高二地理知识点复习：已知太阳直射点求极昼范围
地球是一个巨大的球体，其密度大且不透明，因此在太阳光的照射下，只能有半个地球被照亮，称为昼半球，而另一半则处于黑暗中，称为夜半球。这种现象是由地球自转和公转所引起的昼夜交替效应。
为了更好地理解这一现象，我们可以从以下几个方面进行探讨：地球的几何特性、太阳直射点的位置及其影响、晨昏线的概念以及极昼极夜的形成机制。
一、地球的几何特性与光照分布
地球作为一个球体，在受到太阳光照射时，由于其自身的形状和位置关系，使得光照分布具有一定的规律性。理论上，地球表面可以划分为昼半球和夜半球，这两个半球各跨180个纬度。然而，实际情况稍微复杂一些。
太阳的视半径约为16'（即0.27°），加上地平光线的折光差34'（即0.57°），这使得实际的昼半球略大于夜半球。尽管这种差异很小，但在精确计算时需要考虑这些因素。
具体来说，当太阳光以平行光线照射地球时，只有位于昼半球的部分能够接收到阳光，而夜半球则完全处于阴影之中。太阳直射点是地球上太阳光线垂直入射的地方，通常位于赤道附近的某一纬度上。随着地球绕太阳公转，太阳直射点会在南北回归线之间移动，从而导致不同季节的日照变化。
二、太阳直射点的位置及其影响
太阳直射点的位置决定了地球上的昼夜分布情况。我们知道，地球的自转轴相对于公转轨道平面有一个约23.5°的倾斜角度，这就是所谓的黄赤交角。正是因为这个倾斜角度的存在，才使得太阳直射点在一年中有规律地在南北回归线之间来回移动。
当太阳直射点位于赤道附近时（如春分或秋分），全球昼夜几乎等长；而当太阳直射点靠近北回归线（夏至）或南回归线（冬至）时，则会出现明显的极昼和极夜现象。此时，太阳直射点所在的半球会经历更长时间的白昼，而另一个半球则会有较长的黑夜。
三、晨昏线的概念及作用
晨昏线是指地球上昼半球与夜半球的分界线，它由晨线和昏线组成。晨线是从夜晚过渡到白天的界限，而昏线则是从白天过渡到夜晚的界限。晨昏线并非一条固定的直线，而是随着地球自转不断移动，并且在不同的时间点呈现出不同的形态。
对于任意一个时刻，晨昏线总是通过两个特殊的纬度圈：一个是太阳直射点所在的纬度圈，另一个是与之相对应的另一侧纬度圈。在这两个纬度圈之间，太阳高度角逐渐减小，直到达到零度。
也就是说，在离开太阳直射点90个纬度的地方，太阳高度正好为零，这意味着该纬度圈上的地点正处于晨昏线上，既不属于昼半球也不属于夜半球。
四、极昼极夜的形成机制
根据上述原理，我们可以推导出极昼和极夜的具体范围。极昼是指在一定时间段内，某地区连续24小时都处于白天状态；相反，极夜则是指连续24小时都处于黑夜状态。这两种现象主要发生在高纬度地区，尤其是北极圈和南极圈内的区域。
具体而言，当太阳直射点位于某个特定纬度时，距离极点相应纬度数的纬线圈到极点之间的区域将出现极昼或极夜现象。例如，如果太阳直射点位于北纬5°，那么北纬85°以北的地区就会出现极昼，而南纬85°以南的地区则会出现极夜。
同样地，如果太阳直射点位于南纬20°，那么南纬70°以南的地区会出现极昼，而北纬70°以北的地区则会出现极夜。
这里的关键在于理解“90减去直射点纬度数”的计算方法。这个公式可以帮助我们快速确定极昼极夜的范围。例如：
- 当太阳直射点位于北纬5°时，极昼范围为北纬85°以北；
- 当太阳直射点位于南纬20°时，极昼范围为南纬70°以南。
此外，需要注意的是，极昼和极夜的发生不仅取决于太阳直射点的位置，还与地球的自转和公转密切相关。地球的自转使得晨昏线不断移动，而公转则导致太阳直射点在南北回归线之间周期性地移动。因此，极昼和极夜的持续时间和范围也会随着季节的变化而有所不同。
五、实例分析
为了更好地理解这一概念，我们可以通过几个具体的例子来说明。
例1：太阳直射点位于北纬5°
假设当前太阳直射点位于北纬5°，那么根据公式“90 - 直射点纬度数”，我们可以得出极昼范围为北纬85°以北。换句话说，北纬85°以北的地区将经历极昼现象，即连续24小时都处于白天状态。与此同时，南纬85°以南的地区则会经历极夜现象，即连续24小时都处于黑夜状态。
例2：太阳直射点位于南纬20°
再假设太阳直射点位于南纬20°，那么极昼范围为南纬70°以南。这意味着南纬70°以南的地区将经历极昼现象，而北纬70°以北的地区则会经历极夜现象。
例3：太阳直射点位于赤道
假设太阳直射点位于赤道，即北纬0°。此时，极昼和极夜现象不会发生，因为地球上的所有地区都将经历昼夜交替。不过，这种情况只出现在春分和秋分时，其他时间太阳直射点都会偏离赤道，导致极昼极夜现象的出现。
六、总结
已知太阳直射点求极昼极夜范围的方法主要是基于地球的几何特性和太阳直射点的位置。通过理解晨昏线的作用以及极昼极夜的形成机制，我们可以准确地确定极昼极夜的具体范围。这一知识点不仅是高中地理的重要内容，也是理解地球自然现象的基础。
掌握这一知识，不仅可以帮助我们更好地认识地球的运动规律，还可以提高我们对自然界变化的敏感度和观察力。
通过对地球几何特性、太阳直射点位置、晨昏线概念以及极昼极夜形成机制的深入探讨，我们可以更加全面地理解这一复杂的地理现象。希望同学们在学习过程中能够结合实际生活中的观察，加深对这一知识点的理解和应用。
