地理学科中的空间对称规律及其应用

地理学科中的空间对称规律及其应用

“对称”是指两对图形或物体的各部分，在大小、形状和排列上具有一一对应的关系。在地理学科的教学中，可发现一些地理事物在时空分布上具有典型的对称特点和规律，并在历年高考试题中常有体现。为此，笔者结合教材对地理学科中的空间对称规律进行较为详细的总结，并应用于日常教学和高考备考，既优化了课堂教学，激发学生的学习兴趣，又提升了学生的地理思维品质和运用地理基本规律解决地理问题的能力。一、中心对称地球上某点(X，Y)关于球心的对称点坐标为（X′，Y′），则X′与X的数值相等，处于相反的半球，Y′=180°-Y（与Y相对经线的经度）。例1：图1所示为以（38°N，0°）为极点的陆地相对集中的“陆半球”（另一半球为“水半球”），据此完成(1)～(2)题。图1(1)“水半球”的极点位于：A.北半球、东半球B.北半球、西半球C.南半球、东半球D.南半球、西半球(2)当夜半球与“陆半球”重叠最多时：A.非洲全部位于昼半球B.北京市正值下班高峰C.南极昆仑站处于极昼期D.江苏各地太阳高度达一年中最大值解析：第(1)题，水半球与陆半球应关于球心成中心对称，根据中心对称规律，“水半球”的极点地理坐标为（38°S，180°），位于南半球和西半球，答案为D。第(2)题，经分析得知，当直射点在（23°26′S，180°）时，夜半球与“陆半球”重叠最多，此时正值南半球夏季，南极昆仑站处于极昼期，答案为C。二、东西对称1.经度的划分地球仪上的经线，其经度关于本初子午线或180°经线对称。180°←90°W←0°→90°E→180°或0°←90°E←180°→90°W→0°2.时区划分和分布（图2）全球24个时区的空间分布关于中时区或东（西）十二区对称。图23.日照图形态（图3）全球昼夜半球分布关于昼半球或夜半球中央经线对称。如图3所示，夏至日的北半球极地俯视图关于昼半球中央经线NA或夜半球中央经线NC对称。图3例2：北京时间2008年8月8日20时整，北京奥运会开幕式正式开始，此时美国洛杉矶所在地区（西八区）的区时是______。解析：北京时间为东八区区时，洛杉矶为西八区区时，显然，两地区时关于中时区或十二区对称；根据劣弧原则，洛杉矶在北京东方，相差八个时区，所求区时=20时+8小时=28时，即9日4时；而从北京向东到洛杉矶越过国际日期变更线，日期要减一天，所以洛杉矶区时为2008年8月8日4时整。三、南北对称1.纬度和五带的划分(1)纬度划分：90°N←向北←赤道0°→向南→90°s。(2)五带划分（图4）。图4A：北寒带有极昼极夜现象B：北温带无极昼极夜现象且无阳光直射C：热带有阳光直射D：南温带无极昼极夜现象且无阳光直射E：南寒带有极昼极夜现象2.全球三圈环流、近地面七个气压带和六个风带的分布（图5）图53.世界表层洋流分布模式（图6）世界表层洋流的分布整体关于赤道呈南北对称分布。如图6所示：北半球中低纬环流A呈顺时针分布，而南半球中低纬环流B呈逆时针分布。图64.全球多年平均气温和降水量的纬度分布——大致关于赤道对称（图7）图75.地球运动中南北半球对称相反规律(1)太阳直射点所在半球（北半球或南半球）昼长夜短，且纬度越高昼渐长夜渐短；另一半球（南半球或北半球）昼短夜长，且纬度越高昼渐短夜渐长。(2)南北半球相同纬度值的两地（即南北对称的两地），昼夜长短的分布状况对称相反（即一地昼长等于另一地夜长）。(3)南北半球极圈内，极昼极夜现象分布状况对称相反（即北极圈内出现极昼，则南极圈内出现极夜）。例3：雪线高度是指终年积雪下限的海拔。图8表示全球不同纬度多年平均雪线高度、气温、降水量的分布。读图8，回答(1)～(3)题。(1)表示多年平均雪线高度、气温、降水量的曲线依次是：A.①②③B.①③②C.③②①D.③①②(2)多年平均雪线高度：A.随纬度增高而降低B.在副热带地区最高C.在降水量大的地区较高D.在南半球低纬度地区最低(3)据图示资料可知：A.北半球高纬度地区多年平均气温与降水量变化趋势基本一致B.南半球中纬度地区多年平均雪线高度与降水量变化趋势基本一致C.多年平均雪线高度与气温变化趋势一致D.北半球高纬地区陆地比重小于南半球图8解析：第(1)题，读图易知，三条曲线都大致关于赤道呈南北对称。根据全球多年平均气温和降水量的纬度分布规律，可确定②为气温曲线，③为降水曲线，故①为雪线高度曲线。答案为A。第(2)题答案为B，第(3)题答案为A。例4：读图9，一艘由太平洋驶向大西洋的船经过P地（图中左上角）时，一名中国船员拍摄到海上落日景观。洗印出的照片上显示拍照时间为9时0分0秒（北京时间）。图9(1)该船员拍摄照片时，P地的地方时为：A.22时B.14时C.20时D.16时(2)拍摄照片的当天，漠河的夜长约为：A.16小时B.14小时C.10小时D.12小时解析：第(1)题，读图可知P地经度为75°W，北京时间9时0分0秒对应经度为120°E，根据地方时的计算公式，易得船员拍摄照片时，P地的地方时为20时，答案为C。第(2)题，漠河位于北半球，纬度值与图中P地相当，显然漠河和P地为纬度值相同的南北对称两地，所以两地昼夜长短的分布状况对称相反，漠河夜长即为P地昼长。根据上题可知地日落时间为20时，则其昼长为16小时，也即为漠河夜长，答案为A。四、垂直对称1.雪线高度（图10）雪线高度与气温高低呈正相关关系。夏季雪线偏高，冬季雪线偏低，所以大致关于雪线平均高度呈垂直方向上下对称。图102.高空与近地面等压面弯曲方向和气压场空间分布呈垂直对称（图11）图11例5：图12为美国某城市某年8月某日22时等温线圈。图13中与M、P、N一线上空等压面的剖面线相符合的示意图为：A.①B.②C.③D.④解析：读图易知，沿M、P、N一