利用太陽視運動路線圖判斷太陽方向

〔關鍵詞〕 地理學習;太陽方向;運動

路線;非極晝區;極晝區;

日變化

〔中圖分類號〕 G633.55

〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463(2010)

02(B)—0057—01

地球上觀測者肉眼所見一日內太陽在天空中沿一定路線運動，稱為視運動。而一日內太陽在天空中的方向則可借太陽視運動路線圖來判斷。其具體可分為以下兩大類情況予以分析:

一、 非極晝區

方法:畫太陽視運動路線圖，在圖上確定日出、日落、正午時刻太陽的位置，把三點用曲線連接則為太陽視運動軌道。日出、日落時刻太陽在地平面上，其方向取決于太陽直射點的位置。若直射點在北半球則日出東偏北，日落西偏北;若直射點在南半球則日出東偏南，日落西偏南。偏北(南)角度等于直射點的緯度。正午時刻太陽方向取決于直射點與當地的相對位置。若直射點在當地北側，則正午太陽在正北;若直射點在當地南側，則正午太陽在正南。

例1:判斷4月21日 40°N太陽方向的日變化。

畫圖如下:

圖中點E、S、W、N分別為地平面正東、正南、正西、正北，點A、P、B分別為日出、正午、日落時刻太陽位置，K為天頂。KE、KS、KW、KN分別為天空正東、正南、正西、正北，天空KES、KSW、KWN、KNE區分別為天空東南、西南、西北、東北方位。4月21日太陽直射點所處緯度約為8°N(直射點約四天南北移動1°)，直射點在40°N南側，故正午太陽在正南，∠POS為正午太陽高度角，計算可得為58°。讀圖可知太陽方向的日變化:日出→正午，即由點A→C→P，太陽方向變化為東北→正東(C點)→東南→正南(P點);正午→日落，即由點P→D→B，太陽方向變化為正南(P點)→西南→正西(D點)→西北。

二、 極晝區

1.極晝區的最低緯度。方法:畫太陽視運動路線圖，在圖上確定正午時刻和零時刻太陽位置，過這兩點與地平面相切的圓則為太陽的運動軌道。正午時刻太陽位置取決于與直射點的相對位置(前面已敘述)，零時刻太陽在地平面上且方向與正午太陽方向相反。

例2:判斷12月22日66°34'S太陽方向日變化。

畫圖如下:

圖上P點為該日正午時刻太陽位置，12月22日直射點在66°34'S的北側，故正午太陽在正北，∠PON為正午太陽高度角，計算可得為46°52'，S點為零時刻太陽位置。讀圖可知太陽高度的日變化:零時刻→正午，即由點S→C→P，太陽方向變化為正南(S點)→東南→正東(C點)→東北→正北(P點);正午→零時刻，即由點P→D→S，太陽方向變化為:正北(P點)→西北→正西(D點)→西南→正南(S點)。

2.極點與極晝區最低緯度之間的地區。方法:畫太陽視運動路線圖，在圖上確定正午時刻和零時刻太陽的位置，過這兩點做與地平面成一定夾角的圓(圓面與地平面不相交)，則該圓為太陽的運動軌道。正午太陽位置取決于該地與直射點的相對位置及正午太陽高度，零時刻太陽方向與正午時刻太陽方向相反，而零時刻太陽高度角則可用公式計算得出(零時刻太陽高度角=極晝區的緯度-極晝區的最低緯度)。

例3:判斷6月22日75 °N太陽方向日變化。

畫圖如下:

圖中P點為該日正午時刻太陽位置，∠POS為正午太陽高度角，計算可得為38 °26ˊ。M點為零時刻太陽位置，∠MON為零時刻太陽高度角，計算可得為8°26ˊ。讀圖可知太陽方向日變化:零時刻→正午，即由點M→C→P，太陽方向變化為正北(M點)→東北→正東(C點)→東南→正南(P點);正午→零時刻，即由點P→D→M，太陽方向變化為正南(P點)→西南→正西(D點)→西北→正北(M點)。

3.極點。極點太陽高度一日內不變，大小等于直射點緯度，故太陽視運動路線與地平圈平行。若視運動方向逆時針則為南極點，視運動方向順時針則為北極點。北極點四周皆為南，南極點四周皆為北，故極點處太陽方向整日不變。