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2007年第4期教材新析11太阳直射点经纬度的确定●王建林/河南省息县第二高中(464300)地球自转和公转运动的地理意义是高中地理的主干知识,是进行学科内综合和跨学科综合的首选内容,是高考命题的重点。学生在理解这一部分知识时需要拥有较强的空间想象能力、理解能力、分析能力、计算能力。这一类问题往往会涉及到太阳直射点的特点和确定。一、太阳直射点的基本知识太阳直射点是指某一时刻被太阳光线垂直照射的地球表面,此时该地的太阳高度为90°,影长为零。由于黄赤交角的存在,太阳直射点在南北回归线之间会发生往返移动,其周期为一个回归年,再加上地球的自转,太阳直射点的位置每时每刻都在不断变化,因此,它可以用一组经度和纬度数字来表示。但由于一天内太阳直射点的纬度变化很小,我们可以认为某一天太阳直射点的纬度是不变的，用下面的方法就能确定直射点的经纬度。二、确定太阳直射点的纬度1.根据具体日期确定在不同的日期,太阳直射在不同的纬度位置,如春分日和秋分日,太阳直射点位于赤道上,冬至日太阳直射在南回归线上,夏至日太阳直射在北回归线上,在非特殊的日期,可以通过查阅天文年历得知当日太阳直射点的纬度位置。在试题中往往要根据晨昏线的位置特点来确定日期:当晨昏线与经线重合、经过南北极点、将所有纬线平分时,可以确定为春(秋)分日;当晨昏线与南北极圈相切时(各只有一个交点),再根据是南极或北极附近是极昼还是极夜,可以确定夏至日———北极附近为极昼,南极附近为极夜,反之则为冬至日。有时还可以根据晨昏线与经线的夹角来确定日期:秋分日晨昏线与经线的夹角为零,夏至日晨昏线与经线的夹角最大为23°26′。2.作图法在地球的日照图(侧视图)上,如图1,延长太阳光线,通过地心的那条太阳光线所在的地理纬度就是太阳直射点的纬度。在图中P点(该太阳光线和圆周的交点)即为直射点。从A点所在纬线到极点都出现了极昼现象,从B点所在的纬度到极点都出现了极夜现象,AB点是晨昏线和极昼、极夜最大范围纬度相切的切点。由于太阳光线总是垂直于晨昏线所在的平面,而赤道又垂直于地轴,因此,在图中∠POC=∠AON,其中∠POC的大小是直射点的纬度,∠AOD的大小是A(或B)点的纬度,∠AON和∠AOD互为余角。由此可以得出:任意一天中,直射点的纬度值与出现极昼(极夜)最大范围的纬度值互余。具体来说,若北纬φ度以北出现极昼,则太阳直射点的纬度为北纬90-φ;若北纬φ度以北出现极夜,则太阳直射点的纬度为南纬90-φ。3.公式法如果已知某地的正午太阳高度值,利用正午太阳高度的计算公式H=90°-φ-δ(式中H为正午太阳高度,φ为当地纬度,永远取正值,δ为直射点的纬度,若夏半年取正值,冬半年取负值),就可以计算出此时直射点的地理纬度。在使用公式时应注意以下两点:①已知某地的正午太阳高度,可以根据两地纬度(直射点的纬度和该地的纬度)相差多少,正午太阳高度就差多少的规律,直接确定该地的纬度或直射点的纬度。②要注意各地正午太阳高度年变化规律的不同，先判断出该地的纬度,再进一步确定直射点的纬度。三、确定太阳直射点的经度1.计算法各地都把当地太阳升到一天中最高位置的时刻定为12点。直射点的太阳高度为90°，太阳位于其天顶,其地方时也是12点。依据同一经线上各点地方时相同的特点，计算出地方时为12点的经线的经度,就是直射点的经度。在计算中,应该注意下面两个重要点的地方时:由于赤道终年昼夜等长,所以赤道上各点都是6点日出,18点日落,即赤道与晨线的交点的地方时为6点,赤道与昏线的交点为18点。2.图示法当某地的地方时为12点时,其太阳高度也达到一天中的最大值,同时还是白天正午的时刻。在日照图中,昼半球正中间的经线就是直射点所在的经线———在侧视图中该经线往往位于昼半球的最外侧,在图1中过P的经线就是直射点所在的经线。在俯视图中该经线与太阳光线平行或重合。除春(秋)分日外,晨昏线总是与两条纬线相切,如图2,而切点的地方时有两种可能:或为12点或为0点,可以根据切点所在纬线的昼夜情况进一步判断———若切点所在的纬线位于夜半球,则该切点的经度就是直射点的经度;反之,切点就与直射点正相对,它们的经度和为180°,一个为东经,一个为西经。3.其它方法在昼半球,各地太阳高度角的分布规律是:以太阳直射点为圆心,各地的太阳高度角向四周呈同心圆状递减,因此,过同心圆圆心的经线就是直射点所在的经线。另外如下面的描述:某地的太阳高度达到一年中的最大值,或物体的影长为一年中的最小值时,就可以判断出直射点与该地在一条经线上。确定了直射点的经纬度后。我们可以进一步确定日期、季节、各地的地方时、昼夜长短及其它地理事物的分布变化情况。