一天中太阳视运动轨迹和日影运动轨迹

太阳周日视运动图剖析

由于地球自西向东绕地轴自转，所以，太阳在天球上做自东向西的周日视运动。有关太阳周日视运动对于一般高中学生而言较难理解，因为学生缺乏空间想像能力，且在教材中几乎没有涉及，成为难点，也是重点。但只要把教材相关知识理解透彻，并有效整合，真正掌握其规律与原理，问题就迎刃而解了。

一、学习策略

1、要掌握太阳视运动知识，需要树立空间想像能力，并且多画图，多练习，在做题目的过程中领会太阳视运动的规律。

2、注意在训练的过程中总结解题规律。

二、太阳周日视运动重难点剖析

（一）太阳周日视运动图的特征

底面表示地平面，底面中心为观察者位置，底面外圈代表地平圈，竖立半圆圈代表天顶面，3条路线代表该观察点观察到的两分、两至日太阳周日视运动路线，3条路线与天顶面的交点表示上中天，3条路线与地平圈的两个交点分别代表该日的日出与日落，底面中心与日出点的连线和东西水平线的夹角表示太阳直射点的纬度，上中天点与底面中心点的连线与南北水平线的夹角表示正午太阳高度角。对任一地而言，不同日期太阳周日视运动轨迹都平行的。如图所示。

（二）不同纬度太阳的周日视运动

由于观测者所处的纬度不同，所以，运动的轨迹也不同。

1、在南北极点，所有天体（包括太阳）不升也不落，如图

A。

2、在赤道，所有天体的出没都直升直落（如图D）。

3、在南北半球任意纬度（除赤道与极点），太阳视运动轨

迹与地平圈斜交，所有天体都斜落（如图B、C）。

4、极昼范围内太阳高度的日变化

在极昼的纬度范围内，不同纬度上，太阳高度的日变化是不

一样的。极昼的纬度范围指出现极昼的最低纬度（不一定是极

圈）到最高纬度（一定是极点）的区域。不同时间，极昼的最低

纬度值不一样，二至日时纬度值最低，极昼范围最大；其他时间（除二分日外），在66034’－900之间。

（1）在极昼的最低纬度（极圈66034’）上，太阳高度的变化：一日开始时，太阳即位于当地地平线上，太阳高度角为00，之后逐渐增大，至当地下午时，达一日最大值，而后逐渐变小，至该日结束时，太阳又落于当地地平线上，太阳高度又变成00。

（2）在极昼的最高纬度――极点上，一日24小时，太阳始终位于天空中某一高度，（即一日的开始、正午及一日的结束，太阳高度角一样大）没有变化。

（3）在极昼的最低纬度与最高纬度之间时，一日开始时太阳已位于地平线上一定高度，高度值是多少呢？看与极昼的最低纬度的纬度差，纬度相差几度，一日开始时的太阳高度就是几度（例如，当极昼的最低纬度出现在700N上时，720N某地一日开始时的太阳高度就是20）。之后，太阳高度逐渐增大，至

当地正午时达一日最大值，正午过后逐渐变小，一直到该地这一日结束时，太阳仍落于当地地平线上一定高度，太阳高度大小与这一日开始时一样大。

5、二分二至日，在不同纬度所观测到的太阳运行路径，可绘制成下列图示：

（三）关于某日某地常见周日视运动图的说明

1、∠A表示北极星的仰角，北极星的仰角等于观察者的地理纬度；

2、∠B表示当地正午太阳高度角的大小；

（四）太阳周日视运动图判读

判读内容：4个方位、日出日落的方向、物体影子的长短与朝向、日出与日落的时刻、当地的纬度、太阳直射点、正午太阳高度、当地的地方时、昼夜的长短及相关的地理现象等。

1、判读方位

（1）确定图的方位

根据太阳东升西落的运动方向，确定图的东西方位。如何判断南北方位呢？如观察点在北半球，太阳周日视运动轨迹倾向南方，或正午时观察点看太阳面向正南。

（2）判读正午太阳方位

太阳直射点以北地区，正午太阳在南方；太阳直射点以南地区，正午太阳在北方；太阳直射地区，正午太阳在正北方。

如下图所示，北半球部分地区正午太阳向，其中，ａ代表夏至日太阳光线，ｂ代表春、秋分日太阳光线，ｃ代表冬至日太阳光线（光线并不完全准确，只是示意光线）。

如右图，A点，太阳上中天；H为冬至日太阳高度（正午太阳与地平面中

心点的连线和地平面之间的夹角）；地方时为12点，正午时太阳位于正南方

向。

（3）日出、日落与方位的关系（如下图所示）

①从理论上讲，在两分日时，太阳直射赤道，全球各地太阳正东升，正西落（极点除外）；

②北半球夏半年（太阳直射北半球），太阳直射点在北半球，全球各地太阳东北升，西北落，而且纬度越高，太阳升落的方位越偏北，南北半球均如此（极点和出现极昼、极夜的地方除外）；

③北半球冬半年，太阳直射南半球，全球各地太阳东南升、西南落，纬度越高，太阳升落的方位越偏南（极点和出现极昼、极夜的地方除外）；

④就某一地点而言，在太阳直射点向北运动期间，太阳升落的方位将日渐偏北；反之，则日渐偏南；

⑤南北极点上，太阳高度在一天中是不变的（即太阳周日视运动轨迹总是与极点的地平圈平行），太阳在一天中没有明显的升起和落下；

⑥同一季节（直射点纬度不变），纬度越高的地区，升落越偏北或偏南，到极昼极夜处成正北或正南升落。

2、判读太阳直射点的范围和季节

（1）根据日出、日落方位（运动轨迹线与地平面东侧交点为日出，西侧为日落）判读直射点的大致范围和季节。如太阳正东升正西落，则直射点在赤道上，为春秋日；东北升西北落，则直射点在北半球，为夏半年；东南升西南落，则直射点在南半球，为冬半年。

（2）利用正午太阳高度可确定太阳直射点的纬度位置

3、判读当地的纬度

（1）根据二分二至日正午太阳位置确定当地的纬度范围。太阳视运动轨迹

倾向南方的为北半球，倾向北方的为南半球。图中正午太阳始终在南面，所

以，此地为北回归线以北。

（2）利用正午太阳高度可确定当地纬度。

4. 判读影子的长短和朝向

太阳高度越高 , 影子越短；太阳高度越低 , 影子越长；直射时无影子。一日之内 , 日出和日落时影子最长 , 正午最短。

一般太阳方位与物体影子朝向相反，但极点一致。如在北极，太阳永远在南，影子也永远朝南；南极则相反。

5.判读昼夜长短

早晨太阳高度为 0, 即晨昏线上太阳高度为 0, 正午 ( 地方时 12 点 ) 最高。二分日晨线上为 6 点、即6 点日出 , 昏线上为 18 点、即 18 点日落 , 则昼长 12 小时；夏半年，晨线上的时间早于

6(O－6) 点 , 昏线上晚于 18(18－24) 点；纬度越高 , 日出时间越早 , 日落时间越晚。如夏至日，400N日出在 4 点 30，日落在 19 点 30 分。冬半年，晨线上的时间晚于 6(6－12) 点 , 昏线上早于

18(12-18) 点；纬度越高 , 日出时间越晚 , 日落时间越早。如冬至日 ,400N 日出在 7 点 30 分 , 日落在 16 点 30 分。所以 , 太阳直射点的移动导致了昼夜长短的变化。

6. 判读太阳高度与气温日变化的关系

某地所得的太阳辐射量能量的多少与太阳高度成正比。太阳高度越大 , 太阳辐射经过大气的路程越短 , 被大气削弱的部分就少，而且光热更集中，气温就越高；反之气温就越低。

一天中太阳的视运动轨迹和日影运动轨迹

内容说明：地球运动造成太阳的视运动，虽然生活化，但由于视角的限制，生活感知并不完整，所以学生对这类现象的撑握有一定的难度。

本文就对一天中太阳的运动轨迹和日影运动轨迹的规律性作一总结。

关键词：太阳视运动轨迹日影运动轨迹影响因素规律性

一、太阳视运动轨迹与日影运动轨迹的关系

日影运动轨迹由太阳运动轨迹决定：日影朝向与太阳的方位相反；日影长短与太阳高度成反比。所以，我们学习的重点应放在对太阳视运动轨迹的探讨上。

二、影响太阳视运动轨迹的若干因素

1、光源因素：相对地球而言太阳是一个面光源而非点光源，所以，地球接受到的太阳光线是一组平行线。

2、地球上的方向因素：经线指示南北，北极点为最北，其四周均为南方；南极点为最南，其四周均为北方。纬线指示东西，东西方向为无限方向。

3、时间因素：

（1）因一年中不同日期，地球绕日公转的轨道位置不同，球面上太阳直射点的位置不同，也即太阳光线射入的角度也就不同，相对于地球上的方位也就会发生改变，存在着冬半年、夏半年、两分日等差异。

（2）加之一天中地球的自转运动，会造成太阳高度的变化，从而出现一个太阳的视运动轨迹 4、空间因素：除了因一年的时间和一天的时间不同而太阳升落方位不同外，还跟观察者的地理纬度有关系，存在着直射点纬度、直射点以北、直射点以南、极昼区、极昼区极点等差异。 三、以下按时间和空间的不同组合来分析 （一）两分日

全球除极点外，

太阳光线与纬线平行

全球太阳

1、北极点

2、直射点纬度以北

3、直射点纬度

太阳：正东升→东南→正南→西南→正西落 太阳：正东升→正中天→正西落

日影：正西→ 无 → 正东

东

西

太阳：终日正南，高度不变，位于地平线 日影：影子正南（在夜半球，不可见） （ 注：图中内小弧箭头为日影运动轨迹，外大

弧

18∶00 12∶00 6∶00

正东升 正西落

南

北

N

S

西

东 6∶00

18∶00 12∶00

北

南

4、直射点纬度以南

5、南极点

（二）北半球夏半年

1、北极点

2、极昼区

3、直射点纬度以北

太阳：正东升→ 东北→ 正北→ 西北→ 正西落 日影：正西→ 西南→ 正南→ 东南→ 正东

西

东 太阳：终日正北，高度不变，位于地平线 日影：影子正北（在夜半球，不可见）

太阳：终日正南，高度不变

日影：终日正南

太阳：正北升→东北→正东→东南→正南→西南→正西→

西北→正北落（太阳高度最低时为日出、日落时，此时太阳光线从北极点方向射入）

日影：正南 → 西南→正西→西北→正北→东北→正东→

东南→正南

6∶00

12∶00 18∶00 太阳：东北升→正东→东南→正南→西南→正西→西北落 日影：西南→正西→西北→正北→东北→正北→东南

太阳光线与纬线 成一定的夹角

除极昼区外

全球均为 东北升，西北落

北

南

南

北N

S

N

4、直射纬度

5、直射纬度以南

6、南极点、极夜区 （三）北半球冬半年

1、北极点、极夜区

2、直射点纬度以北

3、直射点纬度

4、直射点纬度以南

太阳：东北升→正中天→西北落

日影：西南→ 无→东南

太阳：东北升→正北→西北落

日影：西南→ 正南 →东南

无阳光照射，所以不可见太阳运动轨迹及日影

太阳：东南升→正南→西南落

日影：西北→ 正北 →东北

6∶00前

18∶00后

12∶00 太阳：东南升→ 正中天→ 西南落

日影：西北→ 无 →东北

12∶00 无阳光照射，所以不可见太阳运动轨迹及日影

北半球6点前 南半球6点后

北半球18点后 南半球18点前

12∶00

东

西

东

西

东

西6∶00前

18∶00后 12∶00

北 南

北

南

太阳光线与纬线 成一定的夹角

除极昼区外

全球均为东南升，西南落

北半球18点前 南半球18点后

北半球6点后

南半球6点前

北

南

北

南北

5、南极点

6、极昼区

太阳：终日正北，高度不变

日影：终日正北

太阳：正南升→西南→正西→西北→正北→东北→正东

→东南→正南落（太阳高度最低时为日出、日落

时，此时太阳光线从南极方向射入）

日影：正北→东北→正东→东南→正南→西南→正西

→西北→正北

太阳：东南升→正东→东北→正北→西北→正西→西南落

日影：西北→正西→西南→正南→东南→正东→东北

南