《太阳周日视运动轨迹图的画法及应用》小专题

《太阳周日视运动轨迹图的画法及应用》小专题太阳直射点在南北回归线之间做周年回归运动，从而引起地球上不同地点每日太阳高度的变化，表现在太阳在天空中的视位置和每日划过的视轨迹的周年变化，由于地球的自转，每日太阳都是东升西落，高度角是由零（晨线上）变到最大（正午），再变到零（昏线上）。可以得出结论：6月22日太阳升起的位置最北，12月22日位置最南，3月21日和9月23日居中。现在以夏至日（6月22日）时，北京为例介绍太阳周日视运动轨迹图画法。要画好太阳周日视运动轨迹图，需进行以下几个步骤：步骤1、确定所在观测点的位置和方向：如图1：P点为北京的地理位置（116ºE，40ºN），N、S、W、E分别表示地平圈的北、南、西、东四个方向。NSEWP图1步骤2、确定日出点位置和日落点位置：夏至日时，太阳直射点在北半球，此时北京，太阳应是东北升，西北落。如图2：α=β=23º26’，即日出、日落的偏角（α=β）为当日太阳直射点的纬度。春秋分日太阳直射赤道，太阳光线平行于所有纬线圈平面，太阳在地球赤道上空运动，我们看到太阳从正东升起，至正西落下；夏至，太阳直射北回归线，太阳光线与纬线圈面成23º26’的夹角，太阳从东北升起到西北落下；日出、日落的位置东（西）偏北23º26’；冬至，太阳直射南回归线，太阳光线与纬线圈面成23º26’的夹角，太阳从东南升起到西南落下；日出、日落的位置东（西）偏南23º26’；其他时间依此类推。NSEWP1A3A图2日出点位置和日落点位置归纳如下：北半球日出点和日落点位置日期昼长（小时）日出点日落点春分日——秋分日12t24东北西北t=24正北正北春、秋分日t=12正东正西秋分日——春分日0t12东南西南t=0正南正南南半球日出点位置和日落点位置（北半球节气）日期昼长（小时）日出点日落点春分日——秋分日0t12东北西北t=0正北正北春、秋分日t=12正东正西秋分日——春分日12t24东南西南t=24正南正南赤道上日出点和日落点位置日期昼长（小时）日出日落全年t=12正东正西步骤3、确定观测点的的昼夜长短情况：夏至日为北半球的夏半年，北京是昼长夜短，参考人教版《高中地理》必修本上册1.6节插图，可得北京（40ºN）这一天的白昼长达14小时51分，进而可估算出北京在夏至日这天大致4：35日出，19：25日落。白昼长于黑夜，在太阳周日视运动轨迹图上，表现为太阳在天空中停留的弧线长。如图3所示：地平线上A1—A2—A3所构成的弧线要比在地平线以下的弧线长。NSEWP1A3A4:3519:2512:00A2图3步骤4、确点正午太阳高度角的大小：根据公式：H=090，计算出北京在夏至日时的太阳高度角为73º26’。如图所示：γ=H=73º26’NSEWP1A3A4:3519:2512:00A2图4至此，北京在夏至这天的太阳周日视运动轨迹图已绘出，同理可分析北京在冬至日，春秋分时的情况。根据图4所示的太阳周日运动轨迹。此时，显然可从图中看出A1处时，太阳从东偏北方向升起，A3处时太阳从西偏北方向落下。从A1处开始，太阳视运动方位渐趋偏南，A2时位于正南方，太阳视运动方位渐趋偏北，直至A3。用日影图可表示如5。图5图4和图5中涉及到近年高考地理复习中常出现的两类问题：太阳方位和日影日运动问题，掌握好太阳周日视运动的轨迹图的画法，可以让学生从充分理解这两类问题的根源所在。现举实例说明：例1、科学家于12月18日，在a地(62ºS，59ºW）进行科学考察，若在a地观察太阳，观察时间（当地时间）与太阳所在方向组合正确的是（）Ａ、３：００东北方Ｂ、８：００西南方Ｃ、１５：００西北方Ｄ、１９：００东南方[解析]：例1中，a地位于南半球高纬度，此时a地昼长大于夜，故当地3时太阳位于东南方，8时位于东北方，12时位于正北方，15时位于西北方，19时位于西南方。答案C。例２、如图为某地某日某时段内的杆影轨迹示意图，Ｏ为立杆处，虚线为杆影，曲线为杆影端点轨迹。据此回答：北东南西地平圈A1立杆点A3A2········SN①②③④1234北南西东１．１——４四个杆影中最接近日出时段的是（）Ａ、１Ｂ、２Ｃ、３Ｄ、４２．该地可能是下列城市中的（）Ａ、堪培拉Ｂ、圣地亚哥Ｃ、开普敦Ｄ、巴黎[解析]：第1小题中杆影2位于西北方向且影子最长，故最接近日出。第2小题中，日出为东南方向，日落为西南方向，说明太阳直射点位于南半球，图示弧线长度反应了太阳在地平线上停留的时间较短，说明此时该地昼短夜长，因此选一北半球城市，答案D。巩固练习：下图是在澳大利亚新南威尔士州的米尔迪拉市（约34°S,143°E）建造的太阳能热力塔式发电站。它由200面大镜子和一个大铁塔组成，镜子聚焦，将太阳光反射至塔上，塔内产生的热量与天然气、水混合后发电，英才便形成了太阳能热发电，发电容量高达20万千瓦。而塔底镜子的数量还可以根据所需太阳能的多少随时进行调整。据此完成1—3题。1．右图中能正确表示米尔迪拉市六月份太阳升落视运动路径的是A．①B．②C．③D．④2．200面大镜子中朝北的镜面，在春分日时与地面的倾角最好是A．34°B．23°26′C．57°26′D．56°3．在该地建太阳能电站的区位条件是①位于热带沙漠气候区，太阳辐射强②位于热带草原气候区，晴天较多③地处墨累达令盆地，水源有保证④靠近该国东南部，能源市场需求量大A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④参考答案：1D．2A．3B