
关于太阳视运动日出日落方位探究.docx
4页关于太阳视运动日出日落方位探究四川省成都市武侯高级小学 赵廷权摘要:太阳在天空中的运动是我们LI常生活中最容易观测到的自然现象2—,探究它的运 动规律可以培养我们的空间想象力和逻辑思维能力非极仔地区太阳视运动应抓住三个特殊 位置:口出、L1落和正午太阳所处位置,通过这三个位置即可绘出一天中太阳视运动路线 高中地理的难点在地球运动,而太阳视运动又是地球运动的难点涉及的内容为解口出 口落方位、口影朝向、太阳高度变化等问题提供解题依据木文将在有关天球系统等地理原 理基础Z上,运用较为简单的数学方法,计算日出日落方位并进行具体分析关键词:太阳视运动 天球LI出口落 方位日出日落方位的问题,一直广受关注,引起一系列热烈讨论本文将从认识 天球系统开始,运用较为简单的数学方法,对日出日落方位进行具体分析一、天球系统天球是人类为方便观察天体在天空中的视位置而假想的一个球体天球的球 心是观测者或地心,天球的半径是任意的地平圈是通过地心,且垂直于当地铅 垂线的平面的无限扩大,同天球相割而成的天球大圆它把天球分为可见和不可 见两部分地平圈的两极是天顶和天底天赤道是地球赤道平面的无限扩人,同 天球相割而成的天球大圆。
天赤道南北两半球它的两极叫天北极(P)和天南 极(P),如图1根据以上关系,还可以得到这样的关系:天顶赤纬二当地纬度 二仰极高度tn如图2在地球上的观测者看来,整个天球像是在围绕着我们旋转这种视运动是地 球自转的反映人们感觉不到地球的口转而是感觉到地外的天空,色括全部日月 星辰,概无例外地以相反的方向(向西)和相同的周期(1日)运动这种视运 动被叫做天球周日运动在北半球看来,天球的周日绕转中心是天北极紧靠天 北极有一颗较明亮的恒星,被称为北极星天体周口运动行经的路线叫周口圈 天体的周H圈,就是它所在的那条赤纬圈,与天赤道平行⑵ 太阳的周H视运 动就是这样的情况并且,由于黃赤交角的存在,以一年为周期,太阳行经路线 圈在23° 26’ N—23° 26z S间作回归运动,如图3同吋,根据图2还可以得 出,纬度不同,则肖地地平圈与天赤道的交角则不同,那么同一天,不同纬度地区的太阳周H视运动情况则不同,可对比图3与图4图3图4二、日出日落方位的计算方位,指天休所在的地平经圈相对于午圈的方向和角距离基于天球概念的 建立,为方便问题研究,我们可先作出图5这是一个简易的太阳视运动图,表 示当太阳直射北半球,北半球某地所见太阳视运动情况,不包括极昼地区。
图中 L1表示天赤道,L2表示太阳视运动圈,两者平行,地平圈上表示有东西南北方 向D点表示H出,可以认为此时的H出方位大小为ZEAD的大小,方向为东 偏北方向下面即可用较简单的数学方法计算ZEAD的度数,设为Q设当地 纬度为太阳直射纬度为则ZFAS=ZCBS=90° -4), ZBCA=ZCAF=5 o 设天球半径为R,那么在三角形ABC中,根据正弦定理可得:正弦定理得sin (90° 一(D) / R=sin S / AB; ZDAB=90° ・ ci ,在直角三角形 ABD 中,cosZ DAB= cos (90c - a )=AB / Ro 综合上述,经过代换即可得:sin a = sin 5 / cos4> (0° W6W23° 26’,d)H90° )应另外,由图3,还可以看出,对于北半 球地区,当太阳直射南半球吋,则日出东南方向,如直射纬度同样为那么日 出方位大小仍为a ;对于南半球的相同纬度地区,纬度为当太阳直射北半球 § ,见图2和图6,则可知,北半球同纬地区的“天顶”为其天底,“天底”变 为天顶,天北极在地平以下,天南极在地平以上,而东西南北方向亦发生改变 此吋仍是日岀东北方向,并且其角度大小仍为口。
综合而言,即不难得出:除极 昼极夜地区,肖太阳直射北半球吋,全球日出东北方向,且南北半球相同纬度地 区,口出方位大小相同;当太阳直射南半球时,全球日出东南,且南北半球相同 纬度地区,口出方位大小相同口落方位与口出方位相对应为西北、西南方向图5天顶天底图6三、结果分析上述sin a = sin 5 /cos4>这一公式,适合于菲极昼地区及刚好出现极昼的地 区(如图7」)一-般极昼地区和极点,其太阳视运动情况分别如图7.2、7.3o刚 好出现极昼的地区,§+4=90° ,贝ljsina=l,即日出正北(北半球)或正南(南 半球)方向,一般极昼地区和极点无所谓口出,但可认为“ 口出正北或正南”sin a = sin 5 , a = 8,即赤道地区,日出方位大小与太阳直射纬度相同;(2)当6 =0° , sin a =0, a=0,即当太阳直射赤道吋,各地日出正东方向;⑶同一•天, 除赤道外,各地日出方位大于直射纬度,越是高纬地区,越是偏大当然结合上 式,还可作出其他推论,也可直接计算出日出方位的大小这样,关于口出方位 的诸多问题,便可迎刃而解注释:[1] 范怀超、罗明云,《行星地球概论》P92,电了科技大学出版社,2006o[2] 伍光和,《白然地理学》P28 ,高等教育出版社,2008o[3] 范怀超、罗明云,《行星地球概论》P114,电子科技大学出版社,2006o。












