如何判斷日出日落時的太陽方位

王冬梅

【經典回顧】

(2008年天津卷)圖中X、Y分別為晨昏圈與緯線圈的切點。據圖回答

1. X、Y兩點情況相同的是()

A. 太陽所在方向

B. 所在時區

C. 正午太陽高度

D. 白晝長短

本題除考查考生空間想象、分析判斷能力外,還涉及到一個難點知識,就是晨昏線上看太陽的升落方位,即日出日落時太陽的方位,尤其是極晝極夜地區太陽的升落方位。日出日落的方位,既是我們身邊常見的地理現象,也是地理學科高考備考中的難點問題之一。它是由地球自轉和公轉引起的,隨緯度和季節的變化而變化。下面就從日照圖和太陽周日視運動圖兩方面對該問題進行論證。

一、 利用日照圖來判斷不同季節日出日落時太陽的方位

利用平面的日照圖并結合日影進行判斷是一種比較直觀容易的方法。我們知道,物影朝向與太陽方位始終是相反的。根據物影朝向可推知太陽方向。

1. 當北半球夏半年時,太陽直射點在北半球(以夏至日為例),如圖1、圖2。

圖1中各點均位于晨線上,正值日出,黑色粗箭頭為各點此刻日影方向,由圖可以看出,B、C、D三點此時的日影均朝向西南,說明太陽均從東北方向升起;B、D兩點日影與經線的夾角比C點日影與經線的夾角要小,說明緯度越高,太陽升起的方位越偏北。

圖2中各點均位于昏線上,正值日落,由圖可以看出,B、C、D三點此時的日影均朝向東南,說明此時太陽均從西北方向落下;B、D兩點日影與經線的夾角比C點日影與經線的夾角要小,說明緯度越高,太陽落下的方位越偏北;A、E兩點特殊,是切點,分別剛好處在這一天的極晝和極夜處,并且兩點既處于日出時刻,同時也處于日落時刻,從兩圖中看出,此時其日影與經線重合,且朝向正南,說明太陽從正北升起,也從正北落下,只是E點的太陽正午時在正北露一下臉就落下去了。從圖中還可看出在其他極晝地區(北極點除外),均為正北升落。

規律一:太陽直射北半球時,全球各地除極晝極夜地區外,太陽都是從東北方向升起,從西北方向落下,緯度越高的地方日出日落的方位越偏北。極晝地區(北極點除外)和南半球有一天極夜的切點正北升落。

2. 當春秋分日時,太陽直射在赤道上。如圖3、圖 4。

圖3中各點均位于晨線上,正值日出,此時日影均朝向正西,說明此時太陽均從正東方向升起; 圖4中各點均位于昏線上,正值日落,此時日影均朝向正東,說明此時太陽均從正西方向落下。

規律二:春秋二分日,全球各地除南北兩極點外太陽均從正東方向升起,正西方向落下。

3. 當北半球冬半年時,太陽直射在南半球(以北半球冬至日為例)。如圖5、圖6。

圖5中B、C、D三點均在晨線上,日影都指向西北方,說明此時太陽均從東南方升起;圖6中三點此時都在昏線上,日影都指向東北方,說明此時太陽均從西南方落下。A、E兩點特殊,和北半球夏半年情況相同,只不過兩點日影與經線重合,卻朝向正北,說明太陽從正南升起,也從正南落下,只是A點的太陽正午時在正南露一下臉就落下去了。從圖中也可看出在其他極晝地區(南極點除外),均為正南升落。

規律三:太陽直射在南半球時,全球各地除極晝極夜地區外,太陽都是從東南方向升起,從西南方向落下,緯度越高的地方日出日落的方位越偏南。極晝地區(南極點除外)和北半球這一天極夜的切點正南升落。

二、 利用太陽周日視運動圖來判斷不同緯度日出日落時太陽的方位

由于地球自轉,太陽每天東升西落,太陽周日視運動圖就是記錄了人們的這種視覺現象。據圖我們可以清晰地判斷出不同緯度在不同季節太陽的升落方位。

1. 沒有極晝極夜的緯度

下面圖7和圖8分別表示觀測點在0°~23°26′N 間和23°26′N~66°34′N間的地區二分二至日的太陽周日視運動圖。由圖看出,各地春秋分時太陽都是正東升正西落,冬至時都是東南升西南落,而夏至時,雖然0° ~23°26′N 間的觀測者正午時看太陽在正北(圖7),而23°26′N~66°34′N間的觀測者正午時看太陽在正南(圖8),但太陽的升落方位還是相同的,即均為東北升西北落。由此也可推知各地在春分日至秋分日期間均為東北升西北落,而在秋分日至次年春分日期間均為東南升西南落,只不過各地正午太陽高度的大小和正午太陽的方位不同罷了。

圖9、圖10分別表示觀測點在0°～23°26′S 間和23°26′S～66°34′S間的地區二分二至日的太陽周日視運動圖。由圖看出,各地春秋分時太陽都是正東升正西落的,夏至時都是東北升西北落,而冬至時,雖然0° ～23°26′S間的觀測者正午時看太陽在正南(圖9),而23°26′S～66°34′S間的觀測者正午時看太陽在正北(圖10),但太陽的升落方位還是相同的,即均為東南升西南落。由此也可推知各地在春分日至秋分日期間均為東北升西北落,而在秋分日至次年春分日期間均為東南升西南落。只不過各地正午太陽高度的大小和正午太陽的方位不同罷了。

規律總結:地球上除極晝極夜地區外,其余地區同一天日出、日落太陽方位都是一樣的。

2. 出現極晝的緯度(不包括極點),太陽雖一直在地平圈以上,但仍有高度變化,如圖11為北半球的極晝處觀測到的太陽視運動情況,圖12為南半球的極晝處觀測到的太陽視運動情況。正午時太陽最高,當午夜太陽最低時,如圖中a點,即為太陽升落的時刻,故北半球極晝處太陽升落方位均為正北。南半球極晝處太陽升落方位均為正南。

3. 極晝期間的極點上,由于太陽周日圈始終平行于地平圈,故一天中的太陽高度沒有變化,就無所謂升落了。如圖13為北極點太陽周日視運動,圖14為南極點太陽周日視運動,北極點看太陽永遠在南方,南極點看太陽永遠在北方。

總結以上兩方面,太陽升落方位的緯度變化和季節變化有以下幾種規律:

1. 北半球的夏(冬)半年:除出現極晝極夜的地方外,其他各地,無論南北半球,太陽均從東北(南)升起,西北(南)落下,且緯度越高,太陽的升落方位越偏北(南)。

2. 春秋分日:除極點外,全球各地太陽均正東升起,正西落下。

3. 出現極晝的地方(除極點)和有一天極夜的切點:若位于北半球,太陽從正北升起,正北落下,南半球有一天極夜的切點情況相同;若位于南半球,則正南升起,正南落下。北半球有一天極夜的切點情況相同。

4. 極晝期間的極點:太陽高度一直不變,無所謂升落。北極點太陽永遠在南方,南極點太陽永遠在北方。

理解掌握以上幾點規律,能基本解決太陽升落的方位問題。我們再來回顧開始的那道08年天津高考題,圖中顯示的是太陽直射南半球時的晝半球圖(右圖),圖中X、Y是切點,其中X有一天極夜,Y位于南半球的極晝地區,此時兩點看太陽都在正南,A項正確。利用規律中的第3條,這個問題也可迎刃而解。