太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)規(guī)律及判讀

【中圖分類號(hào)】G633.55【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2012）07-0174-02

地球繞地軸自西向東自轉(zhuǎn)，同時(shí)繞太陽(yáng)自西向東公轉(zhuǎn)，這樣在我們的眼里，太陽(yáng)一天中東升西落，同時(shí)在一年中每天東升西落又有規(guī)律地產(chǎn)生一定的變化，我們把太陽(yáng)在天空中運(yùn)動(dòng)的軌跡，稱為太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)知識(shí)比較抽象，學(xué)生不太容易理解，我結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn)和課本理論知識(shí)，總結(jié)出如下規(guī)律和做題技巧：

一、太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖的作法

1.畫出觀測(cè)地的地平圈，用橢圓形表示。

2.畫出天穹，用弧線表示。

3.在地平圈上標(biāo)出東南西北方向（為了更好的示意太陽(yáng)出沒方位，通常將南北方位標(biāo)在左右兩側(cè)），地平圈方位是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

4.標(biāo)出東南西北方位的地方時(shí)（由于正午和子夜的地方時(shí)分別為12：00和24：00，所以正東和正西方位地方時(shí)分別為6：00和18：00）。

5.在地平圈上標(biāo)出日出、日落及正午時(shí)的太陽(yáng)，用平滑弧線連接三點(diǎn)即太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡。

6.在視運(yùn)動(dòng)軌跡上用箭頭示意日出和日落（偏東方位日出，偏西方位日落）。

二、太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1.太陽(yáng)出沒的方位（除極晝區(qū)外）。

規(guī)律1—1：二分日太陽(yáng)出沒方位：日出正東，日落正西（如圖2）

規(guī)律1—2：夏至日太陽(yáng)出沒方位：日出東北，日落西北（如圖3）

規(guī)律1—3：冬至日太陽(yáng)出沒方位：日出東南，日落西南

2.正午太陽(yáng)的方位。

正午太陽(yáng)的位置一定位于正南、正北或天頂，這取決于太陽(yáng)直射緯度與觀測(cè)點(diǎn)緯度。直射點(diǎn)偏南，正午太陽(yáng)則偏南；直射點(diǎn)偏北，正午太陽(yáng)偏北；如果太陽(yáng)直射，則正午太陽(yáng)于天頂。

規(guī)律2：北回歸線以北各地，一年中正午太陽(yáng)始終于正南方位；南回歸線以南各地，一年中正午太陽(yáng)始終于正北方位；南北回歸線之間及線上各地，一年中正午太陽(yáng)可能于正北、正南和天頂，要看直射緯度與觀察者所處的緯度而定（以20°N為例，如圖5）：

直射點(diǎn)于20°N—23°26′N時(shí)，正午太陽(yáng)于正北；

直射20°N緯線時(shí)，正午太陽(yáng)于天頂；

直射點(diǎn)于20°N—23°26′S時(shí)，正午太陽(yáng)于正南。

3.極地地區(qū)太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)。

在極晝時(shí)期，太陽(yáng)在天空中作圓周運(yùn)動(dòng)特別明顯。這時(shí)我們觀察到的太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)，基本上是沿著地平圈上方運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的地平圈同時(shí)也可作為時(shí)間圈。

北極附近地區(qū)極晝時(shí)，子夜太陽(yáng)位于正北方向，位置最低；過(guò)了子夜，太陽(yáng)開始升起，到6：00到達(dá)正東方向；繼續(xù)升高，正午12：00位于正南方向；然后開始偏西下落，到18：00到達(dá)正西方向；繼續(xù)下落，到子夜24：00回到最低。

規(guī)律3—1：北極附近地區(qū)極晝時(shí)，太陽(yáng)是正北升起，正北落下；北極點(diǎn)的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡與地平圈平行（如下圖所示），即太陽(yáng)高度無(wú)日變化（如圖6）。

規(guī)律3—2：南極附近地區(qū)極晝時(shí)，太陽(yáng)是正南升起，正南落下；南極點(diǎn)的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡與地平圈平行（如下圖所示），即太陽(yáng)高度無(wú)日變化（如圖7）。

4.極晝區(qū)的太陽(yáng)高度。

規(guī)律4：出現(xiàn)極晝時(shí)，一天24小時(shí)太陽(yáng)高度≥0°，正午最大，子夜最小；極點(diǎn)太陽(yáng)高度全天相等。

如圖8所示，在80°N地區(qū)，正午太陽(yáng)高度為30°，太陽(yáng)方位正南，子夜太陽(yáng)高度為10°，太陽(yáng)方位正北，可求出此日太陽(yáng)直射20°N。而極點(diǎn)太陽(yáng)高度=直射點(diǎn)緯度，所以極點(diǎn)的太陽(yáng)高度=直射點(diǎn)緯度=（子夜太陽(yáng)高度+正午太陽(yáng)高度）/2。

5.年內(nèi)太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系。

規(guī)律5：某地年內(nèi)太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡平行。

5—1：當(dāng)觀察點(diǎn)位于北半球，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡均向南傾斜（如圖北半球某地）。

5—2：當(dāng)觀察點(diǎn)位于南半球，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡均向北傾斜（如圖南半球某地）。

5—3：當(dāng)觀察地點(diǎn)于赤道上，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡與地平圈垂直（如圖赤道上）。

5—4：當(dāng)觀察地點(diǎn)于極點(diǎn)，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡與地平圈平行（如圖極點(diǎn)）。

三、太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖的應(yīng)用

1.根據(jù)太陽(yáng)出沒方位判斷季節(jié)。

2.根據(jù)正午太陽(yáng)方位判斷觀測(cè)者緯度。

一年中正午太陽(yáng)始終于正南方位，則觀測(cè)點(diǎn)于北回歸線以北；一年中正午太陽(yáng)始終于正北方位，則觀測(cè)點(diǎn)于南回歸線以南；南北回歸線之間及線上各地，一年中正午太陽(yáng)可能于正北、正南和天頂，要看直射緯度與觀察者緯度而定。

3.根據(jù)太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡判斷晝夜長(zhǎng)短。

如圖10，當(dāng)日出地方時(shí)早于6：00或日落地方時(shí)遲于18：00，則當(dāng)日晝長(zhǎng)夜短；反之，若當(dāng)日出地方時(shí)遲于6：00或日落地方時(shí)早于18：00，則當(dāng)日晝短夜長(zhǎng)。

4.根據(jù)太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡判斷某時(shí)刻太陽(yáng)方位及影子朝向。

如圖10，該地日出東北，即地方時(shí)6：00前日出，日落西北，即地方時(shí)18：00后日落。則該日地方時(shí)及對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)方位如下表：

5.根據(jù)極晝區(qū)太陽(yáng)出沒時(shí)的太陽(yáng)高度計(jì)算直射點(diǎn)的緯度。

若已知極晝區(qū)太陽(yáng)出沒時(shí)的太陽(yáng)高度，可直接利用公式計(jì)算，直射點(diǎn)緯度=極點(diǎn)的太陽(yáng)高度=（子夜太陽(yáng)高度+正午太陽(yáng)高度）/2。

如圖11，已知某地某日太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖，求該地緯度和直射點(diǎn)的緯度。（根據(jù)公式：直射點(diǎn)的緯度為20°S，依據(jù)正午太陽(yáng)高度公式可求出該地緯度為85°S。）