太阳直射点回归运动图在解决“地球公转的地理意义”

发表时间:2019/3/7   来源:《知识-力量》2019年6月上   作者:王忠诚
[导读] “地球公转的地理意义”是高中地理教学中的一个重点内容,也是一个难点内容。该教学内容在地理的知识体系中并不是一个独立的知识点

(珠海市第二中学,519000)
摘要:“地球公转的地理意义”是高中地理教学中的一个重点内容,也是一个难点内容。该教学内容在地理的知识体系中并不是一个独立的知识点,而是与大气运动、水运动、岩石圈运动的外力作用和生物圈密切相关,如何让学生更好地理解、掌握及灵活运用该教学内容,一直以来都是地理教学中的一个难点,本文论述如何应用太阳直射点回归运动示意图去突破教学难点,让学生更易理解、掌握“地球公转的地理意义”。
关键词:太阳直射点示意图;公转;地理意义

 
        高中地理教学中,“地球运动的地理意义”既是难点又是重点。只有在理解、掌握了太阳直射点回归运动的前提下,才能够更好地理解、掌握公转意义中的规律性知识,在此基础上进一步利用太阳直射点回归运动示意图进行相关教学,效果更为显著。
        一、太阳直射点的移动
        因黄赤交角的存在和地球绕日公转相结合,使得太阳直射点在一年中并不是固定在地球表面上的某一地区,而是如图1所示作有规律的移动,并进而产生地球公转的地理意义:正午太阳高度角的变化、昼夜长短的变化、四季的形成与五带的划分。


        根据太阳直射点回归运动的规律,可以总结以下四个结论用于解决关于地球公转的地理意义的问题,分别是:
        1.正午太阳高度角最大值=太阳直射点;
        2.正午太阳高度角、太阳辐射,都从太阳直射点向南北两侧递减;
        3.太阳直射点在南/北半球,南/北半球昼长夜短;
        4.太阳直射点向南/北半球移动,南/北半球昼将越来越长,夜越来越短。
        二、应用直射点回归运动示意图加深理解昼夜长短变化
        昼夜长短变化包括两个内容:一是昼夜长短现状;二是昼夜长短变化趋势。太阳直射点是地心与日心连线和地球表面的交点,因此可以将太阳直射点视为太阳在地球上的位置点。依据太阳直射点回归运动图上太阳所在位置点与其他图表进行对昼夜长短变化的分析。

        1.昼夜长短现状分析
        根据太阳直射点回归运动的规律,以题1为例解决昼夜长短问题。
        题1. 当太阳直射点由夏至日移向秋分日时,海口(    )
        A.昼小于夜    B.昼大于夜    C.昼小于夜    D.昼大于夜
        依据题目“太阳直射点由夏至日移向秋分日”及太阳直射点回归运动图(图2)可知,此时太阳直射点处于B箭头,太阳直射点在北半球,根据结论3可知北半球昼大于夜,答案选B。
        2.昼夜长短变化趋势分析
        同样根据太阳直射点回归运动的规律,解决昼夜长短变化趋势问题,将题1变换为题2。
        题2.当太阳直射点由夏至日移向秋分日时,海口(    )
        A.昼小于夜,且昼越来越短    B.昼大于夜,但昼越来越短
        C.昼小于夜,但昼越来越长    D.昼大于夜,且昼越来越长
        依据题1已知北半球昼大于夜,并且太阳直射点处于B箭头,太阳直射点向南半球运动,根据结论4可知南半球昼越来越长,北半球反之昼越来越短,答案选B。
        三、应用直射点回归运动示意图加深理解正午太阳高度(角)及其变化
        在日常教学中发现部分学生对正午太阳高度(角)的理解局限于概念的背诵,而忽视了对知识点的理解。何谓正午太阳高度角?“一天中太阳高度角的最大值”这样的表述看似简单,但学生还是有不明白的地方,什么是太阳高度角?什么时候是最大值?倒不如用这样的表述“地方时12时太阳光线与地面所成的最小夹角”,这既说明了什么叫太阳高度角——某时刻太阳光线与地面所成的最小夹角,又说明了什么时候为最大值——地方时12时,为什么两种表述会产生如此大的差异?关键还是在有没有深入理解太阳直射点的含义?太阳直射点所在经线的时间为地方时12时,这对于时间计算又有莫大的帮助。
        如何计算正午太阳高度角,在一些教辅书上列出以下计算公式:
        H=90°-∣α-β∣
        *H为正午太阳高度角;α为太阳直射点的纬度;β为所求纬度(北纬取正值,南纬取负值)
        此公式在过去的人教版地理教材中曾经作为选学内容出现,但在现有的教材中已经删除。学生在运用此公式计算正午太阳高度角时,最容易出错的地方就是∣α-β∣的绝对值取值,即南北纬如何取值?现以图3进行分析,利用太阳直射点回归运动图进行正午太阳高度角计算的方法。
        假设已知太阳直射点某日在甲点(17°N)处,即17°N纬线上各点正午太阳高度角为90°,若求北京(40°N)的正午太阳高度角X°,则计算过程如下
        40°N-17°N=90°-X°
        X°=90°-40°N+17°N
        X°=67°
        求得北京当日正午太阳高度角为67°。


        该计算方法依据结论2“正午太阳高度角、太阳辐射,都从太阳直射点向南北两侧递减”,根据已知条件列出一个一元一次方程及计算。这种计算方法直观明了,与“H=90°-∣α-β∣”公式相比是相同的计算原理,但却是不同的计算思路与方法,由于该计算方法没有南北纬取值上的疑问,让学生更容易理解、掌握和运用。
        此计算方法可计算与正午太阳高度角相关的问题,但本文讨论的重点不在于此,所以不再一一论述,不过此计算方法还可拓展延伸,如计算某地某日昼夜长短的时间。


        假设某日太阳直射点地理纬度为20°N,求30°N昼长(Y)约为多少时?以图4分析说明,计算过程如下:
        已知太阳直射点纬度为20°N,则该日有无极昼的分界线纬度为70°N,昼长24时,又知0°(赤道)昼长永为12时,则(Y-12时)/(30°N-0°)=(24时-12时)/(70°-0°),求得Y≈17时。
        由此可见,太阳直射点回归运动不仅与昼夜长短变化关联,与正午太阳高度角的变化也是存在非常密切的联系,并且太阳直射点回归运动图有着非常丰富的内涵,有必要做更进一步的研究。
        四、应用直射点回归运动示意图加深理解四季与五带的划分
        1.四季的划分
        在太阳直射点回归图中其实已经是非常直观明了的,就是使用两分两至日所在月份为该季节的开始月份,即:
        春季:3月(春分日3月21日前后)、4月、5月;
        夏季:6月(夏至日6月22日前后)、7月、8月;
        秋季:9月(秋分日9月23日前后)、10月、11月;
        冬季:12月(冬至日12月22日前后)、1月、2月。
        2.五带的划分及定义
        热带:23°26′N-23°26′S,有太阳直射现象;
        南、北温带:23°26′N/S-66°34′N/S,无太阳直射现象,极昼/夜现象;
        南、北寒带:66°34′N/S-90°N/S,有极昼/夜现象。
        热带的范围其实就是太阳直射点南北移动所经过的纬度空间,划分界线(回归线)23°26′N/S的纬度度数与黄赤交角的度数相同,南、北寒带的划分界线(极圈线)66°34′N/S与黄赤交角的度数成数学上的互余关系,可知回归线与极圈线的度数也是互余关系,以题3为例说明
        题3.若黄赤交变为20°,则(    )
        A.热带范围增大    B.温带范围增大
        C.寒带范围缩小    D.以上均不变
        依据回归线与极圈线度数为互余关系,则可知道下表关系:


         由此可明显发现热带、寒带范围缩小,温带范围增大,故答案选B。因此掌握了五带与太阳直射点回归运动之间的关系,就掌握五带的划分与定义,在学习中就可运用相关知识点进行解答。
        教材的编排是“死”的,如何使用教材才是“活”的,在该知识内容的教学过程中存在着一个极大的缺陷,就是没有着重应用太阳直射点回归运动示意图,能更好地帮助学生理解“地球公转的意义”这部分内容,更容易分析和掌握地球运动的地理意义。
参考文献
[1]高级中学课本地理上册(必修) 人民教育出版社地理社会室编人民教育出版社 1984年11月第1版
[2]普通高中地理课程标准(实验) 中华人民共和国教育部制订 人民教育出版社 2003年4月第1版
[3]实用中学地理考试地图册 山东省地图出版社编 山东省地图出版社 2007.1
[4]普通高中地理课程标准(实验)解读 地理课程标准研制组编写 江苏教育出版社 2003.11
[5]自然地理学 刘南威 科学出版社 2000.8
[6]普通高中课程标准实验教科书地理1必修 人民教育出版社课程教材研究所地理课程教材研究开发中心编著 人民教育出版社 2004年5月第1版
[7]普通高中课程标准实验教科书地理1必修教师教学用书 人民教育出版社课程教材研究所地理课程教材研究开发中心编著 人民教育出版社 2004年6月第1版

作者简介:王忠诚(1980.09-),男,广东肇庆人,学历:大学本科,职称或者学位:地理中学一级教师,专业:地理科学,主要研究方向:地理高中教学,校园天文活动。
 

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