風雨之后見彩虹
——高考地理試題對彩虹的考查

◇江蘇省沭陽高級中學 張曼青

一、什么是彩虹

彩虹是太陽光通過空氣中的水滴時發生折射和反射作用而形成的,是一種光學現象。彩虹形成的條件比較復雜,需要空中水滴、太陽高度、空氣透明度、地形等條件共同作用才能形成,因此可以這樣說彩虹是可遇不可求的。在中國古代,彩虹是一種美麗而神秘的現象。由于彩虹比較罕見同時又具有觀賞價值,再加上古代沒有人能夠解釋彩虹的形成機理,因此中國古代將彩虹視為希望與吉祥等的象征,遇到彩虹代表著能夠有好運。到了現代,隨著科學技術水平的提高,雖然我們知道了彩虹就是一種自然現象,并不“神秘”,但是還會以為彩虹代表了吉祥和希望,具有較高的觀賞價值。

二、高考地理試題對彩虹的考查

如上所述,彩虹是由空中水滴、太陽高度、空氣透明度、地形等條件共同作用形成的,因此彩虹也是地理學的研究對象。彩虹在地理學科中屬于大氣運動與降水內容中的知識點。近幾年的高考地理試題對彩虹的形成機理和時空分布進行了考查。例如,2023年高考福建地理卷第9～11題就對彩虹出現的條件、彩虹的時空分布等進行了考查,具體考查地球運動、太陽高度、大氣運動等知識。風雨之后見彩虹,彩虹是極具觀賞價值的天氣景觀資源之一。本組題圍繞彩虹的形成條件和觀測條件,設置了生活實踐情境,重點考查了信息的獲取與解讀能力、邏輯推理能力,體現了高考考查的綜合性和應用性指向。

第9題,該題考查彩虹出現的條件。同學們要注意題中的隱性條件,即要與我國其他地區進行比較,解釋華南地區彩虹出現頻率較高的原因。解答該題時需要同學們運用比較思維和邏輯思維進行比較、推理和判斷。由材料可知,彩虹出現在局部強降雨后。華南地區緯度較低,局部對流運動頻繁。因此,華南地區彩虹出現頻率較高。彩虹多形成在小尺度的天氣系統中,容易出現在雷陣雨等對流性降水天氣系統中。所以,發生雷暴天氣越多的地方,出現彩虹的概率會越大。鋒面雨出現在較大范圍中,而且中緯度地區的鋒面最為活躍。太陽輻射強和地形復雜不是彩虹形成的充分條件。因此,該題正確答案為選項C。

第10題,該題考查信息的獲取與解讀能力和地理計算能力。以幾何光學的觀點看,陽光照射到空中的一個水滴時,在進入和離開水滴的過程中會經歷折射和反射,最終入射光線和出射光線形成大約42°的夾角。太陽高度>42°,意味著彩虹的最高點位于地平線以下,我們是看不見彩虹的。在平坦地形中,太陽的高度越低,越接近地平線,彩虹的最高仰角越大,觀察者可以見到更高、更大的彩虹,而且彩虹在背對太陽的一側。因此,可以首先排除選項A和選項B。由于地球的形狀和運動規律,在一年內的每一天,假設形成彩虹的其他條件都成立,在地平面上觀察者能否看到彩虹還取決于太陽高度是否小于42°。暑假,太陽直射點位于北半球,武夷山緯度大約為27°N。夏至日,武夷山正午太陽高度為86.5°。冬至日,武夷山正午太陽高度為39.5°。因此,暑假某日13:00—14:30,武夷山太陽高度應大于42°,不能形成彩虹,C項錯誤。16:00—17:30,太陽高度較小,可能會形成彩虹,D項正確。

第11題,該題考查邏輯推理能力。若其他條件相同,太陽高度小于42°的時間越長,出現可見彩虹的可能性越大。我國北方緯度高于南方,夏季白晝時間長。因此夏季北方出現彩虹的頻率高于南方。故該題正確答案為選項C。