太陽周日視運動模型

◎文圖 中國科學院國家天文臺 郭紅鋒

太陽周日視運動模型

◎文圖 中國科學院國家天文臺 郭紅鋒

同學們，以前我們給大家介紹過天體的視運動，你還記得嗎？天體的視運動就是用眼睛看到的天體的運動，這些運動主要是由地球自轉與公轉引起的。今天，我們要給大家介紹的是太陽的周日視運動。由于地球每天自西向東自轉一周，就造成了太陽每天早上從東方升起，晚上又從西方落下的自然現象，這就是太陽的周日視運動啦！

太陽周日視運動的軌跡，與恒星視運動軌跡一樣，也是垂直于地軸的圈。但這個圈每天都在變化，像螺旋線一樣。就正午太陽高度而言，冬至最低，然后一天天高起來，直到夏至達到最高。之后再一天天低下來，直到冬至達到最低。同樣地，日出日落的位置也是在冬至達到最偏南，夏至達到最偏北，這樣周而復始地變化。

以北京地區為例（北回歸線以北，北緯40o），太陽周日視運動的軌跡變化見圖1。

圖1　北京太陽周日視運動的軌跡變化示意圖

此外，我們也可以在天文館里看到不同緯度地區的太陽周日視運動軌跡變化模型，見圖2。

圖2　北京天文臺展廳不同緯度地區的太陽周日視運動軌跡變化模型

不過，要知道天空是立體的，光靠想象或看平面的照片還不能使我們頭腦里有很清楚的印象。但是，我們可以仿照天文館里的不同緯度地區的太陽周日視運動軌跡變化模型，自己動手做一個簡單的模型，它不僅可以活動，而且可以很方便地模擬不同緯度地區的太陽周日視運動軌跡的變化。這樣的模型可以幫助我們理解每天看到的太陽視運動，還能幫助我們理解地球的真運動呢！

怎么樣？讓我們開始動手實踐吧！

一、準備材料

1. 一個淡顏色（最好透明）的氣球；

2. 線、水彩筆；

3. 簡易打氣筒；

4. 10厘米寬、40厘米長的硬紙板。

二、制作方法

用硬紙板做一個紙環，便于安放氣球。

用簡易打氣筒把氣球打足氣（或吹氣）使氣球形狀近似球形（圖3）。

圖3 吹成球形的氣球

用紅色彩筆在氣球的半球位置涂一圈，用粉色水彩筆在氣球半球位置的兩邊各涂一圈（圖4）；把涂好的氣球放在紙環上，變換不同方向可以模擬不同地理緯度區域的太陽周日視運動軌跡變化。例如圖4可以模擬南北極區太陽周日視運動軌跡的變化，圖5可以模擬中緯度地區太陽周日視運動軌跡的變化，圖6可以模擬赤道地區太陽周日視運動軌跡的變化。

圖4　模擬南北極區太陽周日視運動軌跡的變化

圖5　模擬中緯度地區太陽周日視運動軌跡的變化

圖6　模擬赤道地區太陽周日視運動軌跡的變化

太陽周日視運動軌跡的變化模型實物見圖7、圖8、圖9。

圖7　南北極區太陽周日視運動軌跡

圖8　中緯度地區太陽周日視運動軌跡

圖9　赤道地區太陽周日視運動軌跡