“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。24、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°26”N，150°W）C.（23°26”S，30°W）D.（23°26”S，30°E）2.图示时间，下列地点的昼长由长到短的正确排序为A.休斯敦、新加坡、悉尼、开普敦B.休斯敦、开普敦、新加坡、悉尼C.开普敦、悉尼、新加坡、休斯敦D.悉尼、开普敦、休斯敦、新加坡例3：右图是赤道及以北地区三地夏半年某日的太阳高度日变化过程（h是已知数），读图回答以下问题（1）A地的地理纬度是。（2）这一天B地的正午太阳高度H为。（3）C表示的地方时是。（4）这一天地球上出现极昼现象的地区是。（5）A地的正午太阳高度h的取值范畴是。例4：图示为某观测者在6月22日看到的一日中太阳的视运动情况图，当太阳处于S处时，北京时间为19时，据此回答1—3题：1.图中A、B、C、D所代表的方位正确的是A.A为正南方B.B为正西方C.C为正北方D.D为正南方2.关于该地、该日的太阳运行情况，叙述正确的是：A.该地早上太阳从正东升起B.该地正午时可以得到太阳直射C.该地该日昼短夜长6D.该地正北朝向的窗户该日中有太阳直接射入3.该地的经纬度坐标为A.15°E，41°26´NB.15°E，41°26´SC.175°W，41°26´ND.175°E，41°26´S例5：下图表示新西兰南北岛上所见太阳在天空中的三条视运动轨迹示意图，完成：（1）在图中注出ABCD四点的方向；（2）图中表示春、秋分日太阳视运动轨迹的是；（3）该地12月22日时，太阳从方升起，6月22日从方向落下；（4）由轨迹①可知太阳在空中走过的路径短于半个圆，故此时该地的昼夜情况是，由图可知，此地一年中正午太阳光总是从方向射来。7参考答案例一：（1）地球自转（2）北纬40度，该地北极星的仰角为40度（3）③26度34分（4）9小时（5）昼夜平分，太阳直射在赤道上，全球昼夜平分例二：（1）D（2）A例三：（1）90°N（2）2h（3）12时（4）北纬90°-h以北的区域（5）0°~23°26´例四：（1）B（解析：从图中太阳的升起和落下方向可以判断出四点的方位：A为正北；B为正西；C为正南；D为正东。答案为B）（2）D（解析：从图中可以看出，该日，该地方向为东北方，日落方向为西北方，故该地正北朝向的窗户有太阳直接射入。该日该地的正午太阳高度72°，当然没有直射；该地该日昼长夜短。答案为D）（3）A（解析：从题中知，当太阳位于当日的最高点S处时，北京时间为19时，可以推算该地的经度为120°-（19-12）×15°=15°，且为东经度；从图中知，该地该日（6月22日）的正午太阳高度为72°，且正午时，太阳位于该地的南面天空，说明该地位于北回归线的北方，该地的纬度为90°-72°+23°26´=41°26´，且为北纬。答案为A）例五：（1）ABCD的方向依次是北、南、东、西（2）②（3）东南西北（4）昼短夜长北