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太阳周日视运动专题 1 一 天球 地球以外的天体 距离我们远近极其悬殊 但是人们都有这样的直觉印象 日月星辰看上去似乎都一样的遥远 这就是说一切天体似乎都位于观测者为球心的球面上 根据这样的印象 为了研究天体在空中的位置和运动 引进了一个假想的圆球 叫做天球 地球以外的天体在天球上都有各自的投影 人们在说天体位置和运动的时候 可以把天体的投影看成天体本身 地球自转轴无限延长 同天球面相交于两点 这叫做天极 即北天极和南天极 地球赤道无限扩大 同天球相交的大圆 叫天赤道 有了天极和天赤道 天球就有了自己的经纬线 人们说明天体在天球上的投影位置就方便多了 2 二 太阳视运动轨迹 一 明确的几个问题 1 太阳升起落下的方向 1 二分日 全球各地的日出日落方位除了南北两极点外均为从正东方向升起 从正西方向落下 2 太阳直射北半球时 全球各地除了极昼 极夜地区以外 太阳都是从东北方向升起 从西北方向落下 极昼地区 太阳正北升 正北落 3 太阳直射南半球时 全球各地除了极昼 极夜地区以外 太阳都是从东南方向升起 从西南方向落下 极昼地区 太阳正南升 正南落 3 两分日太阳直射赤道 全球各地都是从正东方升起 从西方下落 正午时的太阳高度都是90 减去当地的纬度 正午时太阳的方向北半球在正南 南半球在正北 两分日也昼夜等长 S N S N 4 夏至日 各地太阳都是从东北方向升起 西北方向下落 北回归线及其以北地区正午太阳高度角达一年中最大值 23 26 越往北 太阳光线偏北的角度越大 太阳光线与纬线垂直 S N S N 北极点的太阳高度角就是这天太阳直射点的纬度 且整日太阳高度角相同 太阳永远位于正南方 5 冬至日 各地太阳都从东南方向升起 西南方向下落 北回归线以北 或赤道以北的北半球 正午太阳高度角达一年中的最小值 S N S N S N 6 北回归线以北地区 北极点除外 正午时看到太阳在正南方 正午日影总朝北 南回归线以南地区 南极点除外 正午时看到太阳在正北方 正午日影总朝南 南北回归线之间的地区正午看到太阳既可在正北也可在正南 当太阳直射点位于该地北面时 该地正午日影朝南 反之 朝北 一年中赤道上正午日影朝北和朝南的时间相等 而赤道和北回归线之间的地区一年中正午日影朝北的时间多于朝南的时间 赤道和南回归线之间的地区一年中正午日影朝南的时间多于朝北的时间 规律总结 关键 直射点以北地区 正午太阳总在正南 直射点以南地区 正午太阳总在正北 2 正午太阳的位置 7 3 确定地平面方向 1 根据 上北下南 左西右东 来确定 一般地面方向 我们用的是 十字架 的方向 即 上北下南 左西右东 但若碰到有经纬网的地图或者有指向标的地图 则把 十字架 上的某个方向与经纬网的地图或者有指向标的地图上的方向重合 因为二者在某些方面是一致的 因此 我们可以首先确定地平面上的方向 2 根据太阳出没方向来确定地面的方向 由于地球不停地自西向东自转 因此引起了我们在地球上看太阳是东升西落 根据太阳升落方向可以确定地面上的方向 8 例 读图1中太阳在不同节气的视运动图 A点位于观测者的方 判断方法 根据地球的自转可知太阳的视运动方向是东升西落 因此可以确定地平面中东西方向 如图2 根据在地平面上方向判断是 上北下南 左西右东 然后在把十字架中的东西方向与图2中的东西方向指向一致 就可以确定南北方向了 如图3 北 9 3 根据已知太阳直射点位置和当地纬度位置 来确定太阳视运动图中的方向 或已知不同节气某地纬度的正午太阳位置来确定图中方向 10 例 图5为北半球某地太阳视运动图 请在图中地平面上标出方向及用箭头画出太阳运动的轨迹 判断方法 因为此地在北半球 所以正午的太阳主要在南方 在图6中我们可以发现 图5中的正午的太阳一直在南方 由此可以确定地平面上的南北方向 根据在地平面上方向判断是 上北下南 左西右东 然后在把十字架中的南北方向与图6中的南北方向一致 就可以确定东西方向了 根据地球的自转可知太阳的视运动方向是东升西落 因此可以确定太阳视运动的升落方位 如图7 11 4 根据日出日落方位判断方向和季节 由于地球的自转和公转 引起了太阳直射点在南北回归线之间来回移动 导致了我们在地球上看太阳日出日落方位也不同 南半球 北半球 赤道上 东南方 纬度越高越接近正南 北半球出现极夜的最低纬度日出 12点 正南 南半球出现极昼的最低纬度日出 0点 正南 西南方 纬度越高越接近正南 北半球出现极夜的最低纬度日落 12点 正南 南半球出现极昼的最低纬度日落 0点 正南 东北方 纬度越高越接近正北 北半球出现极昼的最低纬度日出 0点 正北 南半球出现极夜的最低纬度日出 12点 正北 西北方 纬度越高越接近正北 北半球出现极昼的最低纬度日落 0点 正北 南半球出现极昼的最低纬度日落 12点 正北 正东方 正西方 12 4 正午太阳高度角 从正午太阳的位置取一直线到达所在位置 其与地面的夹角极为正午太阳高度角 13 5 昼夜长短的特点 太阳直射北半球 北半球昼长夜短 太阳在地平面的轨迹长 南半球昼短夜长 太阳在地平面的轨迹短 太阳直射南半球相反 14 该图可以看出 太阳东北升 西北落 太阳直射北半球 正午太阳在正南 该地在直射点以北 该地昼长夜短 该地正午太阳高度为 度 15 二 不同纬度二分二至太阳周日视运动图 1 赤道上二分二至太阳周日视运动 思考 这是何处所见的太阳视运动图 16 赤道上太阳周日视运动轨迹图 夏至 冬至 二分 赤道 太阳运行路线垂直于地平面 17 2 赤道至北回归线之间二分二至太阳周日视运动 思考 这是何处所见的太阳视运动图 18 夏至 冬至 二分 赤道至北回归线之间太阳周日视运动轨迹图 赤道与北回归线之间地区 太阳上中天的位置 天顶以南部分多于天顶以北部分 19 3 北回归线上二分二至太阳周日视运动 思考 这是何处所见的太阳视运动图 20 北回归线上太阳周日视运动图 夏至 冬至 二分 21 思考 这是何处所见的太阳视运动图 3 北回归线以北 北极圈以南二分二至太阳周日视运动 22 北回归线以北 北极圈以南太阳周日视运动图 夏至日 冬至日 二分日 23 4 北极圈上 极昼圈 二分二至太阳周日视运动 思考 这是何处所见的太阳视运动图 24 北极圈上太阳周日视运动图 北极圈上冬至日为极夜现象 夏至 二分 25 北极圈 极昼圈 夏至日日影的变化示意图 26 5 北极圈至极点 极昼圈至极点 二分二至太阳周日视运动 思考 这是何处所见的太阳视运动图 27 夏至 二分 北极圈以北太阳周日视运动图 在极点与极昼圈之间的极昼地带 全天24小时太阳高度角都大于0 28 6 极点上二分二至太阳周日视运动状况 思考 这是何处所见的太阳视运动图 29 每年春分 3月21日前后 至秋分 9月23日前后 阳光直射北半球 为北极点极昼期 秋分至次年春分 阳光直射南半球 则为南极点极昼期 由于南 北极点位于地球自转轴上 其角速度和线速度为0 因此 当其处于极昼期时 全天24小时太阳高度角为恒值 不变 并且其太阳高度的大小取决于阳光直射点的纬度 运用正午太阳高度的计算公式 h 90 90 直射点的纬度 可推知h 直射点所在的纬度数 即极点太阳高度角的大小恰好等于阳光直射点的纬度 30 提示 太阳周日视运动是地球自转的结果 其移动方向与地球自转方向相反 在北半球地平圈上看来 太阳视运动表现为顺时针方向 而南半球则为逆时针方向 北极点为地球最北端 其四面八方均为南方 南极点为地球最南端 其四面八方为北方 阳光直射赤道时 二分日 南 北极点太阳高度终日为0 该日太阳沿地平线移动 此现象不属极昼现象 阳光直射点南北移动的日内变化忽略不计 同纬度地点太阳视运动轨迹相同 31 2 乙地的正午太阳高度为 A 22 B 44 C 11 D 68 例题22 下图为北半球甲乙两地某日 太阳视运动路线图 圆O为地平圈 箭头为太阳视运动方向 1 2 22 1 甲地的地理纬度为A 23 26 NB 66 34 NC 22 ND 90 N D B 32 三 四季和五带的划分 1 四季变化的原因 地球自转 地球公转 黄赤交角 太阳直射点南北移动 昼夜长短变化 正午太阳高度变化 四季更替 33 2 四季划分 夏季 一年中太阳最高 白昼最长的季节 冬季 一年中太阳最低 白昼最短的季节 春秋 冬季和夏季之间的过渡季节 2 气候四季 1 天文四季 3 4 5月 根据昼夜长短和正午太阳高度的变化而划分的四季 6 7 8月 9 10 11月 12 1 2月 34 3 我国传统四季 中国传统上 以 四立 作为四季的起点 即立春作为春季的开始 立夏作为夏季的开始 立秋作为秋季的开始 立冬作为冬季的开始 4 欧美国家四季 欧美国家一般以二分二至作为四季的划分 春分作为春季的开始 夏至作为夏季的开始 秋分作为秋季的开始 冬