不同纬度一年中太阳的周日视运动情况.docx

不同纬度一年中太阳的周日视运动情况每天在地球上看到的天体的东升西落现象，称为天体的周日视运动现象。太阳在一 天中的东升西落，称为太阳的周日视运动。天体的周日视运动是由于地球绕地轴自转形 成的。随着季节的变化，不同纬度地区，太阳升落的方向及正午太阳高度的方位也在不断 的变化。本文结合地平圈天球图讨论一年四季不同纬度（以北纬为例）太阳的周日视运 动情况。（每种情况的左图为水平方向上的地平圈图，右图为实际空间中的地平圈图，图 中A点为地平圈的纬度位置）一、赤道地区二分二至太阳的周日视运动情况图一：赤道上（0°）从图一可以看出：春秋分时，赤道上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0°；正午时，太阳在正 头顶，太阳高度达一天中最大值为90°；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0°。夏至时，赤道上，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0°；正午时，太阳在头顶正 北方，太阳高度达一天中最大值为66°341 ；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0°。冬至时，赤道上，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0°；正午时，太阳在头顶正 南方，太阳高度达一天中最大值为66。34】；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0°。2：春秋分（H=70°）图二：赤道与北回归线之间（20°N）二、赤道与北回归线之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况（以20°N为例）从图二可以看出：春秋分时，20 N,日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0;正午时，太阳在头顶 正南方，太阳高度达一天中最大值为70 ；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0。夏至时，20 N，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0；正午时，太阳在头顶正 北方，太阳高度达一天中最大值为86 34；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0。冬至时，20 N，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0；正午时，太阳在头顶正 南方，太阳高度达一天中最大值为46 34；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0。三、北回归线与北极圈之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况（以40 N为例）2：春秋分（H=50）图三：北回归线与北极圈之间（40 N）从图三可以看出：春秋分时，40虬日出时，太阳位于正东方， 太阳高度为0；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为50 ；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0。夏至时，40 N，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0；正午时，太阳在头顶正 南方，太阳高度达一天中最大值为73 26；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0。冬至时，40虬日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0；正午时，太阳在头顶正 南方，太阳高度达一天中最大值为26 34；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0。1：夏至（H=46 52）2：春秋分（H=23 26）图四：北极圈上（66 34 N）四、北极圈上二分二至太阳的周日视运动情况从图四可以看出：春秋分时，北极圈上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0;正午时，太阳在 头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为23 26；日落时，太阳位于正西方，太阳高度 为0。夏至时，北极圈上，日出时，太阳位于正北方，太阳高度为0；正午时，太阳在头 顶正南方，太阳高度达一天中最大值为46 52；日落时，太阳位于正北方，太阳高度为 0。冬至时，北极圈上为极夜。五、北极圈与北极点之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况（以80 N为例）图五：北极圈与北极点之间（80 N） 从图五可以看出： 春秋分时，80虬日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为10 ；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0。夏至时，80 N为极昼，太阳整日不落，太阳高度一天中最大值为33 26,太阳高度 一天中最小值为80-66 34 =13 26。冬至时，80 N为极夜。2：春秋分（H=0）21：夏至（H=23 26）图六：北极点上（90）六、北极点上二分二至太阳的周日视运动情况从图六可以看出：春秋分时，北极点上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0°正午时，太阳在正 南方地平线上，太阳高度为0°日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0°。夏至时，北极点上为极昼，太阳整日不落，太阳高度一天中最大值为23°26】，太阳 高度一天中最小值为23°26】。冬至时，北极点上为极夜。总之：春秋分时，太阳直射在赤道上，晨昏线与经线圈重合，全球任何地方太阳均 从正东方向升起，又从正西方向落下。正午太阳高度的方位却因纬度不同而有所变化。 夏至时，太阳直射在北回归线上，全球任何地方（极昼极夜地区除外）太阳均从东北方 向升起，又从西北方向落下。正午太阳高度的方位却因纬度不同而有所变化。冬至时， 太阳直射在南回归线上，全球任何地方（极昼极夜地区除外）太阳均从东南方向升起， 又从西南方向落下。正午太阳高度的方位却因纬度不同而有所变化。下图所示区域在北半球，弧线M为纬线，弧线N为晨昏线，阴影为黑夜；甲乙两地所在经线的经度为120° E，甲地此日正午太阳高度为40° 读图回答12题1. 此时太阳直射点的坐标是（）A.120°、20°NB.60°W、20°N C. 120°E、23°26' ND.60°W、23°26' N2. 若图中乙点此时的太阳高度是10°，则乙点的地理纬度和正午太阳高度分别为（）A.76°34' N、36°52'B.80°N、10°C.76°34' N、10°D.80°N、30°读下图回答12题。甲地正午太阳高度委化图3. 当甲地止午太阳高度为b时，乙地太阳高度如右图所示，则乙地的坐标为B. 70° S, 90° ED. 70° N, 90° EA. 70° N, 90° WC. 83° 26' N, 90° E下图为北半球甲乙两地某日"太阳视运动路线图"，图0为地平圈，箭头为太阳视运动方向,Z1=Z2=22°,据此，完成47题：4. 甲地的地理纬度（）A. 23°26'NB. 66°34'N5. 乙地的正午太阳高度（）A.22°B.44°6. 该日下列说法中不正确的是（）A.澳大利亚北部盛行西北风C.巴西高原草原一片枯黄7. 悉尼该日太阳升起的方向（）A.东北 B.东南 C.正东C. 22°ND. 90°NC. 11°D. 68°B.尼罗河水泛滥D.北极考察的好时光D.正北下图表示某地一天中两 地面的家角，读图回答个不同时刻太阳光线与8-10 题.8. 该地的地理纬度是（）D. 75° SA. 70° NB. 75° NC. 70° S9. 这一天太阳宣射点的纬度是（）A. 15° NB.20° N C.15° SD. 20° S10. 当太阳光线处在a位置时,国际标准时是20时，则该地的经度位置是（）A. 120° WB. 0°C. 60° E D. 180°参考答案:1-5 BDDDB 6-10 AABBC下面是一道高考模拟题，引起了我对极昼地区0（或24）时太阳高度计算的思考。如下图所示是某地一天中0时和正午时刻太阳光线与地面的夹角，据此判断12题。351. 该地的纬度位置是（）A.70° N2. 这一天，太阳直射点的纬度位置是（）A.15° N B.20° N C.15° S D.20° S答案：1.B2.B由图分析该点太阳高度35°时（b光线），太阳位于该点正南方向，太阳高度5° 时（a光线），太阳位于该点正北方向，而图表示的是该点一天中太阳不同时刻的太阳 高度，因此根据太阳视运动特征，可知该点只有在北极圈到北极点之间，并且出现极昼 时才有可能出现图示状况。但如果利用正午太阳高度公式，根据图中所给信息同时求得 太阳直射点与该点的地理纬度，是完全没有可能的。是不是存在0（或24）时太阳高度公 式呢？答案是肯定的。经过一番思考之后，我认为如果将正午太阳高度看成是一地地方 时12点时的太阳高度，那么当一个地点在出现极昼的时间内，就应存在该地地方时为0 （或24）时的太阳高度（如图4）。掇矢地区某地正午太阳高度于午夜太阳高度示真图图。计算公式推导如下：设北半球一点P在北纬。度（66.5°WeW90° ），太阳直射点在北纬&度（0° W5W23.5。），此时P点出现极昼现象（如图5）。P点午夜太阳高度角的计算（图5）在上图中太阳光线是平行照射地球的，MR为P点的地平圈，PK为P点所在纬线的延 长线，MO为赤道的延长线，N、S为两极点；H0为P点0（或24）时太阳高度角，即ZLPRo在上图中由于太阳光线平行，PK与赤道面平行，所以ZLPK=6,ZRPK=ZRMO，又 因为在 RTAOPM 中NRM0=90° -如所以,Ho=ZLPR=8-(9O° -6),即 H0=6+e-90°。该公式用地理术语来表达为：极昼地点0(或24)时太阳高度为该点地理纬度与直 射点纬度之和与90度的差。验证： 当H0=0。时(太阳视运动轨迹与地平圈相切)，5+6=90°即极昼地区最低纬线 圈度数与太阳直射点纬度数互余。 当6=90°时，H0=5即在极点上看，太阳周日视运动圈与地平圈总是平行的，一 天中太阳高度没有变化，总是等于太阳直射点的纬度，只是随时间变化在天空中的位置 不同。推论：对于出现极昼的地点来说，正午太阳高度公式直接可以写成H=90° -6+5，那么与 0(24)时太阳高度公式H0=5 + 6-90°联系，即可得出以下推论。H+H0=2 5即极昼地区某地一天中正午太阳高度与0(24)时太阳高度之和总是 等于当日直射点纬度的2倍，还等于极点上太阳高度的2倍。假如H0=0°时，则有H=2 5,即极昼地区最低的纬线圈的正午太阳高度等于太阳直射点纬度的2倍。H-H0=180° -2 6即太阳视运动周日圈最高点与最低点之间的差别，或者说一天 中太阳高度的变化幅度主要与纬度、日期有关。就地区而言，总的规律是由极昼地区最 低的纬度向极点方向递减。