高中地理教学论文太阳视运动图解 湘教版必修1

专心 爱心 用心1 太阳视运动图解太阳视运动图解 太阳在天空中的运动是我们日常生活中最容易观察到的自然现 象之一 探讨它的运动规律可以培养我们的空间想象能力和逻辑思维 能力 下面我们用图对它进行系统的解读 一 地心天球 大家都有这样的感觉 我们站在地面上看天空 天空似乎是一 个球面 日月星辰的东升西落表明 这个球面不但存在于地上 而 且存在于地下 我们把这个球体叫天球 我们常用的天球是地心天 球 即以地球的球心为球心 无限大为半径的假想球体 把地球座 标系统无限扩大构成地心天球座标系统 如图 1 所示 天赤道就是 地球赤道无限扩大同天球相 割而成的天球大圆 天赤道 把天球分成南北两半球 地 轴无限扩大叫天轴 它与天 球相交两点分别叫天北极 p 和天南极 p 黄道 是地球绕日公转轨道平面无 限扩大 同天球相割而成的 大圆 地平圈是通过地心且垂直与当地铅锤线的平面无限扩大同天 球相割而成的大圆 地平圈把天球分成可见半球和不可见半球 地 平圈上方向的确定方法 在地心天球上 除了极点外 任意地平圈 与天赤道相交且平分 有两个交点 这两个交点就是当地正东方 专心 爱心 用心2 E 和正西方 W 的标志 地平圈上与天赤道相距最远的两点距 天北极 P 近的就是北点 N 距天南极 P 近的就是南点 S 在北半球 面北背南左西右东 在南半球 面南背北左东右西 天 赤道平面就是南北极点的地平圈 天球的旋转是地球自转的反映 与地球自转方向相反 自东向西 围绕天极旋转 看星空 在北半 球 星星围绕北天极 p 逆时针旋转 在南半球 星星围绕南天极 p 顺时针旋转 二 太阳视运动 太阳在天空中的运动其实是地球自转和公转的综合反映 可以 这样理解 由于地球公转 太阳每年在天球上做南北回归运动 由 于地球自转 每天运动的轨迹是太阳直射点纬度间的某个纬线圈每天运动的轨迹是太阳直射点纬度间的某个纬线圈 在地面上看太阳在天空中的位置 主要取决于三个因素 当地的纬 度 当天太阳直射点的纬度 当时的地方时 t 地球 上同一地点不同季节看到的太阳周日视运动圈是互相平行的 也就 是该地地平圈上太阳每年在天球上南北运动的回归圈间的纬线圈太阳每年在天球上南北运动的回归圈间的纬线圈 三 日出日落方向 图 2 为赤道上一年中的太阳 视运动 它们的太阳视运动圈是一系 列相互平行的平面 并且是与地平圈 垂直的 因为赤道上地平圈上的南北 两点正好与天南极 p 和北天极 p 重合 在赤道上 每年春秋分太阳正东升正西落 从 3 月 21 专心 爱心 用心3 到 9 月 23 太阳东北升西北落 从 9 月 23 到次年 3 月 21 太阳东南 升西南落 非极昼区 每年春秋分太阳也是正东升正西落 从 3 月 21 到 9 月 23 太阳东北升西北落 从 9 月 23 到次年 3 月 21 太阳东南升西 南落 图 3 图 4 图 5 图 6 是各纬度的代表 同学们仔细看看 好好体会 专心 爱心 用心4 有极昼极夜区 每年春秋分太阳也是正东升正西落 未发生极 昼极夜期间 在 3 月 21 到 9 月 23 之内太阳东北升西北落 在 9 月 23 到次年 3 月 21 之内太阳东南升西南落 在极昼期间 太阳终日 不落 但同一天太阳高度有变化 因而日出日落方向只有转折点 北半球为北方 南半球为南方 在极夜期间 太阳终日不见 位于 地平圈以下 看图 图 8 以 70 N 为例 当太阳直射点在 20 N 至 23 26 N 移动期间 发生极昼 正北方为日出日落转折点 图 7 中 为 月 日的转折点 当太阳直射点在 20 至 23 26 移动期间 发生极夜 太阳终日不见 位于地平圈以下 而 70 地区 当太阳直射点在 20 至 23 26 移动期间 发生 极昼 正南方为日出日落转折点 图 中 为 月 日的转折 专心 爱心 用心5 点 当太阳直射点在 20 至 23 26 移动期间 发生极夜 太阳终日不见 位于地平圈以下 因而高纬度地区 要了解日出日 落方向 先要判断当天是否处在极昼极夜期间 然后再根据情况作 出结论 极地地区 情况又不一样 图 9 图 10 分别是北极点和南极 点一年中看到的太阳视运动 它们是一系列与地平圈平行的平面组 成 因为北极点的地平圈是天赤道 太阳直射点只有半年在北半球 所 以在北极点只有从 月 日到 月 日的半年才可见太阳 由 于北极点是北方的终点 因而地平圈的其他方向都是南方 南极的地平圈也是天赤道 太阳直射点只有半年在南半球 所以在 南极点只有从 月 日到次年 月 日的半年才可见太阳 由 于南极点是南方的终点 因而地平圈的其他方向都是北方 专心 爱心 用心6 四 太阳方位和影子朝向 日出日落方向考察的是两个特 定时间太阳在天空的方向 每天各 个时间太阳方位的情况要复杂一些 它要考虑地方时 在太阳周日视运 动图上 过天顶和南北方向的大圆 为子午圈平面 它的地方时是 0 时和 12 时 过天顶和东西方向的大圆为卯 酉圈平面 它只表示方位 不表示地 方时 天空围绕天轴旋转 地方时是 由经线圈平面决定的 地平圈上的 E 点和 W 点是它和天赤道的交 点 它们和天极构成的平面与子午圈平面是垂直的 因而它们可 表示的地方时是 6 时和 18 时 如图 11 图 12 所示 注意经线 是以天极为界的 天空的东西南北是以天顶为界的 明白了上述 知识 我们就好来判断太阳方位了 物体影子朝向与太阳方位相 反 但在极地是特例 北极太阳永远位于南方 物体影子也总是 朝向南方 南极太阳永远位于北方 物体影子也总是朝向北方 再举两个例子来说明 1 图 2 赤道地区一年中太阳方位和影子朝向 专心 爱心 用心7 日出 6 点 日出后 6 点 至 12 点 间 正午 12 点 正午后 12 点至 18 点间 日落 18 点 在南半球正东东南正南西南正西 赤道正东正东天顶正西正西 在北半球正东东北正北西北正西 影子朝向与太阳方位相反 太阳直射时无影子 2 图 3 图 4 代表回归线间的地区 太阳方位比较复杂 以 10 N 来说 冬半年日出东南 日落西南 正午前物体影子朝向西北 正 午太阳位于正南 物体影子朝向正北 正午后物体影子朝向东北 春秋分太阳在正东方升起 物体影子朝向正西 过后运行在东 南 物体影子朝向西北 正午太阳位于正南 物体影子朝向正北 过后太阳运行在西南 物体影子朝向东北 日落太阳位于正西 物 体影子朝向正东 当太阳直射北半球且在 10 N 前 日出东北 日出到过卯酉圈 平面前 物体影子朝向西南 过卯酉圈平面太阳位于正东 物体影 子朝向正西 过卯酉圈平面后到正午前太阳位于东南 物体影子朝 向西北 正午太阳位于正南 物体影子朝向正北 正午后到过卯酉 圈平面前太阳位于西南 物体影子朝向东北 过卯酉圈平面时太阳 位于正西 物体影子朝向正东 过卯酉圈平面后至日落太阳位于西 太 阳 方 位 太 阳 直 射 点 专心 爱心 用心8 北 物体影子朝向东南 当太阳直射 10 N 日出东北 日出到 12 点前 物体影子朝向 西南 12 点太阳位于天顶 物体无影子 正午后到日落 太阳位于 西北 物体影子朝向东南 当太阳直射 10 N 以北 日出东北 日出到正午前 物体影子 朝向西南 正午太阳位于正北 物体影子朝向正南 正午后到日落 太阳位于西北 物体影子朝向东南 10 S 看图类推 其余各纬度看图去得到答案 五 太阳视运动图的画法 讲了这么多 现在我们来画太阳视运动图 因是立体图 先画 一水平椭圆 代表地平圈 再画一水平线段平分椭圆 在线段的右 端标 N 点 左端标 S 点 以 S 线段的长为直径在上方画一半圆 为子午圈 找到 S 线段的中点 标上 点 点为地心 也可以 理解为观测点 过 O 点在子午圈上作 S 线的垂线交上半圆为一点 即为天顶 Z 再过 O 点在水平椭圆上作 S 线的垂线交椭圆于两点 外点标 E 里点标 W 过 EWZ 三点作子午圈垂面 这样地平圈上可见 天球就分为四个区域 要知道哪个纬度的某天太阳视运动 就在子 午圈平面上找到天南极 p 或北天极 p 如果画的是南半球某纬 度 在南点和天顶的经线上找 天南极 p 距 S 点的高度就是南纬 度 如果画的是北半球某纬度 在北点和天顶的经线上找 北天极 p 距 N 点的高度就是北纬度 过 O 点作 O p 或 OP 的垂线交子 午圈平面的点就是天赤道上的点定为 Q 或 Q 过该点与 两点作 专心 爱心 用心9 平面就是天赤道 在该点附近的子午圈上找到当天太阳直射点 R 北半球向北天极 p 的方向为北纬 南半球向天南极 p 的方向 为南纬 度数就是 RO 与