全球全年太阳视运动轨迹图解析[原创]

1全球全年太阳视运动轨迹图解析很多人都对太阳视运动轨迹不是很清晰，它牵涉到影子朝向、太阳高度角以及地方时的计算等知识，所以为大家所关注，这里就对全球任何纬度上全年任何时刻太阳视运动一天之内的轨迹图进行比较详细的解析，希望对大家的理解有所帮助。同时如有不对之处请各位指正，不胜感激。一、前提知识储备太阳视运动轨迹跟太阳直射点的位置有直接的关系，所以要把太阳视运动轨迹弄清楚，首先要把教材上二分二至日太阳照射图弄明白。NSSNNS图1图2图3从上面三个图要清楚以下这些知识点：1、与晨昏线相交的纬线上，日出日落时太阳高度角为零；反之没有与晨昏线相交的纬线上，日出日落时太阳高度角不为零，如图1北极圈以北的纬线上，图3南极圈以南的纬线上；2、上面三个图既反映了地方时为12时的太阳高度角大小，也反映了地方时为0时的太阳高度角大小；换个角度说，上面三个图既反映了地方时为12时的太阳视方位，也反映了地方时为0时的太阳视方位。其中地方时为0时的太阳视方位和太阳高度角对于在极昼范围以内的地方有意义；3、有人有这样的误区“既然太阳光为平行光线，所以全球任何地点的太阳视方位是相同的。”，这个观点错在没有考虑“地球表面为曲面”的因素。图4图5通过比较图4和图5，相信可以走出上面提到的误区。二、把握三种情况六个区域由于太阳视运动轨迹跟太阳直射点的关系，所以我们只分析太阳直射赤道、北半球、南半球这三种情况即可。六个区域是根据太阳视运动轨迹的不同，把地球表面分为六个区域，分别是：赤道、直射点与刚好出现极昼的纬线圈之间（为了方便，以下简称极昼圈，反之简称极夜圈）、直射点与极夜圈之间、极昼圈、极昼圈与极点之间、极点。1、太阳直射赤道时此时除了南北极点外，全球太阳视运动轨迹图基本一样，差别在于正午时太阳高度角的大小2不同。具体分析如下图：EWNS地平面天穹OL1L2L301261890024太阳高度地方时H1H2图6图7图6中曲线L1~L3就是太阳视运动日轨迹：除南北极点的任何地方，太阳从正东升起，正西落下。曲线L1代表赤道上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在头顶，太阳高度角为90度，在图7中为曲线H1；曲线L2代表赤道与南极点之间纬线上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在正北，太阳高度角小于90度；曲线L3代表赤道与北极点之间纬线上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在正南，太阳高度角小于90度。此时南北极点太阳始终位于地平线上，太阳高度角一直为零。2、太阳直射北半球时01261890024太阳高度地方时H1H2图9H3H4图8EWNS地平面天穹OL1L2L3L4L5①赤道上太阳视运动轨迹如图8曲线L1，东北日出，西北日落，正午时太阳位于正北；②直射点与极昼圈之间太阳视运动轨迹如图8曲线L3，东北日出，西北日落，正午时太阳位于正南；③直射点与极夜圈之间太阳视运动轨迹如图8曲线L2，东北日出，西北日落，正午时太阳位于正北；④极昼圈上太阳视运动轨迹如图8曲线L5；⑤极昼圈与极点之间太阳视运动轨迹如图8曲线L4；⑥极点的太阳视运动轨迹为一个点，始终位于正南方的高空，几乎没有起落的变化，如图9直线H4。3、太阳直射南半球（情况与太阳直射北半球类似）301261890024太阳高度地方时H1H2H3H4EWNS地平面天穹OL1L2L3L4L54、赤道上太阳视运动轨迹如图10曲线L1，日出东南，日落西南，正午时太阳位于正南；5、直射点与极昼圈之间太阳视运动轨迹如图10曲线L3，东南日出，西南日落，正午时太阳位于正北；6、直射点与极夜圈之间太阳视运动轨迹如图10曲线L2，东南日出，西南日落，正午时太阳位于正南；7、极昼圈上太阳视运动轨迹如图10曲线L5；8、极昼圈与极点之间太阳视运动轨迹如图10曲线L4；9、极点的太阳视运动轨迹为一个点，始终位于正北方的高空，几乎没有起落的变化，如图11直线H4。注：1、从刚好出现极昼现象的纬线（简称极昼圈）开始，到极点的范围内（包括极昼圈，不包括极点），没有真正意义上的日出、日落，日出即日落，日落即日出。而且都是正北（北半球）或正南（南半球）日出日落（一天之内太阳高度角最小），正午时（一天之内太阳高度角最大）太阳位于正南（北半球）或正北（南半球）。同时这个范围内（不包括极昼圈，包括极点）一天之内太阳高度角的变化不再是从零开始。2、太阳直射北半球时，除了一个地点——北极点和两个时刻——有极昼现象的日出日落时刻外，北半球在一天之内的太阳视运动轨迹为：（以下时间均为地方时）6时以前位于东北方，6时位于正东方，6时~12时位于东南方，12时~18时位于西南方，18时位于正西方，18时以后位于西北方。3、太阳直射南半球时，除了一个地点——南极点和两个时刻——有极昼现象的日出日落时刻外，南半球在一天之内的太阳视运动轨迹为：（以下时间均为地方时）6时以前位于东南方，6时位于正东方，6时~12时位于东北方，12时~18时位于西北方，18时位于正西方，18时以后位于西南方。