Question

关于高中地理太阳视运动的知识，有直射地区的太阳视运动是怎样的？

Answer 1

地球运动部分的知识点，尤其是太阳视运动对于一般高中学生而言较难理解，因为缺乏空间想象能力，且高中地理教材对于该块内容几乎是空白，而在高考中对太阳视运动有一定的要求，掌握和理解太阳视运动规律有利于解决地球运动的知识点，所以笔者认为掌握一定的太阳视运动知识是有必要的。
太阳视运动规律一般与直射点位置联系在一起，太阳视运动可以分为周日视运动与周年视运动。这里我们研究不同地区，不同季节的太阳周日视运动状况。
一、太阳周日视运动周期
地球自西向东的自转，从地球上看地球以外的任何天体都有东升西落的周日运动。以恒星为参考体的自转周期，即恒星的周日运动周期，定义为恒星日，再划分为恒星时，分，秒，构成恒星时系统。以太阳为参考体的自转周期，即太阳的周日运动周期，定义为太阳日，再划分为太阳时，分，秒，构成太阳时系统。两者的时间差异在于地球在自转的同时也在绕太阳公转。
二、昼夜长短状况
高中地理教学中，我们经常利用昼弧长除以150来表示昼长，如果太阳视运动轨迹在地平线之上（此时为昼）的长度大于半个圆，则昼大于夜，反之昼短于夜；如果始终在地平线之上为极昼，反之为极夜。
与直射点位置关系为：直射点所在半球，昼大于夜，且直射点纬度越高昼夜差异越大；直射点向某半球移动，该半球的白昼增长。
三、日出日落的太阳方位
人们常说：“太阳东升西没”。而且习惯以日出地平线的一点代表东方，日没地平线的一点代表西方。在人们的心目中，太阳的出没点是判断地面东西方向的标志。然而，严格地说来，仅把太阳的出没地点作为地平面正东正西方向的判断标准，这显然是不准确的。因为，在地球表面上，同一纬度地点的不同季节，或同一季节不同纬度，太阳在地平线上升没的地点均会发生明显的变化，除春秋分两天是全球各地都从正东方升起正西方落下外，其它日期不可能是在固定的正东点和正西点。那么，相对于地平线太阳到底出没在哪里？一年内太阳出没地点又是怎样变化的？
太阳的周日视运动，就是以地球自转的相反方向，随着天球旋转，以一太阳日为周期的自东向西的“巡天”运动。由于地球自转和公转等因素的制约，使太阳的周日视运动状况无时无地的发生变化，并导致太阳出没地点的相应变化。首先，太阳的周日运动与其它恒星的周日运动相比具有明显区别，即由于地球除了自转以外还存在着绕日公转，致使太阳以每天59

′8″.196的速度沿着天球黄道作周年运动。很显然，太阳在黄道上的周年运动，必定会影响到太阳在黄道上年内位置的改变，使太阳在不同季节处在黄道上不同的位置进行着周日运动；同时，由于地球在公转中地轴相对其轨道面发生倾斜，黄道面相对于赤道面存在着23°26′的黄赤交角。于是，在某一纬度地点的地平面来观察太阳周日运动时，便产生着因时而异的太阳周日运动的季节变化，进而，太阳出没于地平线的方位也相应地发生这种季节变化。
我们都知道在晨昏线上太阳的高度角为0度，可以表示日出、日落方位和时间。从图上可以看出夏至日这一天太阳光线的方向（代表太阳升起的方向）与纬线方向（代表东西方向）并不平行，而是呈一夹角，太阳光线出现在偏北方位。也就是说太阳升落方位并不与纬线平行，即不为正东和正西方位，而是偏北升落，并且与赤道的纬距越大偏北的角度越大，到南北极圈正好为正北升落，出现极昼极夜现象。
同样我们也可以从冬至太阳直射图中得出，太阳升落方位并不与纬线平行，即不为正东和正西方位，而是偏南升落。同样与赤道的纬距越大偏南的角度越大，到南北极圈正好为正南升落，出现极昼极夜现象。
只有在春秋分日时，太阳光线与纬线平行，太阳升落在正东和正西方位。
由此我们可以得到如下规律：
规律一：
①太阳的升落偏移位置与直射点的南北半球位置有关：太阳直射北半球，全球太阳从东偏北升起，西偏北落下；太阳直射南半球，全球太阳从东偏南升起，西偏南落下；春秋分两天，全球太阳从正东升起，正西落下。
②同一纬度地区，直射点纬度越高，升落方位越偏北或偏南。
③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。
四、正午太阳方位
如图所示北半球部分地区正午太阳朝向，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）。
在北半球中高纬地区，一年四季正午太阳始终在正南方，这是因为我们在北回归线以北地区，太阳一年四季都直射在南面，所以我们一带为获得最多的太阳光照，房子一般“坐南朝北”。那么地球上其它地区正午太阳方位如何。热带地区正午太阳的方向一年中有时朝北，有时朝南，温带和寒带地区，一年中只朝向一个方向，北温带和北寒带太阳一直朝南，而南温带和南寒带太阳一直朝北，由此可推出正午太阳的方位与直射点的方位相同，与正午日影的方位相反。由此我们可以得出这么一个规律：
规律二：
①太阳直射点以北地区，正午太阳在南方。
②太阳直射点以南地区，正午太阳在北方。
③太阳直射地区，正午太阳在正上方。
五、正午太阳高度
六、太阳视运动图
理解了以上五点，就可以理解太阳周日视运动与直射点之间的关系，并可以画出太阳的视运动图，如图：
根据规律二，对于南纬40度地区，直射点始终在南面，所以任何季节正午太阳都位于北方。根据规律一可得出：春分正东升正西落；夏至东北升西北落；冬至东南升西南落。直射点离当地越远太阳高度越大。
但是要注意的是南北回归线之间地区和此图有较大的差别，以赤道为例，如图：
七、太阳视运动图判断原则
1．对任一地而言，不同日期太阳周日视运动轨迹都是平行的。
2．昼夜长短比较，为地平面之上轨迹线与地平面之下轨迹线的比较。图中可见：春分昼夜等长；夏至昼长而夜短；冬至相反。
3．可确定正午太阳方位。如图，A点，太阳上中天；H为冬至日正午太阳高度（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；太阳位于正南方向。
4．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），可以确定直射点的大致范围和季节。图中可看出：正东升正西落，则直射点在赤道上，为春秋分日；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。
5．可根据二分二至正午太阳位置确定当地的纬度范围。图中正午太阳始终在南面，所以此地为北回归线以北。
6．利用正午太阳高度可确定太阳直射点的纬度位置或当地纬度（正午太阳高度=90°—直射点和当地的纬距）。如果H为30°，则纬距为60°，冬至日直射点在23°26′，所以当地纬度=60°—23°26′=36°34′N。