太阳视运动图解

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1、太阳视运动图解湖南新邵一中何立华(422900)太阳在天空中的运动是我们日常生活中最容易观察到的自然现象之一,探讨它的运动规律可以培养我们的空间想象能力和逻辑思维能力。下面我们用图对它进行系统的解读。一、地心天球大家都有这样的感觉：我们站在地面上看天空，天空似乎是一个球面，日月星辰的东升西落表明，这个球面不但存在于地上，而且存在于地下，我们把这个球体叫天球。我们常用的天球是地心天球，即以地球的球心为球心，无限大为半径的假想球体。把地球座标系统无限扩大构成地心天球座标系统。如图1所示：天赤道就是地球赤道无限

2、扩大同天球相割而成的天球大圆，天赤道把天球分成南北两半球。地轴无限扩大叫天轴，它与天球相交两点分别叫天北极（p）和天南极(p′)。黄道是地球绕日公转轨道平面无限扩大，同天球相割而成的大圆。地平圈是通过地心且垂直与当地铅锤线的平面无限扩大同天球相割而成的大圆，地平圈把天球分成可见半球和不可见半球。地平圈上方向的确定方法，8在地心天球上，除了极点外，任意地平圈与天赤道相交且平分，有两个交点，这两个交点就是当地正东方（E）和正西方（W）的标志。地平圈上与天赤道相距最远的两点距天北极（P）近的就是北点（N），距天

3、南极(P′)近的就是南点（S）。在北半球，面北背南左西右东，在南半球，面南背北左东右西。天赤道平面就是南北极点的地平圈。天球的旋转是地球自转的反映，与地球自转方向相反，自东向西，围绕天极旋转。看星空，在北半球，星星围绕北天极（p）逆时针旋转，在南半球，星星围绕南天极(p′)顺时针旋转。二、太阳视运动太阳在天空中的运动其实是地球自转和公转的综合反映。可以这样理解，由于地球公转，太阳每年在天球上做南北回归运动，由于地球自转，每天运动的轨迹是太阳直射点纬度间的某个纬线圈。在地面上看太阳在天空中的位置，主要取决于

4、三个因素：当地的纬度（φ）、当天太阳直射点的纬度（δ）、当时的地方时（t）。地球上同一地点不同季节看到的太阳周日视运动圈是互相平行的，也就是该地地平圈上太阳每年在天球上南北运动的回归圈间的纬线圈。三、日出日落方向图2为赤道上一年中的太阳视运动，它们的太阳视运动圈是一系列相互平行的平面，并且是与地平圈垂直的。因为赤道上地平圈上的南北两点正好与天南极(p′)和北天极（p）重合。在赤道上，每年8春秋分太阳正东升正西落，从3月21到9月23太阳东北升西北落；从9月23到次年3月21太阳东南升西南落。非极昼区，每年

5、春秋分太阳也是正东升正西落，从3月21到9月23太阳东北升西北落；从9月23到次年3月21太阳东南升西南落。图3、图4、图5、图6是各纬度的代表，同学们仔细看看，好好体会。有极昼极夜区，每年春秋分太阳也是正东升正西落，未发生极昼极夜期间，在3月21到9月23之内太阳东北升西北落；在9月23到次年3月21之内太阳东南升西南落。在极昼期间8，太阳终日不落，但同一天太阳高度有变化，因而日出日落方向只有转折点，北半球为北方，南半球为南方。在极夜期间，太阳终日不见，位于地平圈以下。看图７、图8，以70°N为例，当太

6、阳直射点在20°N至23°26′N移动期间，发生极昼，正北方为日出日落转折点（图7中Ａ为６月２２日的转折点）。当太阳直射点在20°Ｓ至23°26′Ｓ移动期间，发生极夜，太阳终日不见，位于地平圈以下。而70°Ｓ地区，当太阳直射点在20°Ｓ至23°26′Ｓ移动期间，发生极昼，正南方为日出日落转折点（图８中Ａ为１２月２２日的转折点）。当太阳直射点在20°Ｎ至23°26′Ｎ移动期间，发生极夜，太阳终日不见，位于地平圈以下。因而高纬度地区，要了解日出日落方向，先要判断当天是否处在极昼极夜期间，然后再根据情况作出结论

7、。极地地区，情况又不一样。图9、图10分别是北极点和南极点一年中看到的太阳视运动。它们是一系列与地平圈平行的平面组成。因为北极点的地平圈是天赤道，太阳直射点只有半年在北半球，所以在北极点只有从３月２１日到９月２３日的半年才可见太阳，由于北极点是北方的终点，因而地平圈的其他方向都是南方。8南极的地平圈也是天赤道，太阳直射点只有半年在南半球，所以在南极点只有从９月２３日到次年３月２１日的半年才可见太阳，由于南极点是南方的终点，因而地平圈的其他方向都是北方。四、太阳方位和影子朝向日出日落方向考察的是两个特定时间

8、太阳在天空的方向，每天各个时间太阳方位的情况要复杂一些。它要考虑地方时，在太阳周日视运动图上，过天顶和南北方向的大圆为子午圈平面，它的地方时是0时和12时，过天顶和东西方向的大圆为卯酉圈平面，它只表示方位，不表示地方时。天空围绕天轴旋转，地方时是由经线圈平面决定的，地平圈上的E点和W点是它和天赤道的交点，它们和天极构成的平面与子午圈平面是垂直的，因而它们可表示8的地方时是6时和18时。如图11、图12所示，注意经线是以天极为界