時間方位舵巧解太陽方位難題

王安周左曉凱

（1. 洛陽市第十九中學， 河南 洛陽 471000； 2. 洛陽市第四十中學， 河南 洛陽 471000）

時間方位舵巧解太陽方位難題

王安周1左曉凱2

（1. 洛陽市第十九中學， 河南 洛陽 471000； 2. 洛陽市第四十中學， 河南 洛陽 471000）

時間方位舵為太陽周日視運動的軌跡在地平圈上的投影，靈活運用，可以簡潔、高效、準確地解決時間方位問題。時間方位舵可以反映出日出時刻的早晚和晝夜長短的變化，進行簡單晝夜長短演示和計算；時間方位舵直觀表示晝夜長短隨季節的變化規律；時間方位舵可以確定太陽視運動方向，上中天為正南時，太陽周日視運動為順時針方向；上中天為正北時，則為逆時針方向。

太陽方位；地平圈；晝夜長短

時間方位問題貼近日常生活，是地球運動知識的難點，也是近年來高考的高頻考點。王冬梅等提出利用太陽光照圖和太陽視運動來判斷日出日落方位［1，2］；王慶良等利用太陽視運動側視投影圖對太陽方位進行了探討［3］，但對其俯視投影圖的探討較少。通過投影變化，把太陽視運動的軌跡投影到地平圈上，構建時間方位舵來探討太陽方位和晝夜長短的變化。

一、時間方位舵的繪制

時間方位舵創作靈感源于美國戰爭片中常用的戰斗術語“敵人在你的哪個方位”，以觀察春秋分太陽在地平圈的投影所對應的時間、方位，以此為參照定義出時間方位舵。通過投影變化可以把抽象立體的太陽視運動規律用簡單實用的平面圖演示。

太陽周日視運動軌跡在地平圈上的投影定義為時間方位舵。認為：以觀測點為舵心，分別以正東、正西、正南、正北對應6點、18點、12點、24點畫出一個時間方位圓盤，分別以正東（日出）、正西（日落）軸線以及正南（晝）、正北（夜）軸線做舵軸。簡記為：一個時間方位圓，兩根分界軸。四個時間方位分別為日出方位（0～12時）、日落方位（12～24時）、晝方位（以地方時12時為中心向東西方向延伸）和夜方位（以地方時12時為中心向東西方向延伸）。如圖1、圖2分別表示北、南半球的時間方位舵圖。

圖1 北半球時間方位舵

圖2 南半球時間方位舵

由上圖可知，時間方位舵可以直觀模擬（除赤道以外）任何位置的日出日落太陽方位、晝夜長短及其變化。時間方位舵還可以直觀呈現太陽視運動方向，上中天太陽位于正南時，太陽周日視運動為順時針方向；上中天為正北時，則為逆時針方向。

二、時間方位舵的運用

例1．【2015天津卷】2015年某日出現了日食現象。在四幅日照圖中，深色陰影為夜半球，淺色陰影為當時可觀測到日食的地區范圍。下圖中觀測者正朝西南方向觀測日食的是（ ）

解析：晨昏線與經線重合，該日為春分或秋分日，且四點都位于北半球。甲、乙兩地地方時都在6點到12點之間，太陽位于其東南方；丙地接近正午12點，太陽位于正南偏南一點；而丁地屬于靠近18∶00，太陽位于西南方。結合時間方位舵如右圖所示，故選D。廣袤草原上拍攝的“日出”美景。攝影愛好者拍攝“日出”美景的方向和北京時間分別是（ ）

例2．【2015福建卷】上圖為某攝影愛好者在圖中

A．東南 7月1日06時 B．東北 7月1日06時

C．東北 1月1日12時 D．東南 1月1日12時

解析：靠近赤道的地區6點左右日出，根據地方時計算出此刻北京時間為12時排除A、B選項；1月太陽直射點在南半球，全球日出東南，故選D。時間方位舵展示如下圖（見圖3、圖4）：

圖3 南半球赤道附近1月1日日出日落時間方位

圖4 北半球赤道附近1月1日日出日落時間方位

例3．【原創習題】下圖是某游客于北京時間7月17日16:42在青海橡皮山（99°35'E，36°48'N）拍攝到某山地牧場的照片，圖中的羊群正往哪個方向走？

解析：根據北京時間16∶42大致推算拍攝地地方時為15點多，此時太陽位于西南方，根據羊群的影子朝向判定圖片正前方為西南，進而判定羊群走向為東南方。用時間方位舵展示右上圖所示，答案：羊群前進方向為東南方。

三、小結

時間方位問題是地球運動知識的難點，也是近年來高考的高頻考點。時間方位舵為太陽周日視運動的軌跡在地平圈上的投影，可以直觀呈現日出日落太陽方位，大致表示晝夜長短及其變化，靈活運用，可以簡潔、高效、準確地解決時間方位問題。

（1）時間方位舵可以反映出日出時刻的早晚和晝夜長短的變化，進行簡單晝夜長短演示和計算，但不能進行精確的計算。若某地日出偏角對應時段為t，則日出時刻為6±t，該地晝長為12±2t。

（2）時間方位舵直觀表示晝夜長短隨季節的變化規律。同一地區，太陽直射相同緯度，則日出太陽方位角相等，晝夜長短相同；同一地區，太陽直射相同緯度的南北半球，則晝夜長短相反。

（3）時間方位舵可以確定太陽視運動方向，上中天為正南時，太陽周日視運動為順時針方向；上中天為正北時，則為逆時針方向。時間方位舵進行準確繪制以及其適用范圍等問題有待進一步探究。

［1］ 王冬梅.如何判斷日出日落時的太陽方位［J］.新高考，2010（2）：41-42.

［2］ 趙國峰.從太陽視運動入手正確認識日出、日落時的太陽方位［J］.地理教學，2012（16）：26-29.

［3］ 王慶良.日出日落地平方位的簡易幾何解析［J］.中學政史地，2009（10）：91-93.