談日出日落時的太陽反應

河北省邢臺學院地理系 （054001） 楊印書

談日出日落時的太陽反應

河北省邢臺學院地理系 （054001） 楊印書

《地理教學》2009年第9期發表了王永民老師“從海南高考試題看日出日落時的太陽方位”一文。王老師認為，海南卷第7小題是有問題的，指出東南亞“‘某校一年之內絕大部分時間∠MON接近直角’的說法是極為不準確的”(見第40頁倒2行)，并強調“地球上除極晝、極夜地區外，其余地區同一天的日出、日落太陽方位都是一樣的”（見第40頁倒一段第1行）。

鑒于王老師文中反映的觀點帶有一定的普遍性，所以筆者覺得有必要就此問題談一點自己粗淺的看法。

筆者認為，這道試題并無大問題。須知：全球各緯度（極晝、極夜區除外）同一日（春、秋分日除外）所見太陽升落的方位是不一樣的。東南亞“某校一年之內絕大部分時間∠MON接近直角”的說法大體也是可以的。

太陽升落地平方位是一個重要問題，因為它同許多自然現象如太陽直射點南北移動、日出日落時刻、晝夜長度、正午太陽高度、季節變化等都是密不可分的，可以說這是同一個問題的幾個側面。例如，在北半球，太陽直射點越靠北，日出日落方位越靠北，日出時刻越早、日落時刻越晚，白晝時間越長，正午太陽高度越大。反之，亦然。因其較為重要，所以這方面的文章并不鮮見，出現的問題也較多。如有的認為“太陽直射點的緯度數等于日出光線與正東的夾角”,又有的認為“夏至日，太陽直射23°26＇N，南北半球日出的方位在東偏北23°26＇，日落在西偏北23°26＇；春、秋分日，太陽直射赤道，全球各地是正東日出，正西日落；冬至日太陽直射23°26＇S，南北半球的日出處位于東偏南23°26＇，日落處位于西偏南23°26＇。”等等。那么實際情況又如何呢？

我們知道，由于黃赤夾角的存在，從而引起太陽直射點的周年南北移動，進而引起太陽升落地平方位的變化。

一、太陽升落地平的方位隨季節而異

從冬至日到次年夏至日，隨著太陽直射點的北移，全球各地(極晝、極夜區除外)所見日出點和日落點也逐日北移，到夏至日，太陽直射達到地表最北位置(北回歸線)上，日出點和日落點也達到一年之中的最偏北位置。從夏至日到冬至日，隨著太陽直射點的南移，全球各地（極晝、極夜區除外）所見日出點和日落點也逐日南移，到冬至日，太陽直射達到地表最南位置（南回歸線）上，日出點和日落點也達到一年之中的最偏南位置。這里，我們萬不可想當然地認為日出點和日落點的偏角（即日出點和日落點分別相對于正東和正西的偏角）的大小恒等于太陽直射點的緯度數值。需要特別強調的是，除赤道外，全球各緯度（極晝、極夜區除外）同一日（春、秋分日除外）所見日出點和日落點的偏角大小均不等于太陽直射點的緯度數值。現舉例說明。

1、赤道上。春、秋分日，太陽直射赤道，赤道上所見日出點在正東方即偏角為零、日落點在正西方即偏角也為零；夏至日，太陽直射在23°26＇N上，赤道上所見日出點的偏角為東偏北23°26＇，日落點的偏角為西偏北23°26＇；冬至日，太陽直射在23°26＇S上，赤道上所見日出點的偏角為東偏南23°26＇，日落點的偏角為西偏南23°26＇。

2、赤道以外各地(極晝、極夜區除外)。以北京（約39°54＇N）為例，見下表：

?

顯而易見，除春、秋分日外，其它日期北京所見日出點和日落點的偏角大小均不等于當日太陽直射點的緯度數。

二、太陽升落地平的方位隨緯度而異

前已述及，在北半球夏半年（春分日到秋分日），全球各地（極晝、極夜區除外），所見太陽從東偏北升起、從西偏北落下；在北半球冬半年（從秋分日到次年春分日），所見太陽從東偏南升起，從西偏南落下；在春、秋分日，所見太陽從正東方升起，從正西方落下。但需特別強調的是：在同一日期，不同緯度處太陽升落地平的方位是隨緯度而變化的，即不同緯度處日出點或日落點的偏角并不相等。下表為二至日不同緯度處日出點的偏角值。

?

由表可知：

1、同一日期，不同緯度處，日出點或日落點的偏角并不相等。由赤道向高緯，隨著緯度的增加，向北或向南偏角逐漸增大。如夏至日，赤道、30°、60°、極圈處日出點的偏角分別是東偏北23°26＇、東偏北27°19＇、東偏北52°41＇、東偏北90°。

2、同一日期，南北半球上相同緯度處，日出點或日落點的偏角相等。如夏至日，北緯10°和南緯10°日出點的偏角都是東偏北23°49＇；又如冬至日，北緯50°和南緯50°日出點的偏角都是東偏南39°31＇。

3、除赤道外，不論何日（春、秋分日除外），其它緯度日出點或日落點的偏角均大于當日的太陽直射點的緯度數。如夏至日，太陽直射23°26＇N上 ，除赤道外各緯度日出點或日落點的偏角均大于23°26＇。又如立冬日，太陽直射16°19＇S上，除赤道外各緯度日出點或日落點的偏角均大于16°19＇。

以上為太陽升落地平方位的一點粗淺分析。對此，老師們可根據公式 sinA= sinδ/cosφ做更多的探討。式中A為太陽升落地平的偏角，其中偏北為正、偏南為負；δ為太陽直射點緯度，北半球為正、南半球為負；φ為當地緯度，北半球為正、南半球為負。

綜上所述，全球各緯度（極晝、極夜區除外），同一日（春、秋分日除外）所見太陽升落地平的方位即日出點的偏角并不相等。由赤道向高緯方向，隨著緯度的增加，向北或向南的偏角逐漸增大。除赤道外，不論何日（春、秋分日除外），其它緯度日出點的偏角均大于當日的太陽直射點的緯度數。

至此，海南卷第7題答案的是非就不難回答了。

由于同一日（春、秋分日除外）各緯度所見太陽升落地平的方位不同，這樣各地日出時旗桿影子OM的指向就不同，日出時旗桿影子OM和正午時旗桿影子ON的夾角∠MON的大小就不同。一年之內，不同緯度處∠MON變化的幅度隨緯度的增加而增加。各緯度∠MON變化幅度取決于夏至日和冬至日時日出點偏角的大小。如北緯30°處，夏至日、冬至日時日出點的偏角分別是東偏北27°19＇和東偏南27°19＇，因此夏至日∠MON=90°+27°19＇=117°19＇，冬至日∠MON=90°－27°19＇=62°41＇，一年之內∠MON的變化范圍是62°41＇～117°19＇。又如北緯60°處，夏至日、冬至日時日出點的偏角分別是東偏北52°41＇和東偏南52°41＇，因此夏至日∠MON=90°+52°41＇=142°41＇，冬至日∠MON=90°－52°41＇=37°19＇，一年之內∠MON的變化范圍是37°19＇～142°41＇。

顯而易見，除極晝、極夜區外，緯度越高，一年之內∠MON變化的幅度越大。赤道是∠MON變化幅度最小之處，其范圍是66°34＇～90°（注意：二分日正午時，赤道處不存在日影，故∠MON無等于90°情況）。試題給出的中亞、西亞、東南亞、南歐四地之中，東南亞是唯一穿越赤道的地區，因此，東南亞“某校一年之內絕大部分時間∠MON接近直角”是完全可能的。這里需說明的幾點是：

1、此處的某校理論上講應在赤道及其附近地區，不適于整個東南亞地區。

2、“∠MON接近直角”的界定問題。是大于70°算作接近直角呢？還是大于80°算作接近直角呢？甚至大于85°才算作接近直角呢？這一點，可能引起分歧。

3、題干中的“絕大部分”改為“大部分”可能更容易接受些。

最后指出的一點是，王老師文中主要問題在于把同一天不同緯度處日出點的偏角認為是相等且等于當日太陽直射點的緯度數了。實際上，持有這種觀點的老師估計不在少數。在這個錯誤前提下，得出其它一些錯誤結論就在所難免了。