太陽視運動規律及判讀

【中圖分類號】G633.55【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）07-0174-02

地球繞地軸自西向東自轉，同時繞太陽自西向東公轉，這樣在我們的眼里，太陽一天中東升西落，同時在一年中每天東升西落又有規律地產生一定的變化，我們把太陽在天空中運動的軌跡，稱為太陽的視運動。太陽視運動知識比較抽象，學生不太容易理解，我結合日常生活經驗和課本理論知識，總結出如下規律和做題技巧：

一、太陽視運動圖的作法

1.畫出觀測地的地平圈，用橢圓形表示。

2.畫出天穹，用弧線表示。

3.在地平圈上標出東南西北方向（為了更好的示意太陽出沒方位，通常將南北方位標在左右兩側），地平圈方位是順時針旋轉。

4.標出東南西北方位的地方時（由于正午和子夜的地方時分別為12：00和24：00，所以正東和正西方位地方時分別為6：00和18：00）。

5.在地平圈上標出日出、日落及正午時的太陽，用平滑弧線連接三點即太陽視運動軌跡。

6.在視運動軌跡上用箭頭示意日出和日落（偏東方位日出，偏西方位日落）。

二、太陽視運動規律

1.太陽出沒的方位（除極晝區外）。

規律1—1：二分日太陽出沒方位：日出正東，日落正西（如圖2）

規律1—2：夏至日太陽出沒方位：日出東北，日落西北（如圖3）

規律1—3：冬至日太陽出沒方位：日出東南，日落西南

2.正午太陽的方位。

正午太陽的位置一定位于正南、正北或天頂，這取決于太陽直射緯度與觀測點緯度。直射點偏南，正午太陽則偏南；直射點偏北，正午太陽偏北；如果太陽直射，則正午太陽于天頂。

規律2：北回歸線以北各地，一年中正午太陽始終于正南方位；南回歸線以南各地，一年中正午太陽始終于正北方位；南北回歸線之間及線上各地，一年中正午太陽可能于正北、正南和天頂，要看直射緯度與觀察者所處的緯度而定（以20°N為例，如圖5）：

直射點于20°N—23°26′N時，正午太陽于正北；

直射20°N緯線時，正午太陽于天頂；

直射點于20°N—23°26′S時，正午太陽于正南。

3.極地地區太陽視運動。

在極晝時期，太陽在天空中作圓周運動特別明顯。這時我們觀察到的太陽周日視運動，基本上是沿著地平圈上方運動，這時的地平圈同時也可作為時間圈。

北極附近地區極晝時，子夜太陽位于正北方向，位置最低；過了子夜，太陽開始升起，到6：00到達正東方向；繼續升高，正午12：00位于正南方向；然后開始偏西下落，到18：00到達正西方向；繼續下落，到子夜24：00回到最低。

規律3—1：北極附近地區極晝時，太陽是正北升起，正北落下；北極點的太陽視運動軌跡與地平圈平行（如下圖所示），即太陽高度無日變化（如圖6）。

規律3—2：南極附近地區極晝時，太陽是正南升起，正南落下；南極點的太陽視運動軌跡與地平圈平行（如下圖所示），即太陽高度無日變化（如圖7）。

4.極晝區的太陽高度。

規律4：出現極晝時，一天24小時太陽高度≥0°，正午最大，子夜最小；極點太陽高度全天相等。

如圖8所示，在80°N地區，正午太陽高度為30°，太陽方位正南，子夜太陽高度為10°，太陽方位正北，可求出此日太陽直射20°N。而極點太陽高度=直射點緯度，所以極點的太陽高度=直射點緯度=（子夜太陽高度+正午太陽高度）/2。

5.年內太陽視運動軌跡的關系。

規律5：某地年內太陽視運動軌跡平行。

5—1：當觀察點位于北半球，太陽視運動軌跡均向南傾斜（如圖北半球某地）。

5—2：當觀察點位于南半球，太陽視運動軌跡均向北傾斜（如圖南半球某地）。

5—3：當觀察地點于赤道上，太陽視運動軌跡與地平圈垂直（如圖赤道上）。

5—4：當觀察地點于極點，太陽視運動軌跡與地平圈平行（如圖極點）。

三、太陽視運動圖的應用

1.根據太陽出沒方位判斷季節。

2.根據正午太陽方位判斷觀測者緯度。

一年中正午太陽始終于正南方位，則觀測點于北回歸線以北；一年中正午太陽始終于正北方位，則觀測點于南回歸線以南；南北回歸線之間及線上各地，一年中正午太陽可能于正北、正南和天頂，要看直射緯度與觀察者緯度而定。

3.根據太陽視運動軌跡判斷晝夜長短。

如圖10，當日出地方時早于6：00或日落地方時遲于18：00，則當日晝長夜短；反之，若當日出地方時遲于6：00或日落地方時早于18：00，則當日晝短夜長。

4.根據太陽視運動軌跡判斷某時刻太陽方位及影子朝向。

如圖10，該地日出東北，即地方時6：00前日出，日落西北，即地方時18：00后日落。則該日地方時及對應的太陽方位如下表：

5.根據極晝區太陽出沒時的太陽高度計算直射點的緯度。

若已知極晝區太陽出沒時的太陽高度，可直接利用公式計算，直射點緯度=極點的太陽高度=（子夜太陽高度+正午太陽高度）/2。

如圖11，已知某地某日太陽視運動圖，求該地緯度和直射點的緯度。（根據公式：直射點的緯度為20°S，依據正午太陽高度公式可求出該地緯度為85°S。）