太陽周日視運動的重難點突破

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摘 要：太陽周日視運動是教學的難點，在新課程標準的要求下，從周日視運動的認識誤區(qū)出發(fā)，運用特例進行剖析，總結太陽周日視運動的變化規(guī)律；以北半球為例，對不同地區(qū)的太陽高度日變化和太陽視運動軌跡的規(guī)律進行總結。

關鍵詞：太陽周日視運動；規(guī)律；太陽高度日變化；太陽視運動軌跡

太陽周日視運動是指以一個太陽日為周期的自東向西（與地球自轉方向相反）的“巡天”運動。高中地理教材對于太陽周日視運動幾乎是空白的，而這部分內容在近幾年的高考中頻繁出現，例如2012年福建文綜第8題求日照竿影的朝向；大綱全國卷第7題求日出和日落方向；安徽卷文綜第30題求安徽省某平原為充分利用樹蔭遮陽，6月某日16：00-16：45該校某班同學上體育課的最佳場地；2011年上海高考地理第44～46題有關太陽周日視運動的綜合題；2010年全國文綜第10題關于北極科考黃河站的日落方向，2009年天津文綜第5題北極極晝現象太陽日出日落的時間和方位。這些都充分說明太陽周日視運動在高考中有一定的地位，所以在高三地理復習中太陽周日視運動不可或缺。對于大多數高中學生而言，由于缺乏足夠的空間想象能力，對太陽周日視運動難以理解，我在長時間的摸索和做了大量相關高考試題的基礎上，將太陽周日視運動的規(guī)律總結如下：

一、太陽周日視運動的認識

1.認識誤區(qū)

誤區(qū)一：人們通常認為太陽東升西落，習慣把日出地平圈的一點代表東方，日落地平圈的一點代表西方。然而，在同一緯度地區(qū)不同日期，或同一日期的不同緯度地區(qū)，太陽在地平圈上的升落位置存在很大的差異。

誤區(qū)二：即使我們知道太陽的升落有位置變化，也會出現以下的認識誤區(qū)，認為在太陽直射的緯線上，太陽正東升起，正西落下；在太陽直射點以北的地區(qū)，太陽東南升起，西南落下；太陽直射點以南的地區(qū)，太陽東北升起，西北落下。從而得出結論：北回歸線以北地區(qū)，全年太陽東南升起，西南落下；南回歸線以南地區(qū)，全年太陽東北升起，西北落下。這些與現實的太陽周日視運動不相符合。

2.特例剖析

在進行特例分析之前，光照圖的基本常識必須清楚。緯線指示的是東西方向，晨昏線總是與太陽光線垂直，太陽光線是平行光線，過球心作與晨昏線垂直的線，即確定太陽直射點位置及直射點的太陽光線。本文提到的夏至日、冬至日、春秋分日是根據北半球的節(jié)氣來劃分的。

我們都知道，在晨昏線上太陽高度角為0度，可以表示日出、日落的方位和時間。從圖1、2、3中可以看出，夏至日、冬至日太陽光線的方向與緯線方向并不平行，而是呈一定的夾角，也就是說太陽升落方位并不與緯線平行，不是正東和正西方位，夏至日偏北升落；冬至日偏南升落；春、秋分日太陽光線與緯線平行，正東升正西落。

如圖1夏至日太陽直射圖，判斷A、C、E三點的太陽升落方向。在晨線上作A、C、E三點的太陽光線，確定B、D、F分別在A、C、E三點的東北方，說明夏至日太陽從東北方位升起。同理，在昏線上作A、C、E三點的太陽光線，確定B、D、F分別在A、C、E的西北方，說明夏至日太陽從西北落下。同理即可證明冬至日全球太陽東南升起西南落下。春秋分日全球正東升起正西落下。

3.太陽周日視運動的變化規(guī)律

通過以上分析，得出太陽周日視運動變化的兩個規(guī)律：

規(guī)律一：太陽的升落偏移位置與直射點的南北半球位置有關：

①太陽直射北半球，全球（極晝極夜區(qū)域除外）太陽從東偏北升起，西偏北落下（東北升、西北落）；北半球極晝區(qū)域正北升，正北落。

②太陽直射南半球，全球（極晝極夜區(qū)域除外）太陽從東偏南升起，西偏南落下（東南升、西南落）；南半球極晝區(qū)域正南升，正南落。

③太陽直射赤道（春秋分日），全球太陽從正東升起，正西落下。

這個規(guī)律不用考慮地面觀測者的緯度位置與太陽直射點的相對位置。

規(guī)律二：正午時，太陽的位置

①直射點所在地區(qū)，太陽在頭頂正上方；

②直射點以北地區(qū)，太陽在正南。因此，北回歸線以北的地區(qū)都在正南。

③直射點以南地區(qū)，太陽在正北。因此，南回歸線以南的地區(qū)都在正北。

二、太陽視運動軌跡圖的判讀

太陽視運動軌跡圖是以觀測點為中心，目視太陽在天球上運行所形成的軌跡示意圖。它能直觀地反映出某地全年正午太陽高度、晝夜長短的變化，也能反映出某地全年日出日落方位、正午太陽方位的變化，有助于師生從整體上把握地球在運動過程中產生的地理現象。

1.地平圈上的方向判讀

在判讀太陽視運動軌跡圖之前，首先對地平圈上的方向進行判讀，根據地圖方向的一般規(guī)律“上北下南，左西右東”定向，利用太陽的升落方位判斷東西方向，根據正午太陽上中天的方位判斷南北方向。圖4描述了40°N地區(qū)二分二至日正午太陽高度和晝夜長短的情況、日出日落的時間以及正午太陽的方位全年都在正南方向。

2.影子變化的判讀

在做題的過程中，經常碰到影子長短和影子方位的試題，這些題的實質是考查太陽的視運動。現將影子的變化規(guī)律總結如下：

（1）影長日變化、年變化

①影長日變化：日出時影子最長，之后縮短，正午時最短，之后變長，日落時達最長。②一年內正午影長變化：隨正午太陽高度而變化，正午太陽高度最大時，正午影子最短；正午太陽高度最小時，正午影子最長。

（2）影子方向判讀

影子方向與太陽方位相反，所以正午時刻影子方向利用正午太陽方位判斷，日出日落時刻影子利用日出日落太陽方位，上午和下午利用中間方位判斷。

三、不同地區(qū)的太陽視運動軌跡（以北半球為例）

1.北極點的太陽高度日變化和太陽視運動軌跡。在北極點上看太陽，太陽在地平圈以上做圓周運動，表現為不升不落。這是因為一天中北極點離太陽的距離都相等，太陽高度在坐標圖上呈一條直線。春秋分日時，太陽高度為0°；夏至日時，北極點上為極晝，太陽整日不落，太陽高度為一年中最大值23°26′。如：若太陽直射22° N，則北極點上看到的太陽高度為22°；反之，北極點上看到的太陽高度為22°，則可推知太陽直射22° N。因此可以推出以下兩個結論：①極點上，極晝期太陽高度在0°～23°26′之間變化。②極點上所見的太陽高度與相同半球太陽直射的緯度相等。

2.北極圈至北極點之間處于極晝期的地區(qū)（除該日剛開始極晝的地點），以80° N為例，太陽高度日變化特點是一天中太陽都在地平線以上，非極點地區(qū)表現為斜升斜落，一天中最小的太陽高度大于0°；這些地點中最大的正午太陽高度小于46°52′（非北極圈）；正午太陽在正南方向。

3.該日剛開始出現極晝的地區(qū)（北極圈至北極點之間的地區(qū)），以66°34′N（北極圈）為例，這些地區(qū)總是0時日出，24時日落。這些地區(qū)中最大的正午太陽高度為46°52′，且有兩個規(guī)律很實用：

①當地緯度與該日太陽直射緯度互余（夏至日太陽直射23°26′N，剛開始出現極晝的緯度是66°34′N；太陽直射20°N，剛開始出現極晝的緯度是70°N）；②該點的正午太陽高度是直射點緯度的2倍（夏至日太陽直射23°26′N，北極圈66°34′N的正午太陽高度是23°26′的2倍即46°52′；當太陽直射20°N時，70°N的正午太陽高度是40°）。太陽周日視運動的規(guī)律：太陽從正北方向升起，正北方向落下，正午太陽在正南方向。

4.北回歸線與北極圈之間的地區(qū)，這些地區(qū)最大的正午太陽高度小于90°。以40° N為例，處于夏半年的地區(qū)（非極晝區(qū)、非直射地點）：6時以前日出，18時以后日落，太陽從東北升起，西北落下；處于冬半年的地點（非極夜區(qū)）：6時以后日出，18時以前日落，太陽從東南升起，西南落下。全年正午太陽都在正南方向。

5.太陽直射點上的太陽高度日變化和太陽視運動軌跡。太陽直射點上的太陽高度日變化特點是日出日落的太陽高度為0°，正午的太陽高度為90°。除赤道地區(qū)以外，其他有太陽直射的地區(qū)在6時以前日出，18時以后日落。以20°N為例，太陽從東北升起，西北落下，正午時太陽在正上方。

6.赤道地區(qū)的太陽高度日變化和太陽視運動軌跡。赤道上因全年晝夜等長，所以總是6時日出、18時日落，一年中，正午太陽高度在90°至66°34′間變化。太陽直射北半球，太陽東北升起、西北落下，正午太陽在正北；太陽直射南半球，太陽從東南升起、西南落下，正午太陽在正南；太陽直射赤道（春秋分日），太陽從正東升起，正西落下，正午太陽在頭頂正上方。

參考文獻：

[1]王毅軍.太陽周日視運動規(guī)律的幾何學剖析.福建教育學院學校，2007（3）.

[2]馮丹.關于周日視運動的論壇.中學地理教學參考，2007（7）.

（作者單位 廣東省東莞市東華高級中學）