福建 鄭于藝

地表物體日影問題是高中地理學(xué)習(xí)難點之一，近年來在高考中多有涉及。以此為載體可考查多個知識點，如地球上的方向、地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)、黃赤交角、正午太陽高度和晝夜長短的變化等，還可檢測多種地理能力，如地理空間想象能力、地理邏輯能力、地理計算能力以及實際應(yīng)用(建筑采光)能力。因此，我們在備考中應(yīng)對此進行全面分析和把握。

一、洞悉變化規(guī)律

下表示意全球日影和太陽方位的時間和緯度變化規(guī)律。

時間(緯度)日照圖日影方向日變化日影方向、長度日變化圖太陽地平方位日變化圖北半球夏半年直射點以北西南→(順時針)→東南極晝區(qū)正南→(順時針)→正南直射點以南西南→正南→東南直射點西南→(日影縮為點)→東南北半球冬半年直射點以北西北→正北→東北直射點以南西北→(逆時針)→東北極晝區(qū)正北→(逆時針)→正北直射點西北→(日影縮為點)→東北

續(xù)表

二、立足基本原理

面對復(fù)雜問題的時候應(yīng)立足于基本原理進行思考，再將思維延長和拓深。

1.地表物體日影方向與太陽的地平方位相反，而且它的長度與太陽高度呈負相關(guān)關(guān)系。

2.地表物體的日影方向就是太陽光線的延伸方向，由于太陽光線與晨昏線垂直，因此日出、日落時刻物體日影方向與晨昏線垂直。

3.上表之中包含這樣一個基本原理：正午，直射點以北日影朝正北，直射點以南日影朝正南(北極點日影朝正南，南極點日影朝正北)，因此，正午時北回歸線以北日影朝正北，南回歸線以南日影朝正南，南北回歸線之間可南可北(如圖1)。

圖1

三、避開思考誤區(qū)

【誤區(qū)一】以太陽直射點代替太陽。

錯誤示例：如圖2所示，A點為太陽直射點，則B點日影朝西北。

圖2

勘誤：由太陽光線到達地面后近似平行光線，再結(jié)合地平方位就可知(西南方)(如圖3所示)。

圖3

【誤區(qū)二】以赤道區(qū)域代替全球或以春、秋分代替任意時刻。

錯誤示例：太陽每天都是從正東升起，正西落下，日影則從朝向正西轉(zhuǎn)向到正東。

勘誤：由于太陽光線與晨昏線垂直，則晨昏線附近的日影方向垂直于晨昏線，并隨其方向變化而變化。如在北半球(除極晝區(qū))夏半年晨時日影為西南方向，昏時為東南方向。春、秋分時南、北半球(除南北極點)及赤道區(qū)晨時為正西方向，昏時為正東方向(極點未考慮)。

四、方法講求科學(xué)

1.抓兩點(日出或日落、正午)，看全程(整個白晝)。

以日出或日落點和正午時刻為切入點，易于探究日影方向和長度的日變化以及正午時刻物體日影的緯度變化。以40°N夏季為例，晨線附近，日影朝向西南方，正午時刻日影朝向正北方(如圖4)，可知上午日影方向必有某個時刻經(jīng)過正西和西北方向，因此上午的日影方向的變化為“西南—正西—西北”直至正北方向。因為下午物體日影變化圖形與上午對稱，所以可以推測出全天候物體日影的變化(如表中“北半球夏半年直射點以北地區(qū)”)。

圖4

2.極晝區(qū)看0時、正午、日影時針方向。

極晝區(qū)域因為太陽整日可見，所以抓住特殊時間0時和正午，再判斷日影的時針方向即可知道全天候物體日影變化。

3.將日影變化與太陽視運動結(jié)合起來思考。

例如，根據(jù)圖5所示的太陽視運動軌跡可知觀察點日影變化狀況，并可進一步判斷出觀察點所處的緯度位置在南半球直射點以南；或根據(jù)日影變化狀況，經(jīng)過逆向思維也可判斷出日影所在地的太陽視運動狀況。

由于太陽是在一個三維空間運動，所以直接判斷其地平方位因空間相對抽象而難度較大。而物體日影的變化只表現(xiàn)在地表二維空間，思考起來相對方便，因此可從物體日影變化反向推知太陽的地平方位。

圖5

五、典例分析鞏固

【例1】(2016·河北畢業(yè)診斷自測)讀“某地某時期正午日影長短和朝向變化示意圖”，回答1，2題。

1.該地可能位于

( )

A.20°N B.20°S

C.30°N D.30°S

2.該地正午日影最短時，鄭州

( )

A.正午太陽高度最大

B.晝夜均分

C.正值高溫多雨的季節(jié)

D.正值寒冷干燥的季節(jié)

【解析】第1題，正午日影與太陽的位置背向分布，結(jié)合圖示和太陽直射點移動規(guī)律可知，太陽直射點大部分時間在該地以北，短時間在其以南，則該點應(yīng)在北回歸線以南，南回歸線以北，所以排除C、D選項；而日影大部分朝南，20°S符合圖示要求。第2題，該地日影最短時，太陽直射20°S，為北半球冬季，正值寒冷干燥的季節(jié)。

【參考答案】1.B 2.D

【例2】(河北省南宮中學(xué)2016屆高三上學(xué)期第一次月考)如圖7中的工具是北歐的維京人使用的一種航海工具，用來指引航行方向。將木盤置于盛滿水的木桶中，利用木棍影子的變化來確定方向。讀圖并結(jié)合所學(xué)知識回答3,4題。

圖7

3.夏半年某月，維京人在從歐洲向西南航行的過程中，木棍的正午影長基本沒有變化。該月份最可能是

( )

A.5月

B.1月

C.7月

D.4月

4.若該月份木棍的正午影長恰好與凹槽重合，則航線所經(jīng)海域的緯度范圍約為

( )

A.54°N～60°N

B.58°N～66°N

C.63°N～68°N

D.45°N～66°34′N

【解析】第3題，維京人在從歐洲向西南航行的過程中，緯度位置不斷變低，要想保持木棍的正午影長不變，即正午太陽高度大小不變，則太陽直射點需向南移動，即從北回歸向南移動日期應(yīng)在6月22日以后，選項中最符合的為7月。第4題，由“該月份木棍的正午影長恰好與凹槽重合”可知，航行過程中所經(jīng)地區(qū)的正午太陽高度均等于45°；太陽直射點的移動速度約為7.8°/月，夏至日(6月22日前后)太陽直射23°26′N，則7月1日太陽直射點大致位于21°N,7月31日太陽直射點大致位于13°N；7月1日航行海域的緯度約為66°N,7月31日航行海域的緯度約為58°N。

【參考答案】3.C 4.B

【例3】(作者原創(chuàng)，已被轉(zhuǎn)載)小明在夏季隨旅行團前往泰山旅游。讀圖完成5，6題。

5.6月10日旅行團抵達山東泰安市。北京時間11：00，小明注意到陽光恰好從旅行車左前方射入車內(nèi)，判斷此時旅行車行駛的方向大致為

( )

A.東南

B.西南

C.東北

D.西北

6.“泰山觀日出”氣象萬千，“泰山觀日落”也別有景致。6月12日這天，若小明看到日落時太陽在正西方向，則小明最可能位于下圖中①、②、③、④位置的哪一點？

( )

A.① B.② C.③ D.④

【解析】第5題，此題解題的關(guān)鍵是由時間推斷太陽的地平方位。泰安在北回歸線以北，11∶00時日影朝西北(接近正北)(與6月10日無關(guān))，反向推知太陽方位為東南(接近正南)。然后根據(jù)題中車行方向與陽光的角度位置關(guān)系并借助圖解求知車朝西南行駛。

第6題，解題關(guān)鍵之一是要熟悉太陽空間位置的日變化規(guī)律。6月12日北回歸線以北地區(qū)太陽地平方位日變化的普遍性規(guī)律為：東北→正東→東南→正南→西南→正西→西北(假設(shè)地表平坦)。太陽空間位置同時還要考慮太陽高度變化。關(guān)鍵之二是要理解地形對日出(日落)時間和觀察的影響。還要判讀等高線以及判定小區(qū)域地圖方向(上北下南、左西右東)。④點在500米到1 000米間，②點大于1000米，地勢均較高，觀看日落視線不受正向地形阻擋，可看到太陽從華北平原地平線上沒落。③點正西地勢高于1000米，則看到太陽沒落在山頭(如圖)，太陽高度(h)大于0°，據(jù)h=arctan估算，(日落時視線和地形的切點與③的相對高度/日落時視線和地形的切點與③的水平距離)，故日落時太陽最可能在正西(①點正西無更高地形阻擋而被排除)。

【參考答案】5.B 6.C

【例4】(2018年全國新課標卷Ⅰ)小明同學(xué)7月從重慶出發(fā)到貴州畢節(jié)旅游,收集到的相關(guān)高速公路信息如圖所示。據(jù)此完成第7題。

7.小明若從重慶出發(fā)乘長途客車經(jīng)遵義至畢節(jié),為免受陽光長時間照射且能欣賞窗外風(fēng)景,以下出發(fā)時間和座位較好的是

( )

A.6：00出發(fā),左側(cè)靠窗

B.8：00出發(fā),右側(cè)靠窗

C.10：00出發(fā),左側(cè)靠窗

D.12：00出發(fā),右側(cè)靠窗

【解析】從材料可知，7月該地區(qū)晝長夜短，太陽東北出、西北落，正午太陽在正南。結(jié)合圖中里程和平均限速，重慶到遵義段大約行駛3小時，遵義到畢節(jié)段大約行駛2小時，全程約5小時。結(jié)合公路路線，若上午出發(fā)，則重慶到遵義段，陽光持續(xù)照射左窗，故排除A、C。若12：00出發(fā)，重慶到遵義段，陽光照射右窗，排除D。若8點出發(fā)，右窗全程沒有陽光直射，便于觀看風(fēng)景。

【參考答案】7.B

【例5】(河北省定州中學(xué)2016屆高三上學(xué)期第二次月考)下圖顯示的是某樓盤的方位和北京時間15時的太陽光線，該日南面陽臺太陽照射的時長為9小時40分。據(jù)此回答8，9題。

8.該樓盤最可能位于

( )

A.上海

B.北京

C.成都

D.烏魯木齊

9.該地該日晝長約

( )

A.9小時40分

B.10小時40分

C.12小時40分

D.13小時40分

【解析】第8題，該地地方時12點時，陽光從正南方向射向陽臺，12時的陽光與圖示太陽光夾角為40°。因太陽在天空中自東向西視運動的速率為15°/小時，故圖示時刻該地地方時應(yīng)為12+2小時40分=14時40分。其地方時與北京時間相差20分鐘，經(jīng)度相差5°，當(dāng)?shù)亟?jīng)度為120°E-5°=115°E，故B正確。

第5題解法一，假設(shè)日出時陽光正好從東偏南40°方向開始照到陽臺，正午(12時)陽光從正南方向照到陽臺，根據(jù)太陽視運動速率為15°/小時，可知該日上午時長為：50°×1小時/15°=3小時20分(如圖)，則晝長為6小時40分。而該日南面陽臺太陽照射的時長為9小時40分，說明早在陽光從東偏南40°方向照到陽臺之前就已經(jīng)日出。陽光從開始照到陽臺到如圖方向經(jīng)過6小時(90°×1小時/15°)，再經(jīng)過3小時40分后日落，即：14時40分+3小時40分=18小時20分。故此日晝長應(yīng)為：(18小時20分-12小時)×2=12小時40分。

第5題解法二，可以從二分日陽光照射情況入手分析。二分日晝長為12小時，日出正東，只有太陽升到東偏南40°時，陽光才能照到陽臺。也就是日出2小時40分后，陽光開始照射陽臺，直到日落，照射時間長為：12小時-2小時40分=9小時20分。該日太陽照射了9小時40分，比二分日長了20分，說明下午太陽照射時間長了20分，全天應(yīng)該長出40分。故此日晝長應(yīng)為12小時40分。