太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖解

太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖解太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖解太陽(yáng)在天空中的運(yùn)動(dòng)是我們?nèi)粘Ｉ钪凶钊菀子^察到的自然現(xiàn)象之一,探討它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以培養(yǎng)我們的空間想象能力和邏輯思維能力。下面我們用圖對(duì)它進(jìn)行系統(tǒng)的解讀。一、

地心天球大家都有這樣的感覺：我們站在地面上看天空，天空似乎是一個(gè)球面，日月星辰的東升西落表明，這個(gè)球面不但存在于地上，而且存在于地下，我們把這個(gè)球體叫天球。我們常用的天球是地心天球，即以地球的球心為球心，無限大為半徑的假想球體。把地球座標(biāo)系統(tǒng)無限擴(kuò)大構(gòu)成地心天球座標(biāo)系統(tǒng)。如圖1所示：天赤道就是地球赤道無限擴(kuò)大同天球相割而成的天球大圓，天赤道把天球分成南北兩半球。地軸無限擴(kuò)大叫天軸，它與天球相交兩點(diǎn)分別叫天北極（p）和天南極(p′)。黃道是地球繞日公轉(zhuǎn)軌道平面無限擴(kuò)大，同天球相割而成的大圓。地平圈是通過地心且垂直與當(dāng)?shù)劂U錘線的平面無限擴(kuò)大同天球相割而成的大圓，地平圈把天球分成可見半球和不可見半球。地平圈上方向的確定方法，在地心天球上，除了極點(diǎn)外，任意地平圈與天赤道相交且平分，有兩個(gè)交點(diǎn)，這兩個(gè)交點(diǎn)就是當(dāng)?shù)卣龞|方（E）和正西方（W）的標(biāo)志。地平圈上與天赤道相距最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)距天北極（P）近的就是北點(diǎn)（N），距天南極(P′)

近的就是南點(diǎn)（S）。在北半球，面北背南左西右東，在南半球，面南背北左東右西。天赤道平面就是南北極點(diǎn)的地平圈。天球的旋轉(zhuǎn)是地球自轉(zhuǎn)的反映，與地球自轉(zhuǎn)方向相反，自東向西，圍繞天極旋轉(zhuǎn)?？葱强?，在北半球，星星圍繞北天極（p）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在南半球，星星圍繞南天極(p′)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。二、太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)太陽(yáng)在天空中的運(yùn)動(dòng)其實(shí)是地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的綜合反映?？梢赃@樣理解，由于地球公轉(zhuǎn)，太陽(yáng)每年在天球上做南北回歸運(yùn)動(dòng)，由于地球自轉(zhuǎn)，每天運(yùn)動(dòng)的軌跡是太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度間的某個(gè)緯線圈。在地面上看太陽(yáng)在天空中的位置，主要取決于三個(gè)因素：當(dāng)?shù)氐木暥龋é眨?dāng)天太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度（δ）、當(dāng)時(shí)的地方時(shí)（t）。地球上同一地點(diǎn)不同季節(jié)看到的太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)圈是互相平行的，也就是該地地平圈上太陽(yáng)每年在天球上南北運(yùn)動(dòng)的回歸圈間的緯線圈。三、日出日落方向圖2為赤道上一年中的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)，它們的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圈是一系列相互平行的平面，并且是與地平圈垂直的。因?yàn)槌嗟郎系仄饺ι系哪媳眱牲c(diǎn)正好與天南極(p′)和北天極（p）重合。在赤道上，每年春秋分太陽(yáng)正東升正西落，從3月21到9月23

太陽(yáng)東北升西北落；從9月23到次年3

月21太陽(yáng)東南升西南落。非極晝區(qū)，每年春秋分太陽(yáng)也是正東升正西落，從3月21到9月23太陽(yáng)東北升西北落；從9月23到次年3

月21太陽(yáng)東南升西南落。圖3、圖4、圖5、圖6是各緯度的代表，同學(xué)們仔細(xì)看看，好好體會(huì)。有極晝極夜區(qū)，每年春秋分太陽(yáng)也是正東升正西落，未發(fā)生極晝極夜期間，在3月21到9月23

之內(nèi)太陽(yáng)東北升西北落；在9月23到次年3月21之內(nèi)太陽(yáng)東南升西南落。在極晝期間，太陽(yáng)終日不落，但同一天太陽(yáng)高度有變化，因而日出日落方向只有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，北半球?yàn)楸狈?，南半球?yàn)槟戏?。在極夜期間，太陽(yáng)終日不見，位于地平圈以下?？磮D７、圖8，以70°N為例，當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)在20°N至23°26′N移動(dòng)期間，發(fā)生極晝，正北方為日出日落轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖7中Ａ為６月２２日的轉(zhuǎn)折點(diǎn)）。當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)在20°Ｓ至23°26′Ｓ移動(dòng)期間，發(fā)生極夜，太陽(yáng)終日不見，位于地平圈以下。而70°Ｓ地區(qū)，當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)在20°Ｓ至23°26′Ｓ移動(dòng)期間，發(fā)生極晝，正南方為日出日落轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖８中Ａ為１２月２２日的轉(zhuǎn)折點(diǎn)）。當(dāng)太陽(yáng)直射點(diǎn)在20°Ｎ至23°26′Ｎ移動(dòng)期間，發(fā)生極夜，太陽(yáng)終日不見，位于地平圈以下。因而高緯度地區(qū)，要了解日出日落方向，先要判斷當(dāng)天是否處在極晝極夜期間，然后再根據(jù)情況作出結(jié)論。極地地區(qū)，情況又不一樣。圖9、圖10分別是北極點(diǎn)和南極點(diǎn)一年中看到的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)。它們是一系列與地平圈平行的平面組成。

因?yàn)楸睒O點(diǎn)的地平圈是天赤道，太陽(yáng)直射點(diǎn)只有半年在北半球，所以在北極點(diǎn)只有從３月２１日到９月２３日的半年才可見太陽(yáng)，由于北極點(diǎn)是北方的終點(diǎn)，因而地平圈的其他方向都是南方。南極的地平圈也是天赤道，太陽(yáng)直射點(diǎn)只有半年在南半球，所以在南極點(diǎn)只有從９月２３日到次年３月２１日的半年才可見太陽(yáng)，由于南極點(diǎn)是南方的終點(diǎn)，因而地平圈的其他方向都是北方。四、太陽(yáng)方位和影子朝向日出日落方向考察的是兩個(gè)特定時(shí)間太陽(yáng)在天空的方向，每天各個(gè)時(shí)間太陽(yáng)方位的情況要復(fù)雜一些。它要考慮地方時(shí)，在太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)圖上，過天頂和南北方向的大圓為子午圈平面，它的地方時(shí)是0時(shí)和12時(shí)，過天頂和東西方向的大圓為卯酉圈平面，它只表示方位，不表示地方時(shí)。天空圍繞天軸旋轉(zhuǎn)，地方時(shí)是由經(jīng)線圈平面決定的，地平圈上的E點(diǎn)和W點(diǎn)是它和天赤道的交點(diǎn)，它們和天極構(gòu)成的平面與子午圈平面是垂直的，因而它們可表示的地方時(shí)是6時(shí)和18時(shí)。如圖11、圖12所示，注意經(jīng)線是以天極為界的。天空的東西南北是以天頂為界的。明白了上述知識(shí)，我們就好來判斷太陽(yáng)方位了。物體影子朝向與太陽(yáng)方位相反，但在極地是特例。北極太陽(yáng)永遠(yuǎn)位于南方，物體影子也總是朝向南方;南極太陽(yáng)永遠(yuǎn)位于北方，物體影子也總是朝向北方。再舉兩個(gè)例子來說明:1、圖2赤道地區(qū)一年中太陽(yáng)方位和影子朝向日出（6點(diǎn)）日出后（6點(diǎn)至12點(diǎn)間）正午（12點(diǎn)）正午后（12點(diǎn)至18點(diǎn)間）日落（18點(diǎn)）在南半球正東東南正南西南正西赤道正東正東天頂正西正西在北半球正東東北正北西北正西影子朝向與太陽(yáng)方位相反，太陽(yáng)直射時(shí)無影子。2、圖3、圖4代表回歸線間的地區(qū)，太陽(yáng)方位比較復(fù)雜，以10°N來說，冬半年日出東南，日落西南，正午前物體影子朝向西北，正午太陽(yáng)位于正南，物體影子朝向正北，正午后物體影子朝向東北；春秋分太陽(yáng)在正東方升起，物體影子朝向正西，過后運(yùn)行在東南，物體影子朝向西北，正午太陽(yáng)位于正南，物體影子朝向正北，過后太陽(yáng)運(yùn)行在西南，物體影子朝向東北，日落太陽(yáng)位于正西，物體影子朝向正東；當(dāng)太陽(yáng)直射北半球且在10°N前，日出東北，日出到過卯酉圈平面前，物體影子朝向西南，過卯酉圈平面太陽(yáng)位于正東，物體影子朝向正西，過卯酉圈平面后到正午前太陽(yáng)位于東南，物體影子朝向西北，正午太陽(yáng)位于正南，物體影子朝向正北，正午后到過卯酉圈平面前太陽(yáng)位于西南，物體影子朝向東北，過卯酉圈平面時(shí)太陽(yáng)位于正西，物體影子朝向正東，過卯酉圈平面后至日落太陽(yáng)位于西北，物體影子朝向東南；當(dāng)太陽(yáng)直射10°N，日出東北，日出到12點(diǎn)前，物體影子朝向西南，12點(diǎn)太陽(yáng)位于天頂，物體無影子，正午后到日落，太陽(yáng)位于西北，物體影子朝向東南；當(dāng)太陽(yáng)直射10°N以北，日出東北，日出到正午前，物體影子朝向西南，正午太陽(yáng)位于正北，物體影子朝向正南，正午后到日落，太陽(yáng)位于西北，物體影子朝向東南。10°S看圖類推。其余各緯度看圖去得到答案。五、太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖的畫法講了這么多，現(xiàn)在我們來畫太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖：因是立體圖，先畫一水平橢圓，代表地平圈，再畫一水平線段平分橢圓，在線段的右端標(biāo)N點(diǎn)，左端標(biāo)S點(diǎn)，以SＮ線段的長(zhǎng)為直徑在上方畫一半圓，為子午圈，找到SＮ線段的中點(diǎn)，標(biāo)上Ｏ點(diǎn)，Ｏ點(diǎn)為地心，也可以理解為觀測(cè)點(diǎn)，過O點(diǎn)在子午圈上作SＮ線的垂線交上半圓為一點(diǎn)，即為天頂Z，再過O點(diǎn)在水平橢圓上作SＮ線的垂線交橢圓于兩點(diǎn)，外點(diǎn)標(biāo)E，里點(diǎn)標(biāo)W，過EWZ三點(diǎn)作子午圈垂面，這樣地平圈上可見天球就分為四個(gè)區(qū)域。要知道哪個(gè)緯度的某天太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)，就在子午圈平面上找到天南極(p′)或北天極（p），如果畫的是南半球某緯度，在南點(diǎn)和天頂?shù)慕?jīng)線上找，天南極(p′)距S點(diǎn)的高度就是南緯度；如果畫的是北半球某緯度，在北點(diǎn)和天頂?shù)慕?jīng)線上找，北天極（p）距N點(diǎn)的高度就是北緯度，過O點(diǎn)作Op′或OP的垂線交子午圈平面的點(diǎn)就是天赤道上的點(diǎn)定為Q′或Q，過該點(diǎn)與ＥＷ兩點(diǎn)作平面就是天赤道，在該點(diǎn)附近的子午圈上找到當(dāng)天太陽(yáng)直射點(diǎn)R，北半球向北天極（p）的方向?yàn)楸本?，南半球向天南極(p′)的方向?yàn)槟暇暎葦?shù)就是RO與Q′O或QO所