其他纬线出现极昼、极夜天数则据太阳直射点大约每个月移动纬度为8°加以推算。
1.太阳直射点与昼夜长短的关系
（1）太阳直射点所在的半球（该半球为夏半年）昼长夜短，纬度越高，白昼越长；另一半球（冬半年）昼短夜长，纬度越高，白昼则越短。
（2）直射点的纬度越高，地球上各地昼夜相差越大，出现极昼极夜的范围越大。太阳直射北回归线时,北半球各地昼最长,夜最短，北极圈内出现极昼现象，而南半球则昼最短，夜最长，南极圈内出现极夜现象。太阳直射南回归线时则相反。
（3）赤道上全年昼夜等长，春、秋分日全球昼夜等长。
（4）昼夜长短的变化，可借助下图进行直观形象的记忆。
2.日出、日落时间计算和昼夜长短时间计算
理论含义：过晨线为日出，过昏线为日落，从日出到正午再到日落为昼长时间。
计算方法：（1）找到该点所在纬线与晨线相交点；与晨线交点所在经线时间为日出时间；与昏线交点所在经线时间为日落时间。（2）昼长时间=日落时间-日出时间=（12-日出时间）×2=（日落时间-12）×2=24-夜长时间=（昼弧所跨经度/360）×24。
规律：同纬线日出、日落地方时相同，昼长时间相同；南北半球对应的纬线，如北纬（如40°N）的昼长等于南纬（如40°S）的夜长；纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。极点将近半年是极昼或极夜，极圈仅出现一天极昼或极夜，赤道全年昼夜等长。
中国2010年上海世界博览会于4月30日20时(北京时间)隆重开幕，本届世博会将历时184天。设P点为晨昏圈与纬线的切点，当世博会开幕时，P点所在地盛行东南风。完成11—12题。
11．世博会开幕时，与P点位于同一时区的地点是
A．开普敦(18°E) B．伦敦(经度0)
C．惠灵顿(174°E) D．布宜诺斯艾利斯(58°w)
12．在世博会期间，P点移动方向是
A. 先向北，后向南 B．先向南，后向北
C．先向北，后向南，再向北 D．先向南，后向北，再向南
【解析】
已知P点为晨昏圈与纬线的切点，当世博会开幕时，P点所在地盛行东南风，说明P点位于南半球的极地东风带。世博会4月30日开幕时南极点附近出现极夜现象，说明P点为极夜切点，过极夜切点的经线地方时为12点。
11．本题主要抓住切点问题，晨昏线和纬线的切点所在经线的地方时为0点或12点。世博会4月30日20点北京时间开幕，也就是说东八区的中央经线120°E的地方时是20点,那么可计算出0点所在经线是180°经线，12点所在经线是0°经线，P点位于正位于12点所在经线上，伦敦也位于0°经线上， P点与伦敦都在零时区，所以选B。
12．根据材料（当世博会开幕时，P点所在地盛行东南风，说明P点位于南半球的极地东风带）可知P点位于南半球，世博会期间（从4月30日到10月初），P点将先向北移动，直到夏至日达到最北，随后向南移动，到达秋分日达到最南，随后又向北移动。
答案：11.B 12．C
题型一 晨昏圈与纬线圈的切点
例1. 下图为北半球纬线、晨昏线、经线示意图，其中a为纬线，b为晨昏线，c为经线，A、B两点为纬线与晨昏线的交点，M、P为经线与晨昏线、纬线的交点，据图回答（1）～（2）题。
（1）如果M、P两点重合，离北极点距离大，C为东经120°，则（ ） A．伦敦刚好日出 B．上海市正处在上班高峰期 C．A、B两点的昼长是零小时或24小时 D．A、B、M、P四点刚好昼夜平分
（2）一年之内，M点在极点与P点之间来回移动，当M、P两点相距最远时，则 A．地轴与晨昏线之间的夹角最大 B．撒哈拉沙漠地区气温最高 C．杭州正处在春雨绵绵或秋高气爽 D．华北平原正值雨季淋盐
思路分析
根据题意，M点是晨昏线与纬线的切点。（1）若M、P两点重合，且离北极点距离大，说明切点M移动到P处与a纬线相切，那么此时a纬线出现极昼或极夜现象，因此同位于a纬线的A、B两点昼长是零小时或24小时，故C正确；由上分析可知，M点既可能是晨昏线与极昼现象最外围纬线的切点，也可能是晨昏线与极夜现象最外围纬线的切点，因此过M点的c经线地方时为0点或者12点。已知C为东经120°，那么上海市（120°E附近）不可能处在上班高峰期；可计算出伦敦（0°经线经过）的时间为4点或者16点，不可能刚好日出；A、B、M、P四点不位于赤道此时也不是春秋分，故不可能昼夜平分。（2）当M、P两点相距最远时，M点位于北极点处，北半球应该是春分或秋分日。A项出现在二至日，B、D二项出现的时候应该是北半球夏季。C项出现在北半球的春季或秋季，故选C。 答案： （1）C （2）C
方法技巧：对晨昏圈与纬线圈切点的考查频频出现在各类试题中，熟知其特征和规律是解答此类题目的关键。晨昏圈与纬线圈切点的特征和规律归纳如下：切点的纬度与太阳直射点的纬度互余。
切点是晨线与昏线的交点，是晨昏圈纬度的最高点。
出现极夜的切点所在经线的地方时为正午12点，出现极昼的切点所在经线的地方时为子夜0点。
出现极昼的切点与太阳直射点在同一半球。
切点所在纬线正好是地球上该日出现极昼或极夜的最外围界线 （或者说切点是地球上当天出现极昼极夜纬度的最低点）。
照射到切点的太阳光线从正北(北半球)或正南(南半球)方向来。（注意：极夜切点无太阳光线）
南北半球两个切点出现极昼极夜现象相反；两切点经度互补.
切点所在经线与赤道晨点（或赤道昏点）所在经线的经度差90°。
切点所在纬线与极点的纬度差等于太阳直射点所在纬线的纬度。
切点的位置是随着太阳直射点的南北移动移动而南北移动的，二分日位于极点（纬度最高），二至日位于极圈（纬度最低），其他日期则不停地南北移动。
某校地理兴趣小组的同学，将某一天三地的昼弧长短状况绘成示意图。读图，回答 3～4 题。
3.①②两地所在的半球是( )
A．①地在北半球，②地在南半球
B．①地在南半球，②地在北半球
C．①②同在北半球
D．①②同在南半球
4.北京、①、②三地纬度高低关系排列正确的
是( )
A．北京＞①＞② B．②＞①＞北京 C．①＞②＝北京 D．①＜②＝北京
某地理兴趣小组在一固定位置，不同季节的三天中各三个时刻拍摄日落轨迹，(D2这一天的正午太阳高度是60°)叠加整理如下图。据此完成5～6)题。
5.该地位于( )
A．30°N附近 B．北回归线附近 C．赤道附近 D．60°S附近
6.拍摄的三天中，该地白昼最短的一天是( )
A．D1 B．D2 C．D3 D．D1和D3
3.D 4.D 点拨： 3.由图示知北京昼弧大于180°，为北半球的夏半年，北半球昼长夜短，南半球昼短夜长，南半球昼弧小于180°，从而可判断①②同在南半球。4.根据南北半球的对称性可知，与北京纬度相同的南半球的地点昼弧为140°，结合南半球昼夜长短随纬度的变化规律知，②纬度高于①，那么三者比较可得出①＜②＝北京的结论。
5.A 6.A 点拨： 5.D2这天日落正西，为二分日，根据该日正午太阳高度为60°可以计算出该地位于30°N。6.由上题可知该地位于观察地点位于北半球。D1太阳落于西南，说明太阳直射点位于南半球，D2太阳落于正西，说明直射点在赤道，D3太阳落于西北，说明直射点位于北半球。可见，在三天中只有D1白昼短于12小时，白昼最短。
下图大圆为晨昏圈，图示部分为昼半球，五点坐标分别为A（0°，0°）、B（0°，180°）、C（41°N，22.5°E）、D（41°N，157.5°E）、E（15°W），读图回答1～3题。
1．图中C至D的方向为 （ ）
A．先向北再向南 B．先向南再向北
C．先向东北再向东南 D．先向西南再向西北
2． E点的昼长为 （ ）
A．14时 B．18时 C．9时 D．12时
3. 关于此季节地理事象的叙述，正确的是 （ ）
A. 华北平原正是小麦返青的季节 B. 我国北方地区雷雨天气较多
C. 阿尔卑斯山区正是滑雪的好季节 D. 我国南方柑橘收获的季节
1.C 2.A 3.C 点拨：解答本题组要注意图图转换，即将题图转化为下图所有问题即可迎刃而解。1. 最短航程即为大圆的劣弧，晨昏圈为一大圆，所以C至D最短航程沿晨昏圈走劣弧即可，即先向东北，再向东南。2. A位于赤道上，终年6点日出，18点日落。此时A、Ｅ同位于晨线上，由两地经度可推知Ｅ点５点日出，因此昼长为14小时。3. 由上题位于南半球的E点5点日出可知，此时南半球昼长夜短，因此北半球为冬季，故Ｃ选项符合题意。A发生在是春季，B项在夏季，D项在秋季，故皆排除。
下图所示的是北半球的一段纬线，M、N分别是X日的晨线、昏线与该纬线的交点。X日两点的经度差为90°，一年中M、N两点有重合于O点的现象。读图回答5～6题。
5.X日M地的昼长为 （ ）
A.6小时 B.9小时 C.12小时 D.18小时
6．X日后，若M点位置向东接近O点，则太阳直射点（ ）
A．位于北半球，且正向北移动 B．位于北半球，且正向南移动
C．位于南半球，且正向北移动 D．位于南半球，且正向南移动
解析 5.结合题干条件可知， M、N对应的角度为90°，为昼弧，故昼长为6小时。6. X日北半球昼短夜长，说明太阳直射点在南半球；M点位置向东接近O点说明昼弧缩短，昼长在变短，直射点在南移。
答案 5.A 6.D
题型四 日出日落方位与日影
（2012·安徽）下图为安徽省平原地区某中学的操场和行道树示意图（晴天8：00前后，东操场大部分被行道树的树荫覆盖）。完成（1）～（2）题。
（1）为充分利用树荫遮阳，6月某日16：00~16：45该校某班同学上体育课的最佳场地是 （ ）
A. ① B. ② C. ③ D. ④
（2）下列日期中，阳光照射行道树产生的阴影在地面转动角度最大的是 （ ）
A. 5月1日 B. 6月1日 C. 7月1日 D. 8月1日
思路分析
（1）已知晴天8：00前后，东操场大部分被行道树的树荫覆盖，而16:00前后的太阳高度与8：00前后的太阳高度大致相同，16：00~16：45时太阳位于西南方，树的影子朝向东北方向，故西操场大部分被行道树的树荫覆盖。比较西操场的① ②两个场地，显然①场地的树荫遮盖面积最大，因为②场地的东南部不能被树荫遮盖。（2）就安徽省来看，6月22日（夏至日）白昼最长，日出东北，日落西北，日出、日落方位变化最大。比较四个日期，7月1日最接近安徽省白昼最长的6月22日（夏至日），故选C。 答案：（1）C （2）C
方法技巧：一天之中物体影子的朝向与太阳方位密切相关，物体的影子总是与太阳方位相反；而一天中物体影子的长度则与太阳高度密切相关，太阳高度越大，影子长度越短，二者呈负相关；一天中物体影子在地面转过的角度反映了昼长状况。影子转过的角度越大昼长越长，转过的角度越小昼长越短。也就是说，昼长越长转过的角度越大，昼长越短转过的角度越小。
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