太阳视运动高中地理湘教版（2019）选择性必修1

基本概念

人站在地球上，不觉得地球在自转，只看到地球以外的天体的东升西落的运动，每天旋转一圈。这种相对于地球自转的运动称为天体的视运动。

所有天体都参与这种运动，太阳当然也不例外，由于地球自西向东自转，太阳相对地球而言，是自东向西的东升西落运动，周期为一天。这就是太阳的视运动。基本概念天球：把天空中离我们距离不等的恒星投影到地球外一个透明的球体，该球体叫天球。方向：由于地球自西向东转，所以站在地球上感觉天球自东向西旋转,，天球上所有天体以垂直于地轴自东向西的方向绕天球周日运动基本概念天极：地轴向天球延伸后，在无穷远处与天球交汇的两个假想点。当地球绕其轴自转时，两个天极在天空中保持固定，所有其他天点似乎都围绕着它们旋转，每天完成一圈。天赤道：地球赤道在天球上的延伸；赤纬：从天赤道，沿目标天体所在的经圈，到该目标的角度。赤经：沿天赤道，从春分点向东到目标天体所在经圈角度。基本概念整个太阳运动轨迹是与天赤道平行，与地轴（天南北极连线）垂直，且冬至-夏至，运动轨迹向北移动，夏至-冬至，运动轨迹向南移动0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°天球北极天球赤道赤纬+23.5°赤纬-23.5°夏至春秋分冬至基本概念地平面：通过天球中心（实际是观测者的眼睛）并与铅垂线(天顶与天底联线)相垂直的平面，称为天球的地平面，地平面与天球相交而成的大圆称为地平圈。基本概念地平面：通过天球中心（实际是观测者的眼睛）并与铅垂线(天顶与天底联线)相垂直的平面，称为天球的地平面，地平面与天球相交而成的大圆称为地平圈。NSWENSWE0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°天球北极天球赤道赤纬+23.5°赤纬-23.5°夏至春秋分冬至太阳视运动原理北极点太阳视运动平行地平面，半年极昼，半年极夜0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°天球北极天球赤道赤纬+23.5°赤纬-23.5°夏至春秋分冬至太阳视运动原理出现极昼时极点的太阳高度角等于太阳直射点的纬度0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°天球赤道赤纬+23.5°赤纬-23.5°夏至春秋分冬至天球北极66.5°66.5°太阳视运动原理0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°天球赤道赤纬+23.5°赤纬-23.5°夏至春秋分冬至天球北极66.5°太阳视运动原理天顶赤纬坐标=+23.5°0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°天球赤道赤纬+23.5°赤纬-23.5°夏至春秋分冬至天球北极66.5°太阳视运动原理天顶赤纬坐标=+23.5°0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°夏至春秋分冬至天球北极天球赤道赤纬+23.5°赤纬-23.5°66.5°太阳视运动原理天顶赤纬坐标=+23.5°0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°西夏至春秋分天球北极冬至南北赤纬+23.5°赤纬-23.5°纬度23.5°66.5°90°43°天球赤道东子午线春分秋分冬至夏至北回归线23.5°N南回归线23.5°S赤道0°23.5°66.5°66.5°23.5°南北①②③④北极星(约430光年)66.5°太阳视运动原理太阳运动轨迹平面跟地面的夹角=90°-当地纬度0°0°+90°+80°+80°+70°+70°+60°+60°+50°+50°+40°+40°+30°+20°+20°+10°+30°+10°-90°-80°-80°-70°-70°-60°-60°-50°-50°-40°-40°-30°-20°-20°-10°-30°-10°天顶赤纬坐标=+23.5°西夏至春秋分天球北极冬至南北赤纬+23.5°赤纬-23.5°纬度23.5°66.5°90°43°天球赤道东子午线春分秋分冬至夏至66.5°太阳视运动原理思考：北回归线二分二至日太阳日出、日落、以及正午太阳方位？夏至日：日出东北，正午在头顶，日落西北春秋分：日出正东，正午在正南，日落正西冬至：日出东南，正午在正南，日落西南太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。1、日出、日落方位的确定春分日、秋分日：直射点在赤道（除极点外）全球各地：日出

，日落

。极点：极点上太阳全天位于地平线上无升落。（晨昏线上太阳高度角为0）正东正西太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。1、日出、日落方位的确定太阳直射北半球：（除极昼、极夜地区外）全球日出

，日落

.东北西北太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。1、日出、日落方位的确定太阳直射南半球：（除极昼、极夜地区外）全球日出

，日落

.东南西南太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。1、日出、日落方位的确定太阳直射南半球：（除极昼、极夜地区外）全球日出

，日落

.东南西南春分日、秋分日：直射点在赤道（除极点外）全球各地：日出

，日落

。正东正西太阳直射北半球：（除极昼、极夜地区外）全球日出

，日落

.东北西北不论是南半球还是北半球的任何地点（出现极昼和极夜的区域除外），其太阳出没点的地平方位是，取决于太阳直射南半球还是北半球，而与观测地点位于南北半球无关。太阳视运动轨迹的绘制2、正午太阳方位NSNS（1）当太阳直射北半球时A：正南方上空；B：正北方上空；C：正北方上空；NSABC太阳视运动轨迹的绘制2、正午太阳方位（2）当太阳直射赤道时A：正南方上空；B：正上空；C：正北方上空；NSNSNSABC太阳视运动轨迹的绘制2、正午太阳方位（3）当太阳直射南半球时A：正南方上空；B：正南上空；C：正北方上空；NSNSNSABC太阳视运动轨迹的绘制2、正午太阳方位规律总结：(1)太阳直射点所在地区，正午太阳在正上方。(2)太阳直射点以北地区，正午太阳在正南方上空。(3)太阳直射点以南地区，正午太阳在正北方上空。推论：(1)北回归线以北的点，正午时太阳总是位于正南(2)南回归线以南的点，正午时太阳总是位于正北(3)南北回归线之间的点，正午太阳可能位于北方，也有可能位于南方，也有可能位于正天顶90°N66.5°N23.5°N0°23.5°S66.5°S90°SNSWENSWE太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。NSEW天顶A夏至春秋分冬至40°N地区太阳视运动轨迹图东北升起西北落下NSWE北半球非极昼区太阳视运动轨迹向南偏太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。40°S地区太阳视运动轨迹图NSEW天顶A夏至春秋分冬至NSWE南半球非极昼区太阳视运动轨迹向北偏太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。NSEW天顶A夏至春秋分冬至北回归线上地区太阳视运动轨迹图NSWE太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。NSEW天顶A夏至春秋分冬至10°N上地区太阳视运动轨迹图NSWE太阳视运动轨迹的绘制三点定轨迹：日出日落方位+正午太阳位置。NSEW天顶A夏至春秋分冬至赤道地区太阳视运动轨迹图NSWE赤道的太阳视运动轨迹垂直不偏太阳视运动轨迹的绘制出现极昼地区：刚好极昼地方、其他极昼地方、极点刚好极昼地方的日出日落和正午太阳方位日出正北、日落正北、正午太阳位于正南方天空太阳视运动轨迹的绘制出现极昼地区：刚好极昼地方、其他极昼地方、极点刚好极昼地方的日出日落和正午太阳方位日出正北、日落正北、正午太阳位于正南方天空南北H这种太阳视运动是否只有极圈存在？刚好极昼的纬度90°-太阳直射点纬度该地位于与晨昏线相切的纬线上，即：某日出现极昼的最低纬线（注意：不一定为极圈）该地的纬度范围66.5°—90°太阳视运动轨迹的绘制出现极昼地区：刚好极昼地方、其他极昼地方、极点其他极昼地方的日出日落和正午太阳方位日出正北、日落正北、正午太阳位于正南方天空太阳视运动轨迹的绘制出现极昼地区：刚好极昼地方、其他极昼地方、极点其他极昼地方的日出日落和正午太阳方位日出正北、日落正北、正午太阳位于正南方天空南北H正午H子夜子夜太阳高度如何计算？H子夜=φ+δ-90°

φ为当地的纬度,δ为太阳直射的纬度太阳视运动轨迹的绘制子夜太阳高度角的推导H子夜=φ+δ-90°

φ为当地的纬度,δ为太阳直射的纬度太阳视运动轨迹的绘制出现极昼地区：刚好极昼地方、其他极昼地方、极点其他极昼地方的日出日落和正午太阳方位日升正北、日落正北、正午太阳位于正南方天空南北H正午H子夜H子夜=φ+δ-90°

φ为当地的纬度,δ为太阳直射的纬度H正午=90°-（φ-δ）H子夜

+H正午

=2δH正午

-H子夜

=180°-2φ太阳视运动轨迹的绘制出现极昼地区：刚好极昼地方、其他极昼地方、极点极点的日出日落和正午太阳方位06121824H太阳高度小时南南南南极点日出日落及太阳高度规律：

1、极点极昼时，太阳终日不落，而且太阳高度全天不变。

2、极点的太阳高度等于

的纬度太阳直射点太阳视运动规律总结1、日出、日落以及正午太阳方位的变化A.太阳直射赤道时：太阳运动轨迹：全球日出正东，日落正西(除南北极点外)观察者在北半球：日出正东，正午正南，日落正西观察者在南半球：日出正东，正午正北，日落正西观察者在赤道：日出正东，正午正上方（头顶），日落正西太阳视运动规律总结1、日出、日落以及正午太阳方位的变化晨线B.太阳直射北半球时：太阳运动轨迹：全球日出东北，日落西北（除极昼地区外）③在直射点与北半球极昼圈之间的地区：日出东北，正午正南，日落西北④在北半球极昼圈内地区:日出正北，正午正南，日落正北⑥在赤道与南半球极夜圈之间的地区:日出东北,正午正北,日落西北①在赤道与直射点之间的地区：日出东北，正午正北（但日出后太阳是向南运动），日落西北②在直射点地区：日出东北，正午天顶（头顶）（但日出后太阳是向南运动），日落西北⑤在北极点地区：太阳全天在正南太阳视运动规律总结1、日出、日落以及正午太阳方位的变化C.太阳直射南半球时：太阳运动轨迹：全球日出东南，日落西南（除极昼地区外）②在直射点地区：日出东南，正午天顶（头顶）（但日出后太阳是向北运动）,日落西南③在直射点与南半球极昼圈之间的地区：日出东南，正午正北，日落西南⑤观察者在南极点地区：太阳全天在正北⑥在赤道与北半球极夜圈之间的地区：日出东南，正午正南,日落西南①在赤道与太阳直射点之间的地区：日出东南，正午正南（但日出后太阳是向北运动）,日落西南④在南半球极昼圈与极点之间地区：日出正南，正午正北，日落正南晨线太阳视运动规律总结2、一天中太阳方位的变化(以北半球为例，极昼、极夜地区除外)(1)春、秋分：正东→东南→正南→西南→正西。(2)太阳直射点在北半球，且位于直射点以北的地区：东北→正东→东南→正南→西南→正西→西北。(3)太阳直射点在北半球，且直射的地区：东北→正上方→西北。(4)太阳直射点在北半球，且位于直射点以南的地区：东北→正北→西北。(5)太阳直射点在南半球：东南→正南→西南。NSEW天顶A春秋分当地纬度20°N，太阳直射纬度0°太阳视运动规律总结2、一天中太阳方位的变化(以北半球为例，极昼、极夜地区除外)(1)春、秋分：正东→东南→正南→西南→正西。(2)太阳直射点在北半球，且位于直射点以北的地区：东北→正东→东南→正南→西南→正西→西北。(3)太阳直射点在北半球，且直射的地区：东北→正上方→西北。(4)太阳直射点在北半球，且位于直射点以南的地区：东北→正北→西北。(5)太阳直射点在南半球：东南→正南→西南。NSEW天顶A当地纬度40°N，太阳直射纬度23.5°N太阳视运动规律总结2、一天中太阳方位的变化(以北半球为例，极昼、极夜地区除外)(1)春、秋分：正东→东南→正南→西南→正西。(2)太阳直射点在北半球，且位于直射点以北的地区：东北→正东→东南→正南→西南→正西→西北。(3)太阳直射点在北半球，且直射的地区：东北→正上方→西北。(4)太阳直射点在北半球，且位于直射点以南的地区：东北→正北→西北。(5)太阳直射点在南半球：东南→正南→西南。NSEW天顶A当地纬度23.5°N，太阳直射纬度23.5°N太阳视运动规律总结2、一天中太阳方位的变化(以北半球为例，极昼、极夜地区除外)(1)春、秋分：正东→东南→正南→西南→正西。(2)太阳直射点在北半球，且位于直射点以北的地区：东北→正东→东南→正南→西南→正西→西北。(3)太阳直射点在北半球，且直射的地区：东北→正上方→西北。(4)太阳直射点在北半球，且位于直射点以南的地区：东北→正北→西北。(5)太阳直射点在南半球：东南→正南→西南。NSEW天顶A当地纬度10°N，太阳直射纬度23.5°N太阳视运动规律总结2、一天中太阳方位的变化(以北半球为例，极昼、极夜地区除外)(1)春、秋分：正东→东南→正南→西南→正西。(2)太阳直射点在北半球，且位于直射点以北的地区：东北→正东→东南→正南→西南→正西→西北。(3)太阳直射点在北半球，且直射的地区：东北→正上方→西北。(4)太阳直射点在北半球，且位于直射点以南的地区：东北→正北→西北。(5)太阳直射点在南半球：东南→正南→西南。NSEW天顶A当地纬度10°N，太阳直射纬度23.5°S太阳视运动规律总结3、昼长与日出日落时间在北半球，昼越长，日出越早，日落越晚，日出、日落的位置越偏北，太阳视运动的弧度越大；反之，在北半球，昼越短，日出越晚，日落越早，日出日落位置越偏南，太阳视运动的弧度越小。NSEW天顶ANSEW天顶A太阳直射23.5°N画出25°N和50°N的太阳轨迹太阳直射23.5°S画出10°N和30°N的太阳轨迹25°N50°N10°N30°N太阳视运动规律总结3、昼长与日出日落时间在南半球，昼越长，日出越早，日落越晚，日出、日落的位置越偏南，太阳视运动的弧度越大；反之，在南半球，昼越短，日出越晚，日落越早，日出日落位置越偏北，太阳视运动的弧度越小。NSEW天顶ANSEW天顶A太阳直射23.5°N画出25°S和50°S的太阳轨迹太阳直射23.5°S画出25°S和50°S的太阳轨迹25°S50°S25°S50°S太阳视运动规律总结3、昼长与日出日落时间在南半球，昼越长，日出越早，日落越晚，日出、日落的位置越偏南，太阳视运动的弧度越大；反之，在南半球，昼越短，日出越晚，日落越早，日出日落位置越偏北，太阳视运动的弧度越小。NSEW天顶A太阳直射23.5°N画出30°N和50°S的太阳轨迹30°N50°S太阳视运动规律总结4、日影变化规律日影方向：日影的朝向与太阳位置方向相反正午日影方位的变化规律：直射点纬线以南——日影向

；直射点纬线以北——日影向

；有极夜的地区正午日影

。在极点，任何时候日影始终朝南或朝北日影长短：日变化：一天中，正午日影最短，日出日落时日影最长。极点无日变化年变化：与正午太阳高度成反比（与当地纬度和太阳直射点纬度差成正比）。直射点纬度正午日影缩短为零。南北无*半夜0点日影—极昼地区太阳视运动补充拓展拓展：天空中太阳全年的“8”字形日行迹那么我们追踪太阳一年中的每一天在天空中的轨迹，会是什么样的？看右图：这个图片显而易见，太阳穿过天空最短最低的路径是在冬至那天；最高和最长的路径发生在夏至那天，就这样来回循环摆动，年复一年！太阳视运动补充拓展

那么，在一整年的时间里，如果每天同一时间拍摄太阳在天空中的位置，我们会看到怎样的情况？意思就是，今天我12点拍太阳的位置，明天也12点，后天也一样.....，就这样拍一年的时间，你认为太阳的路径会是一条直线吗？或者是一条曲线?太阳在一年中每一天的同一个时间点的位置，表现出来的形状看起来像一个被拉长的数字8，这是地球椭圆轨道和地轴倾斜共同作用的结果。“8”的最高点对应夏至，最低点对应冬至，这个应该很好理解，也就是全年最高和最低的位置！秋分和春分时太阳均位于中点。在北半球拍摄的话，“8”字曲线的顶部就是一个小圆圈，底部是一个大圆圈。如果从南半球看的话，“8”字形曲线会正好倒过来！这个和远日点和近日点有关。太阳视运动补充拓展下图是计算截图，A-E由北往南依次为，俄罗斯莫斯科(A北纬55.8°)、西班牙Girona(B北纬41°54′)、越南河内(C北纬21°)、新加坡（D赤道附近）、马达加斯加岛的Tananarive（E南纬18.9°）、新西兰Wellington（F南纬41°54′）。由图可以看到，南北地区的8字变形趋势是：越往两极走，8字越立，越接近赤道，8字几乎倒置。北半球8字是上小下大，南半球的8是上大下小。太阳视运动补充拓展如果针对北半球同一个地区，取不同时间记录当地的日行迹，你会发现，太阳在一天之中，不同时间点观察所得的8字日行轨迹相互呈现中心对称状态。小环总是指向正北，而大环总是指向正南。哪怕是只有半个大环的南极及附近地区，它一天之中的环也会呈现中心对称状态。大环也是指向正南的。太阳视运动补充拓展【试题呈现】在一年当中每天同一时间，同一地点记录太阳的位置，就能制作出“8”字形日行轨迹图。图1中的日行轨迹图是由44张太阳曝光画面和一张房屋照片组成，记录的是美国新英格兰地区（45°N，70°W）上空的太阳“8”字形轨迹，房屋窗户朝向正南方。1.拍摄太阳日行轨迹可能是在当地时间（）A.6:00

B.10：00

C.12：00

D.15：002.当太阳运行到“8”字形轨迹最高位时，当日正午太阳高度最接近（）A.46°

B.55°

C.68°

D.75°3.太阳从日行轨迹最高位向最低位移动过程中（）A.地球公转速度先快后慢

B.南京正午太阳高度变幅为46°52′C.南非首都昼长不断变短

D.新英格兰建筑物的影长逐渐变短BCB太阳视运动补充拓展日晷的组成晷针晷盘底座十二时辰东西北由此将一天的时间划分为十二时辰，二十四小时。如今的“小时”概念，就是由晷面刻度演变而来，而钟表表面的设计灵感同样借鉴了晷面的结构,晷针和晷面相当于钟表的指针和表面.晷针的影子顺时针方向移动。太阳视运动补充拓展βθ晷盘和底座的夹角β与当地纬度互余（90°-当地纬度），晷针和底座的夹角θ就等于当地的纬度.

假设当地纬度为α（北京40°N），晷盘和底座的夹角β，晷针和底座的夹角θ，它们分别是多少度？（日晷面与赤道平面平行，晷针与地轴平行）太阳视运动补充拓展

已知赤道日晷的晷针指向北极星，晷盘与晷针垂直。晷盘晷针θθθ地平面（1）晷针与地平面的夹角=

。（2）晷盘与地平面的夹角=

。当地纬度90°-当地纬度NS太阳视运动补充拓展晷面的正反两面刻画出12个大格，每个大格代表两个小时。太阳每天东升西落，投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动（早晨，影子投向盘面西端的卯时附近；当太阳达正南最高位置（上中天）时，针影位于正北（下）方，指示着当地的午时正时刻。午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。）移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。夏半年太阳直射北半球，阳光能照射到日晷北侧面；冬半年太阳直射南半球，阳光能照射到日晷南侧面。

太阳视运动补充拓展1.春分日到秋分日之间（夏半年），晷针的影子投向晷面

面（正或背），晷针的影子在晷面上

时针移动，即由

（填方位）顺时针转向

（填方位）。2.秋分日到春分日之间（冬半年），晷针的影子投向晷面

面（正或背），晷针的影子在晷面上

时针移动。即由

（填方位）逆时针转向

（填方位）。3.晷面和赤道面平行，春秋分，太阳照射日晷侧面，日晷不能正常使用。4.从日出——正午——日落，晷针的影子从长——短——长。正背顺西南东南逆西北东北关于北半球中、低纬度日晷面上晷针的影子：夏半年用冬半年用太阳视运动补充拓展

日晷由晷盘和晷针组成。北京故宫采用赤道式日晷（晷盘与地球赤道面平行，晷针垂直穿过晷盘中心）。晷针针影在晷盘上移动的角度与太阳在天空中移过的角度一致。完成下列小题。1．北京故宫太和殿外广场所立日晷，摆放正确的是（）

A．

B．

C．

D．

2．太和殿外日晷的晷针影子位于晷盘下方正中部时，此时时刻为（）A．2：00

B．6：00

C．12：00

D．18：00AC太阳视运动补充拓展日晷是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,通常由铜制的指针、与指针垂直的晷盘组成。其工作的原理是,将指针朝向北极星固定,通过观察指针投影在晷盘上的刻度来判断时间。下图为我国某地某日日晷照片。据此完成下面两题。3.图示时刻,太阳的方位为(

)A.东北方向B.西北方向C.东南方向D.西南方向4.若图示日晷晷盘与地面的夹角为59°,则该日晷最可能放置的地点是(

)A.广州B.上海C.哈尔滨D.漠河DB太阳视运动补充拓展5．天津校园内日晷仪晷针的影子，在夏至日晴天时移动的方向应是()A．由西北逆时针转向东北

B．由西北顺时针转向东北C．由西南逆时针转向东南

D．由西南顺时针转向东南6．若图示日晷仪由天津移至上海使用时，晷盘与地面的夹角应该()A．增大

B．减小

C．不变

D．按日期作调整DA太阳视运动补充拓展古人根据圭表上日影长短量化时间，确认二十四节气。1.测日