昼夜长短和正午太阳高度的时空变化是地球公转的重要意义，也是高中地理教学的重难点所在。教材中试图采用读图、析图的方法突破这一难点，效果不理想。笔者在多年的教学中采用绘图法讲解该部分内容，取得了良好的效果。
　　一、绘图基础知识
　　利用绘图法讲解昼夜长短和正午太阳高度的变化前，教师应讲解相关的绘图知识，包括晨昏线、太阳光线以及正午太阳高度角的绘制。
　　1.任何时刻晨昏线的绘制
　　昼半球和夜半球的分界线即晨昏线。若不考虑晨昏蒙影等其他因素，晨昏线应平分地球，同时垂直于太阳光线，因此，在绘制晨昏线时，晨昏线（圈）所在平面应通过地心（如图一）。
　　2.直射点太阳光线的绘制
　　由于太阳距离地球极远，可视太阳光线为平行光线，同时与晨昏线垂直。直射点位置的太阳光线应通过地心，比如当太阳直射在南回归线时，太阳光线如图二所示。
　　3.任意点太阳高度角的绘制
　　太阳高度角即太阳对于地平线的倾角，其大小介于0°～90°之间，绘制方法如下：作该点的切线即地平线，在该点作与直射点光线平行的光线，该平行光线与地平线的夹角即为太阳高度角。如当太阳直射10°S时，北回归线及其以北任一点P的正午太阳高度角的绘制如图三。
　　二、昼夜长短和正午太阳高度角的变化
　　1.昼夜长短的变化
　　（1）昼夜长短的空间变化
　　根据绘图方法，作春分日（北半球，下同）、夏至日、冬至日的太阳光照图（图四、图五、图六）。
　　由图四可知L1=L2，L3=L4，即春分日全球昼夜平分。
　　由图五可知L1>L2，L3>L4，即夏至日北半球各地昼长夜短，且易知L1/L2>L3/L4，这说明纬度越高昼夜比值越大，即昼越长，在北极圈及其以北地区出现极昼现象。南半球相反。
　　由图六可知L1　　最后由教师归纳：当太阳直射赤道时，全球各地昼夜平分；当太阳直射北半球时，北半球各地昼长夜短，北极圈内有极昼现象；当太阳直射南半球时，北半球各地昼短夜长，北极圈内有极夜现象。南半球相反。
　　（2）昼夜长短的时间变化
　　以北半球为例，任取一点考查该点在一年中昼夜长短的变化。如图七，P点在冬至日昼长为L1，春分日时为L2，夏至日时为L3，显然L1>L2>L3，这说明P点从冬至日到夏至日，北半球各地昼越来越长，夜越来越短。此后由夏至日到冬至日，北半球各地昼越来越短，夜越来越长。南半球相反。
　　2.正午太阳高度的变化
　　（1）空间变化
　　如图八，设太阳直射在A点（20°N），求P点正午太阳高度角。根据太阳高度角的绘制方法，绘制出P点的太阳高度角为θ2，易知θ1=θ2 。在△POA中，θ2=θ1 =90°-θ3，由此可见，正午太阳高度的空间变化规律是自太阳直射点向南北两侧递减，即两分日时，正午太阳高度角自赤道向南北两侧递减，夏至日时，正午太阳高度自北回归线向两侧递减，冬至日时，正午太阳高度自南回归线向两侧递减。也就是说，离直射点越近，正午太阳高度角越大。
　　（2）时间变化
　　仍以北半球为例，作冬至日、春分日、夏至日太阳直射点的太阳光线L1、L2、L3，则北回归线以北任意点P的正午太阳高度角依次为：90°-∠POA，90°-∠POB，90°-∠POC。由此可见，由冬至日、春分日到夏至日，P点正午太阳高度角逐渐变大，至夏至日变为最大，南回归线以南的地点相反。
　　值得注意的是，在南北回歸线之间的正午太阳高度角的时间变化不同于北回归线以北和南回归线以南的变化。如图十，P为赤道与北回归线之间的地点，当太阳直射在赤道、P点与赤道之间以及直射P点时，太阳光线依次为L1、L2、L3，显然，直射点逐渐接近P点，说明P点正午太阳高度角越来越大；当太阳直射在P与北回归线之间以及北回归线上时，P点正午太阳光线依次为L4、L5，显然，直射点逐渐远离P点，这说明P点正午太阳高度角越来越小。综上所述：P点在春分日到夏至日期间的正午太阳高度角先增大后缩小。