太陽視運(yùn)動在地平面上方位角的求法

1、太陽視運(yùn)動在地平面上方位角的求法洪湖二中 王沖摘 要：太陽視運(yùn)動在地平面上的方位是高考中的一個難點(diǎn)，可以通過某一公式來計算地平面上某時的太陽方位。關(guān)鍵詞：太陽視運(yùn)動 太陽在地平面上的方位 計算公式太陽視運(yùn)動，是由于地球的自轉(zhuǎn)，使位于地球上的人覺得太陽每天都是從東方升起，又在西方落下，從而認(rèn)為是太陽繞地球的運(yùn)動（嚴(yán)格的說，這是不成立的，畢竟日心說已經(jīng)成為教科書采用的觀點(diǎn)，所以不太可能出現(xiàn)上述最后一句的看法）。但是，太陽視運(yùn)動只是人的一種觀測表示，也就是說以觀測者為參考系（假定觀測者保持相對靜止），那么就是太陽相對于觀測者是運(yùn)動的了，由此，才有下述例子。以洪湖為例，每年的3月21日（春分）和9月2

2、3（秋分）當(dāng)日的太陽是從正東方升起，十二個小時后再從正西方落下但，3月21日以后至9月23日前，每天的日出方位是東北方，日落方位是西北，正午太陽位于正南方天空，此時地表物體影子朝正北9月23日以后至次年的3月21日，日出方位是東南方向，日落方位是西南方向，正午太陽仍然位于正南方天空因此也產(chǎn)生了晝夜長短的變化 早晨，太陽從東方的地平線上升起，中午時升到最高位置，傍晚又向西方落下。人們感到太陽運(yùn)行的軌道好似在天空中走過了一個弧形的半圓。太陽在天穹背景上的這種經(jīng)天而行的運(yùn)動被稱為是太陽的周日視運(yùn)動。實際上太陽在地平線之下還有另一半的弧形軌道，只是我們看不到罷了。在夜晚，我們還可以看到，所有的星星也都

3、有這種東升西落的視運(yùn)動現(xiàn)象。一天之中，太陽什么時候在什么方位是我經(jīng)?？紤]的問題？也是高考?？純?nèi)容，如：圖11為我省平原地區(qū)某中學(xué)的操場和行道樹示意圖（晴天8：00前后，東操場大部分被行道樹的樹蔭覆蓋）。完成30-31題30.為充分利用樹蔭遮陽，6月某日16：00-16：45該校某班同學(xué)上體育課的最佳場地是    A.            B.         

4、60;  C.           D.  31. 下列日期中，陽光照射行道樹產(chǎn)生的陰影在地面轉(zhuǎn)動角度最大的是   A.  5月1日         B. 6月1日      C.  7月1日   &

5、#160;    D. 8月1日對第30題的常見解析：本題考查日影方位及其影響。6月某日16時左右，太陽位于南偏西位置，因此樹蔭位于樹的東北，處是上體育課的最佳場地，考察太陽方位問題，還好降低了難度，沒有考察南北極的太陽方位！這道題并不是什么高科技，請看圖：6月當(dāng)?shù)氐胤綍r12點(diǎn)到18點(diǎn)之前，北半球除極晝區(qū)之外，太陽方位都應(yīng)該如圖所示。題干中給出的時刻是16：00到16：45分，所以太陽位于西南方向，樹蔭應(yīng)該朝向東北方向，所以應(yīng)該選擇區(qū)域是最佳的！在講這一題的過程中，我發(fā)現(xiàn)在地平面上太陽的方位旋轉(zhuǎn)不是勻速的，我分析如下：EDFCAB水平矩形是地平面，橢圓是

6、太陽的視運(yùn)動軌跡。在太陽視運(yùn)動圖上，過C點(diǎn)作地平面垂線垂直點(diǎn)為D，過C點(diǎn)作AE垂線垂直點(diǎn)為A，過A點(diǎn)作BE垂線垂直點(diǎn)為B，連接BD設(shè)當(dāng)?shù)鼐暥葹閃, AEC為J,EC為R.,求BED AEB=90°-W根據(jù)立體幾何可證明ABDC為矩形，CAE, ABE, DBE都為直角三角形。BD=AC=R×SinAECAE=R×CosAECBE=AE×CosAEB= R×CosAEC×SinWtgDEB=DBBE= tgJ×SinW因為J在視運(yùn)動面上是勻速的，每小時轉(zhuǎn)15°，所以地平面上太陽的方位旋轉(zhuǎn)不是勻速的。我們還可以通過這個

7、公式計算方位角，如：緯度是南緯40°，在二分日，我們還可以計算某地地方時是8時時太陽的方位。此時，A的地方時為12時，C的地方時為8時，則J（在視運(yùn)動平面上與12時所在方位的夾角）為60°tgJ= tg60°=1.73205SinW= Sin40°=0.64278761tgJ×SinW=1.11334J=48°所以在南緯40°的某地，二分日地方時8時，太陽的方位為東偏北52°考慮太陽的視運(yùn)動都是沿地軸旋轉(zhuǎn)的（假定觀測者保持相對靜止，不影響分析結(jié)果），所以二分日的太陽視運(yùn)動與其他的日期的視運(yùn)動是平行的，AE上的時間也是12時，以它為起點(diǎn)來計算是正確的。所以在南緯40°的某地，某日日出或者日出后地方時8時，太陽的方位為東偏北52°。那么在某緯度W，某地日出或者日出后地方時（便于計算在視運(yùn)動平面上與12時所在方位的夾角），由于上午與下午對稱，那么日落或者日落前都是適合tgDEB=DBBE= tgJ×SinW該公式的。J是與12時