“太阳视运动轨迹”专题

1 浅析太阳视运动轨迹 在高三复习中，经常碰到类似“北半球中纬度地区，太阳什么时候从东北升 起, 什么时候从东南升起? ”的问题，使学生难以回答。这类问题主要考察学生对 太阳的视运动的情况的了解。本人在教学中，将这部分知识进行深入讲解，使学 生对该部分有个完整的了解， 并形成空间想象能力。 具体的讲授从以下几步开始： 一、太阳视运动简介： 太阳位于地球公转轨道面（黄道面）上, 从地球上看, 太阳终年在这个平面上 运动, 这就是太阳的视运动，该视运动的路线叫黄道。太阳视运动可以分为日运 动与年运动。 二、太阳的视运动图示理解： 1、天球： 天球是一个假想的圆球：它的球心就是观测者；它的半 径无穷大。地球以外的天体在天球上都有各自的投影。人们 在说明天体的位置和运动时，可以把天体的投影看成是它们 本身。如右图所示，地球的自转轴无限延长，同天球球面相 交于两点，这叫做天极，即南天极和北天极。地球赤道平面 无限扩大，同天球相交的大圆，叫做天赤道。 2、太阳的视运动（年运动）轨迹 在右图中， 我们可以进一步看到太阳的周年视运动情况。 图中的 O 点代表地球， 天赤道平面当然与地球赤道平面重合。 由于地球的公转，在地球上看上去，太阳在一年中就沿着黄 道运行了一周。黄道面与赤道平面的夹角为黄赤交角。 从右图中还可以看出，黄道与天赤道相交于两点，一点 是“春分”点，另一点则是“秋分”点。太阳的周年视运动 是太阳每年沿黄道运转一周。太阳在天球上位于“春分”点 时，太阳直射在赤道上, 接下来, 太阳向赤道北走去；太阳位 于“夏至”点时, 是太阳在天球上走到最北的那一点，该日太 阳直射在北回归线上；“秋分”时，太阳从赤道北经过“秋 分”点向赤道南走去；“冬至”时，太阳位于冬至点，是太阳在天球上走到最南 那一点，；这以后太阳再次向“春分”点走去。 3、太阳的视运动（日运动）轨迹 如图所示，当太阳在年运动中位于夏至点时，假定太 阳位于这一点的时间刚好为一天，在这一天里，由于地球 在自转，在天球图中，以观测者为中心，则太阳的日视运 动的轨迹就是与地轴垂直的平面（图中标出），春、秋分 日时，该轨迹与赤道平面重合。由此推断，在一年内，太 阳每日视运动的轨迹都是与赤道平行的平面：北半球夏半 年，太阳位于春分点——夏至点——秋分点之间，太阳视 运动轨迹位于图中轨迹与赤道平面之间；北半球冬至日的 情况可以以次推断。 2 4、观测者位置的确定： (1)平面图中 在地球上，地球表面的观测者所能观测到的地方为其 所在地平线以上的部分。地平线的确定如右图所示。 (2)天球中 在右图中，圆球面表示一个天球，O 点代表地球上的观测者，它处于天球的 中心，若将观测者 O 看到的地平面向外 扩展，与天球相交，于是构成了天球上 一个基本圆圈，称地平圈。与地平圈相 垂直，即从观测者头顶向上延伸交天球 上的一点 X ，称天顶；而从观测者脚底 向下延伸，交天球上的一点 Y ，称天底。 图中， 地平圈上方向的确定方法是： 与北天极距离较近的那一点 N 称为北 点，而另一点 S 称为南点。北点和南点也就是地面上的观测者所看到的正南和正 北方向，再根据 “上北下南，左西右东”的方法确定东西方向（已经在图中标 注）。 5、看北半球某地(图中O 点 )某日太阳的视运动情况。 如右图， 对于北半球的 O 点， 在 6 月 22 日， 太阳视运动的轨迹如图中“太阳运动轨迹”所 示，位于 O 点的观测者，其能观测到的是地平 圈以上的天球部分的太阳的运动情况, 如下图. 可以看到：6 月 22 日，对于北半球的 O 点，太阳从东北升起，西北落下。 从前面的讲解可以知道，春、秋分日时，太阳的运动轨迹与天赤道重合，看 图，可知，对于北半球的 O 点，春、秋分日时，太阳正东升起，正西落下。 进而可以推论：对于北半球( 北极圈以南) 的任意点 O 点： 春秋分时，太阳从正东升起，正西落下。 当太阳直射点位于北半球（春分—夏至——秋分）时，太阳从东北升起，西 北落下。 当太阳直射点位于南半球（秋分—冬至—春分）时，太阳从东南升起，西南 落下。 6、看南半球同纬度的某地Q 的同日的太阳的视运动情况。 3 对于南半球的同纬度的 Q 点， 其地平线 和地平圈的确定如右图所示. 对于南半球的点， 其在天球上能观测到 的是与北半球的点相对的另一半天球上的 情况，不同的地方还有地平圈上的东西方 向. 则 6 月 22 日， Q 点的太阳视运动的图应该 为下图所示： 可以看到：对于南半球的 Q 点，6 月 22 日，太阳从东北升起，西北落下。 春、秋分日时，太阳正东升起，正西落下。 进而可以推论：对于南半球( 南极圈以北) 的任意点 Q 点： 春秋分时，太阳从正东升起，正西落下；昼夜平分。 当太阳直射点位于北半球 （春分—夏至——秋分） 时， 太阳从东北升起， 西北落下。 当太阳直射点位于南半球（秋分—冬至—春分）时，太阳从东南升起，西南 落下。 7、对于地球上的特殊地点的判读： （1 ）对于南、北极点： 根据以上的判断方法，仔细看图： ★对于北极点： 当太阳直射点在北半球，太阳的视运动轨迹都与地平圈平行，即一天中， 太阳的高度都是不变的， 只是太阳高度每日不同而已， 出现极昼现象； 春秋分日， 4 太阳在地平线上转一周，北半球冬半年，太阳的运动轨迹都在地平圈以下，出现 极夜现象。 ★同理，对于南极点： 当太阳直射点在北半球，太阳的运动轨迹都在地平圈以下，出现极夜现象。 春秋分日，太阳在地平线上转一周。 当太阳直射点在南半球，太阳的视运动轨迹都与地平圈平行，出现极昼现 象。 （2 ）对于赤道 根据以上的判断方法，仔细看图： 赤道的地平圈始终与太阳的运动轨迹平 面垂直，如下图： 对于赤道上的点，春秋分时, 太阳东升西落; 北半球夏半年时, 太阳东北升, 西北落; 北半球冬半年时, 太阳东南升, 西南落. (3)对于南北极圈内 根据以上的判断方法， 若极圈内的点没有出现极昼现 象时, 可以依照前面的规律, 当出现极昼时, 如图, 是北极 圈内某一点极昼时的太阳视运动情况图, 可见: 太阳从正 北升起, 正午时位于南面的天空中. 同理: 南极圈内的点, 出现极昼时, 太阳从正南升起, 正午时, 太阳位于北面的天空中. 三、典型题型： 例 1 ： 读我国某地二分二至日太阳视运动曲线 图，回答有关问题： （1 ）图中太阳东升西落实质上是______运动 的体现。 （2 ）据图该地的地理纬度是_________，判 断依据是____________。 （3 ）①、②、③三条表示太阳运动的曲线中， 表示冬至日的是______，这一天该地正午太 阳高度角是_________。 （4 ）当该地太阳视运动曲线如图中③所示 时，该地昼长约_______小时。 （5 ）当该地太阳视运动曲线如图中②所示 5 时，哈尔滨的昼夜状况是___________，原因是____________。 例 2：下图为某地某日太阳视运动路线图，当太阳位于视运动路线上 A 点时，北 京时间为 6 时。据此回答 1 ～2 题。 1.图示时刻，过地心与太阳直射点相对应的点是 A.（23 °26”N，150°E ） B.（23 °2