麦克斯韦方程组倒三角:固化基础、活化思维、优化衍生：夏至日光照图的解读

固化基础、活化思维、优化衍生：夏至日光照图的解读

   图1为一幅北半球夏至日（6月22日前后）光照的立体图，是顺着太阳平行光线的一种三维空间透视图形，可以完整地呈现昼半球与夜半球、晨线与昏线、昼弧与夜弧的分布状况。通常在这种图上，通常经线为相交于极点的弧线（除过圆心的经线为直线），纬线为一组平行的椭圆弧线。这种透视立体光照图，可以帮助学生展开广阔的全境式的空间想象，可以呈现出各相关要素之间的空间位置关系，线条清晰很好解决了文科学生空间立体感不强的不足，从而也很大程度上降低学生学习相关知识的难度。  

原理剖析：

透视光照图中（如图1）的线、点、面、角等内容较多：

①特殊点：四至点A、B、C、D，是太阳光线照射范围的边界点；南北极点N、S；太阳直射点M。

②线：平行的太阳光线及照射至四至点A、B、C、D的照射覆盖范围。

③面及面与面相互关系：赤道面、晨昏圈、经线圈、纬线圈，晨昏圈与赤道面相交于C、D两点；晨昏圈与出现极昼和极夜的纬线圈相切，其切点为A、B两点。

④角：A、B两点所在的纬线圈的纬度值与直射纬线圈的纬度值互余；C、D两点所在经线与直射经线的经度差为90⁰。

⑤方向：以北极点为中心的俯视图地球自转方向为逆时针，以南极点为中心的俯视图地球自转方向为顺时针。

通过上述原理剖析，让学生清楚要素之间内在相互关系，很容易抓住光照图中“特殊点、线、面、角、方向”等这些关键，借此这些关键，可以把立体图转化为我们所熟悉的常规图，帮助学生理解相关原理，也可以为解决相关题型找到思维的突破口。同时要求学生在平时学习过程中，不仅仅要把握教材，固化自己的基础，而且还要通过基础活化自己的思维、激发自己的思维。从而才能优化知识迁移衍生，提高自己的解题能力。

深度链接：

一、等太阳高度线图的判读

  等太阳高度线图是用等太阳高度线（由太阳高度角相等的各点连接而成的线）来反映某一时刻太阳高度的全球时空分布状况。其实质是以太阳直射点为中心的昼半球俯视图。

  图2是等太阳高度图绘制原理图，等太阳高度线的产生原因在于地球是一个球体，且太阳光为平行光。由于全球某一时刻太阳直射在地球上某一点，沿其他地区因离直射点的远近而太阳高度发生变化，距离越远太阳高度越小。此图可以理解为沿着太阳直射点M向下俯视，由此得到了全球太阳高度时空分布状况。此时太阳直射点M的太阳高度角为 90°，从直射点向四周随着球面的弯曲，直射点距离不断扩大的地方，其太阳高度角也不断减小，其中0°等太阳高度线为晨昏线。相同太阳高度的点连成的线呈同心圆分布，这种同心圆就是等太阳高度线。

  图3是从图2绘制原理图演变的立体直观图，其中外圆为连接南北极圈的晨昏圈，太阳高度角为0⁰；M点是太阳直射点，其太阳高度是90⁰，其余两条等值线为60⁰、30⁰。

    图4是根据图3立体图的等太阳高度变化规律绘制成平面图，我们可以通过母图中要素之间的相互关系，在图上找出相应的重要的点：

  一是抓住图中的四个控制点：晨昏圈与赤道的交点C、D，其时间分别为6时和18时；晨昏圈与出现极昼和极夜的纬线圈相切点A、B，也就是太阳光线射至的四个边界点。

  二是弄清图中二个关键点：M点为太阳直射点，时间为12时；N点为北极点，由此直线AB不是同一条经线而是两条互补经线。由于太阳直射点只能在南北回归线之间作往返季节移动，在此区间我们任选一直射点都可以绘出它的等太阳高度图。

  图5是太阳直射在赤道上等太阳高度线图，A、B点分别表示南北极点，直线AB此时为同一条经线；图6为太阳直射在南回归线上等太阳高度图，S点为南极点，直线AB也不是同一条经线为两条互补经线；其他纬度同理可得。

二、斜俯视图上昼夜长短的判读

平时我们遇到的昼夜长短的俯视图多为以极点为中心的正俯视，这样的图示便于同学们判断和理解。但有时也会遇到不是以极点中心，而是以某个特殊点的无穷远处上空向下作斜俯视图，由于同学们空间感不强，感到很棘手，无处入手。因此我们在教学时，可结合上面母图相关知识，对基础知识进行优化迁移衍生，活化同学们的思维。我们可能以把图中太阳光线换成我们的视线，依据母图中内在关系，找出其中潜在联系，可以很容易绘出一般从回归线至极圈之间不同角度便于理解的斜俯视图。

例如图8是在 6月22日透视光照图上从H（见图7）点上空无穷远处向下俯视的昼夜分布情况，依据上述母图中的联系，外围圆应为图中圆PQ，即连接南北回归线（与入视点的纬度值互余）的大圆，且与晨昏圈、赤道相交于C、D；N点为极点，在图上经线表现为以极点的放射状直线，纬线是相对于俯视点的弧线，把所有的知识落实到常规图示上，对于同学来说便于理解。

同理，图9是在图7中从A点的上空无穷远处向下的斜俯视图，其余以此类推。如果同学们在图8和图9这两种斜俯视图解答有关昼夜长短及相关的知识，通过结合上述原理剖析，发散自己的思维，通常解决问题的难度不会很大。同时也对知识进行优化衍生，提高自己的解题能力。

1.下图11为全球太阳高度等值线图，已知a点所在经线为30^0。w。读图完成下列要求。

(1)此时，太阳直射点的地理坐标____，         。

(2)此时北京时间是___时。

(3)图示这一天，a地的昼长时间是     小时， f地的昼长时间是   小时。

(4)a、b、c、d四地正午太阳高度由大到小的排列顺序是  __________ 。

(5) 图中d点位于c点的___方向，从a点到e点的最近路线的行进方向是___。

2、下图12是北极圈上空所视的地球12月22日昼夜分布示意图，斜线表示夜半球，L点经度为20⁰E，OF=PE=66⁰34＇。读图回答下列（1）-（3）题。 

    A．图中O点为北极点             B．Q点的自转线速度大于F点

    C．F点昼长与K、L点的昼长相等   D．F点纬度是23⁰26＇N

（2）．图示时刻，下列关于地球上各地日期情况的说法，正确的是（    ）

    A．全球大部分地区属于12月22日，小部分属于12月21日

    B．东半球上12月22日范围多于12月23日的范围

    C．西半球上12月22日范围多于12月21日的范围

    D．北京处于12月22日的范围内

（3）.P、Q、L三地由于位置不同，其气候也有差异，关于它们气候的有关说法，正确的是（   ）

      A．P、Q都属于热带沙漠气候

      B．P、Q都属于热带雨林气候，L为极地气候              

      C．P、Q、L都属于热带雨林气候

      D．Q为热带沙漠气候， P为亚热带季风气候

参考答案： 1. (1)23°26′N，150°E (2)10 (3)24  O

(4)d>c>a>b (5)东南先向西北，再向西南

2．（1）C  （2）B  （3） D

   讲一幅图而通一类图。 就是这意思。
   高一之初，学生还处于把书读厚阶段，每图都讲，逐步引出方法。之后，逐步引导学生进入把书读薄阶段。
   如果我们在前面两年都能这样坚持下去，那绝对会使我们最后一年的备考工作就会更轻松。
   理念领先，方法跟进。

   再一个：长时间坚持。能力的培养，意识的形成不可能短时间达成。（我一直反对，一些学科技能专题，要放到高三二轮复习的时候才弄，仿佛那些个技能，只要在考前两三个月一讲，学生就能获得似的。学科技能专题，是必须分散地新课阶段讲的，出现了，就直接讲。高三二轮时，只是有再梳理就行了。）
   1、在课后多提供其他素材进行练习呢？我倒是很同意，但学生一定会反对的。 他们别的学科作业都忙不来呢。
   2、期待从对现象的描述到对成因分析再到结论或规律的自我阐述的过渡。我也期待，目前我也没有找到好办法。这三层境界，我也正在追求中。