高二地理：昼夜更替的几个疑难知识点讲解

高二地理：昼夜更替的几个疑难知识点讲解 一、昼夜现象与昼夜更替之间的区别 昼夜现象是指由于太阳光线的照耀，地球面向太阳一面被照亮处于白昼状态，而另一 部分由于自身的阻挡未被太阳光线照亮处于黑夜状态。因此，昼夜现象的形成与地球为不 透明、不发光的球体及日地距离(太阳光线能够到达地面)有关，而与地球是否自转无关， 也就是说假设地球不自转，也会存在昼夜现象。 地球上的昼夜更替是指地球上某地从昼到夜再到昼的地理现象，它的形成首先要求地 球上存在昼夜现象，而周期的长短与地球的自转角速度是有关的。 其计算法则可以从晨昏圈入手，晨昏圈是太阳光线与地球表面相切的切点连接而成， 晨昏圈上太阳高度为 0 度，把地球平分为昼半球和夜半球。在某天或很短时间里，我们可 认为晨昏圈相对于太阳的空间位置是固定不变的(这是由于地球的公转周期较长，在较短时 间内日、地的相对空间位置变化很小，那么太阳光线与地球表面的切点的空间位置变化很 小)。由于地球不断自转，因此晨昏圈相对于地面向西移动，向西移动的角速度就等于地球 的自转角速度。因此，我们理解昼夜更替周期就可以这样认为，地球上各地随着地球的自 转，从位于晨线上(见到日出)到位于昏线上(见到日落)再回到晨线上(再次见到日出)，这样 的一段时间长短就为该地的昼夜更替周期长短。昼夜更替就可以看作是地面上各地相对于 晨昏圈的运动，其周期大小 T=360°/地球的自转角速度。现在，地球上各地(除南、北两极 点)角速度均为 15°/小时，因此昼夜更替周期为 24 小时，称为一个太阳日。如果地球只是 公转而不自转，则地球上的昼夜更替周期为一年。 二、关于地球上运动物体的昼夜更替周期长短计算 在地球上运动的物体，它们的昼夜更替周期就有可能不是一个太阳日。对于此类问题 的计算，笔者认为关键在于把抽象化为具体，这就要求能够建立一个具体的地理模型，然 后加以分析，此模型的建立需要引进晨昏圈来进行。在某段较短的时间里，晨昏圈的空间 位置(相对于太阳或者相对于地心)是不会发生明显变化的，因为晨昏圈是太阳光线与地球 表面的切点构成。以下的分析我们就习惯以晨线为例，假设物体的运动刚刚从位于晨线的 空间位置开始，来计算其昼夜更替周期。可以分成两种情况来进行讨论。 1.如果物体相对于地面向东运动 假设物体相对于地面向东运动的角速度为 W1，而地面是相对于晨线向东运动且角速 度为 W2=15°/h。那么物体相对于晨线向东运动，其角速度 W3=W1+W2，W3> 15°/h。其 分析模型可建立如下。 因此，物体的昼夜更替周期 T=360°/W3，T<24 小时，周期短于一个太阳日。 2.如果物体相对于地面向西运动 假设物体相对于地面向西运动，其角速度为 W1;而晨线相对于地面是向西运动，其角 速度 W2=15°/h，那么物体相对于晨线运动的角速度大小为 W3=|W1-W2|。其分析模型可 建立如下。 因此，物体的昼夜更替周期 T=360°/W3，而 W3=|W1-15|，周期 T 大小与太阳日比较， 要分以下三种情况： a. 若 W1<15 时 W3<15，则 T>24，此情况的昼夜更替周期大于一个太阳日。 b. 若 W1=15 时 W3=0,则此情况物体无昼夜更替。 c. 若 30>W1>15 时 W3<15, 则 T>24，此情况的昼夜更替周期大于一个太阳日。 d. 若 W1=30 时 W3=15，则 T=24，此情况的昼夜更替周期等于一个太阳日。 e. 若 W1>30 时 W3>15，则 T<24，此情况的昼夜更替周期小于一个太阳日。 三、典型题目分析 例题 1： 某一轮船在太平洋上每日向西跨越经度 12 度，该船上的人们经历一个昼夜的时间大约 是 A.26.8 小时 B.23.2 小时 C.24 小时 D.24.8 小时 分析过程:此船每日向西跨越经度 12 度,意思是一天时间里相对于原来的经度向西变化 12 度,那么船相对于地面(洋面)向西运动角速度 W1=12°/24h=0.5°/h。因此，船相对于晨线 的角速度 W2=15-0.5=14.5,那船的昼夜更替周期 T=360/14.5=24.83(小时)。 例题 1 的答案：D 例题 2：2005 年 10 月 12 日 9 时整，“神舟”6 号在酒泉卫星发射中心成功发射，飞船飞 行中的圆形轨道距地面 343 公里，轨道倾角为 42.4 度,绕地球飞行一周需要 90 分钟,飞船在 太空中共经历了 115 小时 32 分钟飞行,那么航天员费俊龙、聂海胜在太空中飞行大约度过 了多少个昼夜 A.5 个 B.24 个 C.80 个 D.90 个 分析过程：飞船绕地球飞行一周需要 90 分钟，可知飞船相对地面向东飞行的角速度 W1=360°/1.5h=240°/h,那么飞船相对晨线是向东运动，其角速度 W2=240+15=255°/h。因 此，飞船的昼夜更替周期 T=360/255=1.41 小时。共飞行时间 t=115 小时 32 分钟即 t=115.53 小时,则经历的昼夜次数 n=t/T=115.53/1.41=81.94。但是飞船开始飞行是位于晨 线以东(北京时间 9 时发射)，而我们的计算是假设飞船开始飞行是位于晨线上，因此见完整 的昼夜更替次数为 80 次。 例题 2 的答案：C