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随着时代的发展和高考制度的改革,高考试卷越来越凸显出对学生能力的考查。影子问题既能考查学生对太阳周日视运动和周年视运动的知识,又能考查学生的空间想象能力,所以近几年地理高考和文科综合试卷中频繁出现了对物体影子的考查,而且这类题目所占分值很大。对此类问题,笔者小结如下:
一、根据该地与太阳直射点的远近关系,判断影子的方向和长短
影子的方向和太阳所在的方向是相反的,太阳从正东方升起,物体的影子就倒向正西方向。该地与太阳直射点越近,太阳高度角越大,物体的影子越短,反之越长。一日内正午时太阳高度最大,此时物体的影子最短,而且,正午时太阳总是位于物体的正南或正北天空(太阳直射点正午时太阳位于物体的正上方),所以我们能根据一日内最短的影子的方向判断南北方向。
二、弄清不同地区一年中不同时期物体正午的影子的方向
一年中物体正午的影子有时向南,有时向北的是南北回归线之间的地区。当太阳直射点向该地移动时影长渐短,远离该地时影长渐长,一年中影长有两个最小值(太阳直射该地时),一个最大值(太阳直射点在南回归线或北回归线时)。赤道上有两个最大值,分别是两至日。南半球从6月22日到12月22日期间影长渐短,12月22日影长最短,该日南回归线上影长为零;从12月22日到第二年6月22日期间影长渐长,6月22日影长最长。北半球从6月22日到12月22日期间影长渐长,12月22日影长最长,从12月22日到第二年6月22日期间影长渐短,6月22日影长最短,该日北回归线上影长为零。
三、弄清某一地区在一年中不同时期一日内物体的影子的指向及长短状况
我们以40°N某地点为例,在一年中不同时期一日内物影的指向及长短状况分析如下:
1.春(秋)分日:太阳直射赤道,如图1,在40°N的a地此时太阳正好从正东方升起,然后经过东南部天空。当a地正午时(即图中b点位置)太阳以50°的该日最大仰角经过正南天空,再后太阳经过西南部天空,最后从正西方落下。这天太阳在天空运行轨迹如图2所示。当太阳从正东方升起时,物体的影子倒向正西,影长最长;太阳经过东南天空,物体的影子倒向西北,影长渐短;太阳经过正南天空,物体的影子倒向正北,影长最短;太阳经过西南天空,物体的影子倒向东北,影长渐长;太阳从正西方落下时,物体的影子倒向正东,影长最长。这一天物体的影子在地面旋转180°,如图3。
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图1 图2 图3
2.夏至日:太阳直射23°26′N,如图4,在40°N的a地此时太阳正好从东北偏东方向升起,然后经过东部、东南部天空,当a地正午时(即图中b点位置)太阳以73°26′的该日最大仰角经过正南天空,然后经过西南、西部天空,最后从西北偏西方向落下。这天太阳在天空运行轨迹如图5所示。当太阳从东北偏东方升起时,物体的影子倒向西南,影长最长;太阳经过东部、东南部天空,物体的影子倒向正西、西北方向,影长渐短;太阳经过正南天空,物体的影子倒向正北,影长最短;太阳经过西南部、西部天空时,物体的影子倒向东北、正东方向,影长渐长;太阳从西北偏西方向落下时,物体的影子倒向东南偏东方向,影长最长。这一天物体的影子在地面旋转超过180°,如图6。
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图4 图5 图6
3.冬至日:太阳直射23°26′S,如图7,在40°N的a地此时太阳正好从东南偏东方向升起,然后经过东南部天空,当a地正午时(即图中b点位置)太阳以26°34′的该日最大仰角经过正南天空,然后经过西南部天空,最后从西南方向落下。这天太阳在天空运行轨迹如图8所示。当太阳从东南方升起时,物体的影子倒向西北,影长最长;太阳经过东南部天空,物体的影子倒向西北方向,影长渐短;太阳经过正南天空,物体的影子倒向正北,影长最短;太阳经过西南部天空时,物体的影子倒向东北方向,影长渐长;太阳从西南方向落下时,物体的影子倒向东北方向,影长最长。这一天物体的影子在地面旋转不足180°,如图9。
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图7 图8 图9
南极地区,正午时向南,子夜时向北;北极地区,正午时向北,子夜时向南。图10北极地区极昼期正午和子夜影子的指向示意图。图11北极地区极昼期太阳在天空运行轨迹。
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图10 图11 图12 图13
极点的极昼期,极点日影始终向南或向北,且日影长度无日变化。南极点极昼期物影始终向北;北极点极昼期物影始终向南,图12是北极点物影指向示意图。图13太阳在天空运行轨迹。
一、根据该地与太阳直射点的远近关系,判断影子的方向和长短
影子的方向和太阳所在的方向是相反的,太阳从正东方升起,物体的影子就倒向正西方向。该地与太阳直射点越近,太阳高度角越大,物体的影子越短,反之越长。一日内正午时太阳高度最大,此时物体的影子最短,而且,正午时太阳总是位于物体的正南或正北天空(太阳直射点正午时太阳位于物体的正上方),所以我们能根据一日内最短的影子的方向判断南北方向。
二、弄清不同地区一年中不同时期物体正午的影子的方向
一年中物体正午的影子有时向南,有时向北的是南北回归线之间的地区。当太阳直射点向该地移动时影长渐短,远离该地时影长渐长,一年中影长有两个最小值(太阳直射该地时),一个最大值(太阳直射点在南回归线或北回归线时)。赤道上有两个最大值,分别是两至日。南半球从6月22日到12月22日期间影长渐短,12月22日影长最短,该日南回归线上影长为零;从12月22日到第二年6月22日期间影长渐长,6月22日影长最长。北半球从6月22日到12月22日期间影长渐长,12月22日影长最长,从12月22日到第二年6月22日期间影长渐短,6月22日影长最短,该日北回归线上影长为零。
三、弄清某一地区在一年中不同时期一日内物体的影子的指向及长短状况
我们以40°N某地点为例,在一年中不同时期一日内物影的指向及长短状况分析如下:
1.春(秋)分日:太阳直射赤道,如图1,在40°N的a地此时太阳正好从正东方升起,然后经过东南部天空。当a地正午时(即图中b点位置)太阳以50°的该日最大仰角经过正南天空,再后太阳经过西南部天空,最后从正西方落下。这天太阳在天空运行轨迹如图2所示。当太阳从正东方升起时,物体的影子倒向正西,影长最长;太阳经过东南天空,物体的影子倒向西北,影长渐短;太阳经过正南天空,物体的影子倒向正北,影长最短;太阳经过西南天空,物体的影子倒向东北,影长渐长;太阳从正西方落下时,物体的影子倒向正东,影长最长。这一天物体的影子在地面旋转180°,如图3。
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图1 图2 图3
2.夏至日:太阳直射23°26′N,如图4,在40°N的a地此时太阳正好从东北偏东方向升起,然后经过东部、东南部天空,当a地正午时(即图中b点位置)太阳以73°26′的该日最大仰角经过正南天空,然后经过西南、西部天空,最后从西北偏西方向落下。这天太阳在天空运行轨迹如图5所示。当太阳从东北偏东方升起时,物体的影子倒向西南,影长最长;太阳经过东部、东南部天空,物体的影子倒向正西、西北方向,影长渐短;太阳经过正南天空,物体的影子倒向正北,影长最短;太阳经过西南部、西部天空时,物体的影子倒向东北、正东方向,影长渐长;太阳从西北偏西方向落下时,物体的影子倒向东南偏东方向,影长最长。这一天物体的影子在地面旋转超过180°,如图6。
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图4 图5 图6
3.冬至日:太阳直射23°26′S,如图7,在40°N的a地此时太阳正好从东南偏东方向升起,然后经过东南部天空,当a地正午时(即图中b点位置)太阳以26°34′的该日最大仰角经过正南天空,然后经过西南部天空,最后从西南方向落下。这天太阳在天空运行轨迹如图8所示。当太阳从东南方升起时,物体的影子倒向西北,影长最长;太阳经过东南部天空,物体的影子倒向西北方向,影长渐短;太阳经过正南天空,物体的影子倒向正北,影长最短;太阳经过西南部天空时,物体的影子倒向东北方向,影长渐长;太阳从西南方向落下时,物体的影子倒向东北方向,影长最长。这一天物体的影子在地面旋转不足180°,如图9。
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图7 图8 图9
南极地区,正午时向南,子夜时向北;北极地区,正午时向北,子夜时向南。图10北极地区极昼期正午和子夜影子的指向示意图。图11北极地区极昼期太阳在天空运行轨迹。
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图10 图11 图12 图13
极点的极昼期,极点日影始终向南或向北,且日影长度无日变化。南极点极昼期物影始终向北;北极点极昼期物影始终向南,图12是北极点物影指向示意图。图13太阳在天空运行轨迹。