巧用繪圖法學(xué)地理

吳濟(jì)廉

晝夜長短和正午太陽高度的時(shí)空變化是地球公轉(zhuǎn)的重要意義，也是高中地理教學(xué)的重難點(diǎn)所在。教材中試圖采用讀圖、析圖的方法突破這一難點(diǎn)，效果不理想。筆者在多年的教學(xué)中采用繪圖法講解該部分內(nèi)容，取得了良好的效果。

一、繪圖基礎(chǔ)知識(shí)

利用繪圖法講解晝夜長短和正午太陽高度的變化前，教師應(yīng)講解相關(guān)的繪圖知識(shí)，包括晨昏線、太陽光線以及正午太陽高度角的繪制。

1.任何時(shí)刻晨昏線的繪制

晝半球和夜半球的分界線即晨昏線。若不考慮晨昏蒙影等其他因素，晨昏線應(yīng)平分地球，同時(shí)垂直于太陽光線，因此，在繪制晨昏線時(shí)，晨昏線（圈）所在平面應(yīng)通過地心（如圖一）。

2.直射點(diǎn)太陽光線的繪制

由于太陽距離地球極遠(yuǎn)，可視太陽光線為平行光線，同時(shí)與晨昏線垂直。直射點(diǎn)位置的太陽光線應(yīng)通過地心，比如當(dāng)太陽直射在南回歸線時(shí)，太陽光線如圖二所示。

3.任意點(diǎn)太陽高度角的繪制

太陽高度角即太陽對(duì)于地平線的傾角，其大小介于0°～90°之間，繪制方法如下：作該點(diǎn)的切線即地平線，在該點(diǎn)作與直射點(diǎn)光線平行的光線，該平行光線與地平線的夾角即為太陽高度角。如當(dāng)太陽直射10°S時(shí)，北回歸線及其以北任一點(diǎn)P的正午太陽高度角的繪制如圖三。

二、晝夜長短和正午太陽高度角的變化

1.晝夜長短的變化

（1）晝夜長短的空間變化

根據(jù)繪圖方法，作春分日（北半球，下同）、夏至日、冬至日的太陽光照?qǐng)D（圖四、圖五、圖六）。

由圖四可知L1=L2，L3=L4，即春分日全球晝夜平分。

由圖五可知L1>L2，L3>L4，即夏至日北半球各地晝長夜短，且易知L1/L2>L3/L4，這說明緯度越高晝夜比值越大，即晝越長，在北極圈及其以北地區(qū)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象。南半球相反。

由圖六可知L1

最后由教師歸納：當(dāng)太陽直射赤道時(shí)，全球各地晝夜平分；當(dāng)太陽直射北半球時(shí)，北半球各地晝長夜短，北極圈內(nèi)有極晝現(xiàn)象；當(dāng)太陽直射南半球時(shí)，北半球各地晝短夜長，北極圈內(nèi)有極夜現(xiàn)象。南半球相反。

（2）晝夜長短的時(shí)間變化

以北半球?yàn)槔?，任取一點(diǎn)考查該點(diǎn)在一年中晝夜長短的變化。如圖七，P點(diǎn)在冬至日晝長為L1，春分日時(shí)為L2，夏至日時(shí)為L3，顯然L1>L2>L3，這說明P點(diǎn)從冬至日到夏至日，北半球各地晝越來越長，夜越來越短。此后由夏至日到冬至日，北半球各地晝越來越短，夜越來越長。南半球相反。

2.正午太陽高度的變化

（1）空間變化

如圖八，設(shè)太陽直射在A點(diǎn)（20°N），求P點(diǎn)正午太陽高度角。根據(jù)太陽高度角的繪制方法，繪制出P點(diǎn)的太陽高度角為θ2，易知θ1=θ2 。在△POA中，θ2=θ1 =90°-θ3，由此可見，正午太陽高度的空間變化規(guī)律是自太陽直射點(diǎn)向南北兩側(cè)遞減，即兩分日時(shí)，正午太陽高度角自赤道向南北兩側(cè)遞減，夏至日時(shí)，正午太陽高度自北回歸線向兩側(cè)遞減，冬至日時(shí)，正午太陽高度自南回歸線向兩側(cè)遞減。也就是說，離直射點(diǎn)越近，正午太陽高度角越大。

（2）時(shí)間變化

仍以北半球?yàn)槔?，作冬至日、春分日、夏至日太陽直射點(diǎn)的太陽光線L1、L2、L3，則北回歸線以北任意點(diǎn)P的正午太陽高度角依次為：90°-∠POA，90°-∠POB，90°-∠POC。由此可見，由冬至日、春分日到夏至日，P點(diǎn)正午太陽高度角逐漸變大，至夏至日變?yōu)樽畲?，南回歸線以南的地點(diǎn)相反。

值得注意的是，在南北回歸線之間的正午太陽高度角的時(shí)間變化不同于北回歸線以北和南回歸線以南的變化。如圖十，P為赤道與北回歸線之間的地點(diǎn)，當(dāng)太陽直射在赤道、P點(diǎn)與赤道之間以及直射P點(diǎn)時(shí)，太陽光線依次為L1、L2、L3，顯然，直射點(diǎn)逐漸接近P點(diǎn)，說明P點(diǎn)正午太陽高度角越來越大；當(dāng)太陽直射在P與北回歸線之間以及北回歸線上時(shí)，P點(diǎn)正午太陽光線依次為L4、L5，顯然，直射點(diǎn)逐漸遠(yuǎn)離P點(diǎn)，這說明P點(diǎn)正午太陽高度角越來越小。綜上所述：P點(diǎn)在春分日到夏至日期間的正午太陽高度角先增大后縮小。