太阳视运动

太阳视运动 不同纬度二分二至太阳的周日视运动情况 每天在地球上看到的天体的东升西落现象，称为天体的周日视运动现象。太阳在一天中的东升西落，称为太阳的周日视运动。天体的周日视运动是由于地球绕地轴自转形成的。 随着季节的变化，不同纬度地区，太阳升落的方向及正午太阳高度的方位也在不断的变化。本文结合地平圈天球图讨论一年四季不同纬度(以北纬为例)太阳的周日视运动情况。 一、赤道地区二分二至太阳的周日视运动情况 2:春秋分(H=90º) 3:冬至 2 1:夏至 3 1 (H=66º34?) (H=66º34?) S N 图一:赤道上(0º) 从图一可以看出: 春秋分时，赤道上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º;正午时，太阳在正头顶，太阳高度达一天中最大值为90º;日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。 夏至时，赤道上，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正北方，太阳高度达一天中最大值为66º34?;日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0º。 冬至时，赤道上，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为66º34?;日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。 二、赤道与北回归线之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况(以20ºN为例) 2:春秋分(H=70º) 2 1 1:夏至 3:冬至 (H=86º34?) 3 (H=46º34?) 3 S N 图二:赤道与北回归线之间(20º) 从图二可以看出: 春秋分时，20ºN，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为70º;日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。 夏至时，20ºN，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正北方，太阳高度达一天中最大值为86º34?;日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0º。 冬至时，20ºN，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为46º34?;日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。 三、北回归线与北极圈之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况(以40ºN为例) 2:春秋分(H=50º) 1 2 1:夏至 3:冬至 (H=73º26?) (H=26º34?) 3 S N 图三:北回归线与北极圈之间(40º) 从图三可以看出: 春秋分时，40ºN，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为50º;日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。 夏至时，40ºN，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为73º26?;日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0º。 冬至时，40ºN，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为26º34?;日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。 四、北极圈上二分二至太阳的周日视运动情况 2:春秋分 1:夏至 (H=23º26?) (H=46º52?) 1 2 S N 图四:北极圈上(66º34?) 从图四可以看出: 春秋分时，北极圈上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为23º26?;日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。 夏至时，北极圈上，日出时，太阳位于正北方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为46º52?;日落时，太阳位于正北方，太阳高度为0º。 冬至时，北极圈上为极夜。 五、北极圈与北极点之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况(以80ºN为例) 2:春秋分 1:夏至 (H=10º) (H=33º26?) 1 2 S N 图五:北极圈与北极点之间(80º) 从图五可以看出: 春秋分时，80ºN，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º;正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为10º;日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。 夏至时，80ºN为极昼，太阳整日不落，太阳高度一天中最大值为33º26?，太阳高度一天中最小值为80—66º34?=13º26?。 冬至时，80ºN为极夜。 六、北极点上二分二至太阳的周日视运动情况 2:春秋分(H=0º) 1:夏至(H=23º26?) 1 2 S N 图六:北极点上(90º) 从图六可以看出: 春秋分时，北极点上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º;正午时，太阳在正南方地平线上，太阳高度为0º;日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。 夏至时，北极点上为极昼，太阳整日不落，太阳高度一天中最大值为23º26?，太阳高度一天中最小值为23º26?。 冬至时，北极点上为极夜。 总之:春秋分时，太阳直射在赤道上，晨昏线与经线圈重合，全球任何地方太阳均从正东方向升起，又从正西方向落下。正午太阳高度的方位却因纬度不同而有所变化。夏至时，太阳直射在北回归线上，全球任何地方(极昼极夜地区除外)太阳均从东北方向升起，又从西北方向落下。正午太阳高度的方位却因纬度不同而有所变化。冬至时，太阳直射在南回归线上，全球任何地方(极昼极夜地区除外)太阳均从东南方向升起，又从西南方向落下。正午太阳高度的方位却因纬度不同而有所变化。 全球全年太阳视运动轨迹图解析 很多人都对太阳视运动轨迹不是很清晰，它牵涉到影子朝向、太阳高度角以及地方时的计算等知识，所以为大家所关注，这里就对全球任何纬度上全年任何时刻太阳视运动一天之内的轨迹图进行比较详细的解析，希望对大家的理解有所帮助。同时如有不对之处请各位指正，不胜感激。 一、前提知识储备 太阳视运动轨迹跟太阳直射点的位置有直接的关系，所以要把太阳视运动轨迹弄清楚，首先要把教材上二分二至日太阳照射图弄明白。 NNN SSS图1图2图3 从上面三个图要清楚以下这些知识点: 1、与晨昏线相交的纬线上，日出日落时太阳高度角为零;反之没有与晨昏线相 交的纬线上，日出日落时太阳高度角不为零，如图1北极圈以北的纬线上， 图3南极圈以南的纬线上; 2、上面三个图既反映了地方时为12时的太阳高度角大小，也反映了地方时为0 时的太阳高度角大小;换个角度说，上面三个图既反映了地方时为12时的太 阳视方位，也反映了地方时为0时的太阳视方位。其中地方时为0时的太阳 视方位和太阳高度角对于在极昼范围以内的地方有意义; 3、有人有这样的误区“既然太阳光为平行光线，所以全球任何地点的太阳视方 位是相同的。”，这个观点错在没有考虑“地球表面为曲面”的因素。 图4图5 通过比较图4和图5，相信可以走出上面提到的误区。 二、把握三种情况六个区域 由于太阳视运动轨迹跟太阳直射点的关系，所以我们只分析太阳直射赤道、北半球、南半球这三种情况即可。 六个区域是根据太阳视运动轨迹的不同，把地球表面分为六个区域，分别是:赤道、直射点与刚好出现极昼的纬线圈之间(为了方便，以下简称极昼圈，反之简称极夜圈)、直射点与极夜圈之间、极昼圈、极昼圈与极点之间、极点。 1、太阳直射赤道时 此时除了南北极点外，全球太阳视运动轨迹图基本一样，差别在于正午时太阳高度角的大小不同。具体分析如下图: L1L3L2 天穹 W太阳高度0H190 H2地 平 面 SNO 24012618地方时 图7E图6 图6中曲线L1~L3就是太阳视运动日轨迹:除南北极点的任何地方，太阳从正东升起，正西落下。曲线L1代表赤道上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在头顶，太阳高度角为90度，在图7中为曲线H1;曲线L2代表赤道与南极点之间纬线上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在正北，太阳高度角小于90度;曲线L3代表赤道与北极点之间纬线上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在正南，太阳高度角小于90度。 此时南北极点太阳始终位于地平线上，太阳高度角一直为零。 2、太阳直射北半球时 L1L3 天穹 L4L2 太阳高度W0H190 L5 地 平 面H2 H3SNOH4 01261824地方时 图9 E图8 ? 赤道上太阳视运动轨迹如图8曲线L1，东北日出，西北日落，正午时太阳位 于正北; ? 直射点与极昼圈之间太阳视运动轨迹如图8曲线L3，东北日出，西北日落， 正午时太阳位于正南; ? 直射点与极夜圈之间太阳视运动轨迹如图8曲线L2，东北日出，西北日落， 正午时太阳位于正北; ? 极昼圈上太阳视运动轨迹如图8曲线L5; ? 极昼圈与极点之间太阳视运动轨迹如图8曲线L4; ? 极点的太阳视运动轨迹为一个点，始终位于正南方的高空，几乎没有起落的 变化，如图9直线H4。 3、太阳直射南半球(情况与太阳直射北半球类似) L1L3 天穹 L4L2太阳高度E0H190 L5 H2地 平 面 H3NSH4O 01261824地方时 W ? 赤道上太阳视运动轨迹如图10曲线L1，日出东南，日落西南，正午时太阳 位于正南; ? 直射点与极昼圈之间太阳视运动轨迹如图10曲线L3，东南日出，西南日落， 正午时太阳位于正北; ? 直射点与极夜圈之间太阳视运动轨迹如图10曲线L2，东南日出，西南日落， 正午时太阳位于正南; ? 极昼圈上太阳视运动轨迹如图10曲线L5; ? 极昼圈与极点之间太阳视运动轨迹如图10曲线L4; ? 极点的太阳视运动轨迹为一个点，始终位于正北方的高空，几乎没有起落的 变化，如图11直线H4。 注: 1、从刚好出现极昼现象的纬线(简称极昼圈)开始，到极点的范围内(包括极昼圈，不包括极点)，没有真正意义上的日出、日落，日出即日落，日落即日出。而且都是正北(北半球)或正南(南半球)日出日落(一天之内太阳高度角最小)，正午时(一天之内太阳高度角最大)太阳位于正南(北半球)或正北(南半球)。同时这个范围内(不包括极昼圈，包括极点)一天之内太阳高度角的变化不再是从零开始。 2、太阳直射北半球时，除了一个地点——北极点和两个时刻——有极昼现象的日出日落时刻外，北半球在一天之内的太阳视运动轨迹为:(以下时间均为地方时)6时以前位于东北方，6时位于正东方，6时~12时位于东南方，12时~18时位于西南方，18时位于正西方，18时以后位于西北方。 3、太阳直射南半球时，除了一个地点——南极点和两个时刻——有极昼现象的日出日落时刻外，南半球在一天之内的太阳视运动轨迹为:(以下时间均为地方时)6时以前位于东南方，6时位于正东方，6时~12时位于东北方，12时~18时位于西北方，18时位于正西方，18时以后位于西南方。