1、“小地球”系列高中地理知识点详解（自然地理）整理：杨环宇（电子版下载方式见文末）地球的运动及圈层结构拓展延伸5 光照图中的几个基本角度关系在光照图的判读问题中,要涉及到许多角度的推理和计算,要准确地解决光照图的判读问题,就需要对光照图中的几个基本角度关系有透彻的理解。下面以侧视光照图为例,图解光照图的基本角度关系。一.纬度纬度是一种线面角。本地的球半径同赤道面的交角就是所在地的纬度,如图1,1即可表示太阳直射点的地理纬度，即23.5。二.太阳光线和恒星光线之间的关系太阳和恒星距地球非常遥远,所以在做图示时可认为太阳和恒星光线为平行光线,如图1所示。三.太阳光线和晨昏线之间的夹角太阳光线和晨昏线
2、之间的夹角为90,如图1,2即可表示太阳光线和晨昏线之间的夹角。四.回归线纬度、极圈纬度和黄赤交角的关系由图1可知,1即为太阳光线与赤道平面的夹角,因为太阳光线与黄道面平行,所以1即为黄赤交角,其角度值为23.5。如图1,1即可表示北回归线的纬度,3即可表示北极圈的纬度。因为太阳光线和晨昏线之间的夹角2为90,所以1与3互余,即南北回归线纬度和南北极圈纬度互余,所以南北极圈的纬度值为66.5。由此可推理,太阳直射点纬度与发生极昼极夜现象的最低纬度互余,如:若太阳直射20N,则70N及其以北地区发生极昼现象,70S及其以南地区发生极夜现象。五.正午太阳高度和正午太阳方位、0时太阳高度和0时太阳方
3、位如图2,做出所求地的球半径和地平线,二者为垂直关系。做该地的太阳平行光线得到H,H即为该地的正午太阳高度。因为太阳光线为平行光线,所以H=2;因为所求地的球半径和地平线为垂直关系,所以1和2互余,H=90-1。1实际上是所求地与太阳直射点的纬度差,因此所求地的正午太阳高度为所求地与太阳直射点的纬度差余角。此外,因为太阳光线与晨昏线垂直,所以1和3互余,即可知H=3,因此所求地的正午太阳高度为所求地的球半径与晨昏线的夹角。解题时,可直观做出所求地的球半径与太阳直射点的球半径的夹角1,或者做出所求地的球半径与晨昏线的夹角3,并利用平面几何知识求其值即可。如图2,延长所求地的球半径,观察它与太阳光
4、线的方位关系,可知该地正午太阳位于正南天空。同理,可以图表示极昼地区的0时太阳高度和0时太阳方位。如图3,所求地此时地方时为0时,H即为该地的0时太阳高度,角度关系与正午太阳高度类似,0时太阳高度角H=90-1或H=3。角度关系与正午太阳高度类似。延长所求地的球半径,观察它与太阳光线的方位关系,可知该地0时太阳位于正北天空。同样方法,可讨论南半球某地的正午太阳高度和太阳方位、南极圈内某地极昼时的0时太阳高度和太阳方位。六.日出、日落时的太阳方位首先应明确两点:在晨线上的各点观察到的是日出,在昏线上的各点观察到的是日落;同一纬线上各点日出日落的方位相同。如图(4、5、6、7、8、9)为不同节气的
5、太阳光照图,可明显的观察到各纬线与晨昏线各个交点上太阳光线射来的方向,该方向即为各纬度日出、日落时的太阳方位。图4、5为二分日的光照图,观察图4晨线上各点太阳光线都沿着正东方向(纬线方向射过来,所以在二分日全球各地太阳都从正东方向升起;观察图5昏线上各点太阳光线都沿着正西方向(纬线方向的射过来,所以在二分日全球各地太阳都从正西方向落下。图6、7为夏至日的光照图,观察图6晨线上的各点(除发生极昼极夜现象的纬度)太阳光线都沿着东北方向(纬线偏北方向)射过来,所以在夏至日全球各地(除发生极昼极夜现象的纬度)太阳都从东北方向升起;观察图7昏线上各点(除发生极昼极夜现象的纬度)太阳光线都沿着西北方向(纬
6、线偏北方向)射过来,所以在夏至日全球各地(除发生极昼极夜现象的纬度)太阳都从西北方向落下。图8、9为冬至日的光照图,观察图8晨线上各点(除发生极昼极夜现象的纬度)太阳光线都沿着东南方向(纬线偏南方向)射过来,所以在冬至日全球各地(除发生极昼极夜现象的纬度)太阳都从东南方向升起;观察图9昏线上各点(除发生极昼极夜现象的纬度)太阳光线都沿着西南方向(纬线偏南方向)射过来,所以在夏至日全球各地(除发生极昼极夜现象的纬度)太阳都从西南方向落下。对于发生极昼极夜现象的纬度,日出、日落的方位相同,即为某地极昼时的0时太阳方位,即北极圈及其以内的地区极昼时,日出日落的方向都为正北;南极圈及其以内的地区极昼时
7、,日出日落的方向都为正南。七.北半球某地的北极星仰角等于该地的地理纬度如图10所示,北极星在地轴的延长线上,来自北极星的平行光与地轴平行,图中1和2,3和4互余,2等于3,则4等于1,4即为当地北极星的仰角,1即为当地的地理纬度,所以北半球某地的北极星仰角等于某地的地理纬度。八.太阳直射点的纬度值=太阳直射点所在半球的极点的正午太阳高度值如图，太阳直射点的纬度值为北极点的正午太阳高度值为H，L1、L2为平行的太阳光线,L3为过北极点的圆的切线,L5垂直于L3(过切点的圆的半径或直径垂直于圆的切线),L4(赤道)垂直于L5(地轴)。求证: =H证明:1=2(同位角相等), 为1的余角,H为2的余
8、角,=H。即太阳直射点的纬度值=太阳直射点所在半球的极点的正午太阳高度值。九.刚出现极昼(极夜)现象的地区的纬度=90-太阳直射点的纬度如图，L1为太阳的直射光线,太阳直射点的纬度为，L2为晨昏线,L1垂直于L2(太阳直射光线垂直于晨昏线),L3(赤道)垂直于地轴L4,P1点刚好出现极昼现象,纬度为1,P2点的纬度为2。求证:1=2=90-证明:L1垂直于L2，2=1=90-，即刚出现极昼(极夜)现象的地区的纬度=90-太阳直射点的纬度十.刚出现极昼现象的地区的正午太阳高度值=太阳直射点的纬度值2如上图，P1点刚出现极昼现象,纬度值为1；P2点的纬度值为2；太阳直射点的纬度值为，求P1点的正午太阳高度。解:1=2=90-，又某点的正午太阳高度值=90-该点与太阳直射点的纬度值差，P1点的正午太阳高度值=90-(90-)- =2。
