太阳周日视运动模型
2023届高考地理三轮复习讲义太阳周日视运动
太阳周日视运动天球天空呈球形，这是有目共睹的。
众星列宿布满天空，对于这些极其遥远的天体，人眼无法辨别它们的相对远近，好像是等距的。
它们同观测者的关系，如同球面上的点同球心的关系。
既然天空看起来像个球面，人们就把广漠的宇宙当作球体看待，并把天体在天空中的视位置，当作它们的真实位置。
这对于那些无需考虑距离因素，如对时间、纬度的测定来说，带来极大的便利。
这样一个假想的球体，叫做天球。
天空的昼夜旋转说明，天球不但存在于地平之上，而且还有一半隐入地平之下。
人们所能直接观测到的地平之上的半个球形的天空，又被叫做天穹。
〔天穹有别于天球。
天球是整球，天穹是半球；天球是圆的，而天穹是扁的。
“天似穹庐，笼盖四野〞，我们日常所见的蔚蓝色的天空，其实是包围地球的大气层，沿地平方向，好像距离很遥远；沿天顶方向，距离较近。
〕天文上在定义天球时，规定了两个条件：一，天球的球心是观测者或地心；其次，天球的半径是任意的。
它包涵一切，不管天体如何遥远，总可以在天球上有它的投影。
这样，既成认天体事实上的距离悬殊；又可以利用天球上的视位置对于地球的等距性。
概括地说，天球就是以地心为球心，以任意远为半径的一个假想的球体〔图1—1〕，天文学用作表示天体视运动的帮助工具。
图1－1 天球示意图天球的半径是任意的，全部天体，不管多远，都可以在天球上有它们的投影以上所说是地心天球。
在说明地球或行星公转的时候，人们也使用以太阳中心为球心的天球，叫日心天球。
通常所说的天球，皆指地心天球。
天球上的位置为了确定一个地点在地球上的位置，人们设置地理坐标系；同理，为了确定天体在天球上的位置，需要设置天球坐标系。
地理坐标系和天球坐标系，都是球面坐标系。
在天文学上，依据不同的需要，使用不同的天球坐标系。
各种天球坐标系，有不同的特点。
但是，它们都有球面坐标系的共同特点。
这些特点是：——球面坐标系都有一个根本大圆，称为基圈。
例如，在地理坐标系中，赤道就是它的基圈。
——基圈上都有一个原点。
太阳周日视运动图解
太阳周日视运动图解一、太阳周日视运动图二、不同纬度两分两至日太阳视运动图1．赤道上两分两至日二、北回归线以北、北极圈以南三、北回归线上四、北极圈上五、夏至日北极圈内例1：下图表示某地一天中两个不同时刻太阳光线与地面的夹角，据此回答下列三题。
1．这一天，太阳直射点的纬度是（）°N °N °S °S2．该地的地理纬度是（）°N °N °S °S3．当太阳处在正北方上空时，国际标准时为20时，则该地的经度位置是（）°W °°E °六、北极点处太阳视运动图例2：下图为某科考队员在某地观测到的太阳高度日变化示意图，这一天他观察到的太阳在天空呈逆时针方向运行。
据此回答下面两题。
1.该科考队员所处的纬度位置是（）°S °N °S °N2.假设图示太阳高度为该地一年中的最大值，则（）A.地球上的热带范围将变大B.地球上温带范围将变小C.地球上有极昼极夜现象的范围将变小D.武汉（30°N）正午太阳高度的年变化幅度将变大七、南半球中纬度地区SN35°5°某地0 12 24 时刻太阳高度22°九、南极圈上夏至日（或南半球刚好出现极昼的地方，即该地纬线与晨昏圈相切）十、南极圈内视运动例3 下图表示某地点A 某日所观察到的太阳运行轨迹，其中箭头表示太阳运行方向，E 、W 、S 、N 分别表示东、西、南、北四个方向。
当太阳位于图中B 点时，北京时间为16点。
据此回答下面两题。
1.观察地点的地理坐标可能是（ BD ） °N ，120°W B. 60°N ，60°E °N ，120°W D. 70°N ，60°E2.该日，太阳升起的方向是（ B ）A.地平正北方向B. 地平东北方向C.地平东南方向D. 地平正东方向例4：右图为北半球冬至日不同纬度地区太阳高度的日变化曲线，图中各曲线对应的纬度分别是：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。
(重要)不同纬度二分二至太阳的周日视运动情况
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66º34¹；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66º34¹；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。
NS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）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86º34¹；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46º34¹；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。
太阳的周日视运动
南极
南天极
10°N
E
S 南天极
北天极
N
升
落
W
天顶
北天极
10°N 10°
北极
天北极
N
升
E
S
赤道
天赤道
南极
落
W
天南极
南天极
夏至日
两分日
冬至日
夏至日 两分日 冬至
北回归线上
S E
北天极
升 W 落 N
南天极
北回归线上
北天 极
天顶
升
E
N
落 W
S
夏至日
两分日
冬至日
南天 夏至
极
日 两分 日
冬
45°N
S
ห้องสมุดไป่ตู้
E 北天极 W 南天极
赤道上
天顶 升 北天极 N 落 W E S 南天极
夏至日
两分日
冬至日
太阳影子
总则 影子的方向：与太阳光线过来的方向相反 影子的长短：与太阳高度角成反比
正午日影长短：与正午太阳高度成反比。 正午日影方向：直射纬线以南——向南； 直 射纬线以北— —向北； 有极夜的地区正午 无日影。 半夜0点日影：出现在极昼地区。 半夜0点日影方向：北极附近地区朝正南 南极附近 地区朝正北
升 落
45°N 45°
天顶
极
N
N
夏 至
北
天
E S W
落
升
南 冬 日 至
天
极
夏至日
两分日
冬至日
日 两 分 日
北极圈上
北天极 N
E
W
S
南天极
北极圈上
北天
太阳周日视运动轨迹的绘制及计算
太阳周日视运动轨迹的绘制及计算洛阳市第十九中学（471000） 王安周本刊在2015年第17期发表《日出日落时间和方位的计算及太阳周日视运动轨迹示意图的制作方法》[1]，经过仔细阅读发现一些值得商榷的地方，比如日出太阳方位计算公式、赤道上日出方位、太阳周日视运动轨迹的绘制等。
以地面观测者为中心，太阳“东升西落”，24小时绕地轴并随天球旋转一周，其在天球上运行的轨迹称为太阳周日视运动(简称太阳周日圈)。
借助天球坐标体系，对其构成要素、特点和绘制方法进行量化分析，实现了对其运动轨迹路径图准确绘制。
一、太阳周日视运动轨迹探究地球仪地轴水平横放，固定粉笔垂直放于地球仪表面，拨动地球仪自转一周，记录留下痕迹；多次重复上述操作且更换粉笔颜色，观察留下的笔迹。
表明地球仅自转，不同季节太阳直射点运动轨迹均为平行于纬线圈的一系列圆圈，范围介于南北回归线之间（图1）。
图1 仅自转太阳直射点运动轨迹 图2太阳周日视运动在天球上的投影地心天球是以地球球心为中心，以无限大为半径，内表面分布着各种各样天体的假想球体。
为了研究方便，引入天球坐标体系，地球的地轴无限延伸与天球交点，分别为北天极和南天极，地球的赤道平面无限伸延与天球交线，就是天赤道[2]。
若以地面观察者为中心，观测者和太阳连线无限延长与天球的交点，若把一太阳日内这些交点用平滑曲线连接起来，就是太阳周日视运动的轨迹，其实质上就是一天中太阳直射点移动轨迹在天球上投影（图2）。
二、太阳周日视运动构成要素为了准确描绘太阳视运动的轨迹，假设观察点所在纬度为ϕ，太阳直射点所在纬度为δ，天球半径为R ，在图2基础上绘制图3a 、3b 、3c 。
图3a 表示北纬ϕ的地平圈上二分二至日太阳视运动轨迹分布图，图3b 为图3a 的侧视结构图，可以揭示不同季节太阳视运动在天球中的位置，图3c 为太阳视运动轨迹在地平圈上的立体图，更加清晰表示不同季节太阳在天球中的位置。
根据图3中信息，对太阳周日视运动的构成要素及其特点进行详细分析。
太阳的周日视运动ppt 湘教版
1、日出日落时太阳方位
太阳直射赤道（春秋分日）
正东升
正西落
太阳直射北半球（夏半年）
东北升
西北落
3月21日—9月23日：太阳直射北半球， 未出现极昼极夜的地方均东北方向日出；西 北方向日落。
北半球出现极昼的地方正北方向日出和日落。
太阳直射南半球（冬半年）
东南升
西南落
9月23日—3月21日：太阳直射南半球， 未出现极昼极夜的地方均东南方向日出；西 南方向日落。
日影判断
直射点纬度正午日 影缩短为零
一天中，正午日影 最短，日出日落时 （即晨昏线上）日影 最长。
课堂练习
2009年10月1日，天安门前的国旗影 子的变化 A A 西北—北--东北 长—短—长
B 东北—北—西北
C 西南—南—东南 D 东南—南—西南
长—短—长
短—长—短 短—长—短
B O
南半球出现极昼的地方正南方向日出和日落
正 午 太 阳 方 位 的 判 断
日出太阳方 位 夏至日 东北 两分日 正东 冬至日 东南
正午太阳 日落太阳方位 方位 正南 西北 正南 正西 正南 西南
40°N 地区两 分两至 日时的 太阳视 运动轨 迹图
特殊地区的太阳视运动
a.两极地区：
太阳半年不下落， 半年不升起。
B O
C A
此时日影朝北和朝南的地方是哪里？
直射点所在经线上，北回归线以北地区此时日 影朝北， 北回归线以南地区和经线OB段（包 括极点）日影朝南
下图为北半球甲乙两地某日“太阳视运动路线图”，圆 O为地平圈，箭头为太阳视运动方向，<1=<2=22º 。
4．甲地的地理纬度为 A．23º26’N D B．66º34’N C．22º N D．90º N
太阳周日视运动20200826
0时的太阳高度h
为13.5°
正午的太阳高度H
为33.5°
南
当地的纬度为80°
33.5°
13.5 ° 北
东
夏至日
极昼区的最小（子夜）太阳高度 +正午太阳高度=直射点纬度的2倍。
A δ
太阳直射点A的纬度为δ时，刚好出现极昼现象的地方B， 其纬度为（90°－δ），此点（B点）的正午太阳高度 H＝90°－AB两点的纬度差＝90°－[（90°－δ）－δ]=2δ。
结论：刚好出现极昼现象的地方，其正午太
阳高度角是直射点纬度的两倍。
极点太阳高度计算
N H
A δ
太阳直射点A的纬度为δ时，极点的正午太阳高度 H＝90°－AB两点的纬度差＝90°－（90°－δ）=δ。
正午（地方时12时）太阳位置： *直射点以北地区(除北极点)，正午 太阳位于正南方 *直射点以南地区(除南极点)，正午 太阳位于正北方
太阳视运动轨迹的绘制（40°N）
绘制步骤： 1.先画地平圈和天穹。 2.在地平圈上标出方位。 3.确定日出日落正午太阳方位。 4.连出太阳视运动轨迹并标明太 阳运动方向。
南半球各纬度的太阳视运动轨迹Biblioteka 夏 至 日二 分 日
冬 至 日
夏 至 日
二 分 日
冬 至 日
冬 二至 夏分日 至日 日
E N
W
SN
E
E
N
S
S
W
W
赤道
南回归线
南回归线——南极圈
冬至日
N
夏至日
N
h° h°
N
S
N
冬至日
E
二分日
SN
E
S
N 地平圈
太阳周日视运动(孝高)
2、北极点上太阳总在其正南方向，且物影总是指向正南方向； 南极点相反。
竹竿
物影 经线
极点
竹竿
物影
N
经线
经线
S
经线
S
S
N
N
如在北极出现极昼期间看太阳升落情况，太阳终日不落，而且 高度基本不变。
高度
H
极点
0
6 12 18 24 小时
例题 下图为某地某日太阳视运动路线图，当太阳位于视运动路线上 A点时，北京时间为6时，回答： 1此时，太阳直射点的地理坐标 230N 1500W 2此国家是
日出日落方向的判读： 太阳东升西落是地球自西向东自转的结果 二分日全球太阳东升西落 北半球夏半年时，全球太阳东北升西北落 南半球夏半年时，全球太阳东南升西南落 赤道上，每天东升西落 出现极昼的地区，正北/正南升，正北/正南落。 北回归线以北地区太阳最高时在正南， 南回归线以南地区太阳最高时在正北
七、太阳直射点位置的判读 如果太阳从东北升起西北落下，太阳直射点在北半球；如果太阳从东南升 起西南落下，太阳直射点在南半球；如果太阳从正东升起正西落下，太阳 直射点在赤道。 八、影子变化的判读 ⑴影长变化： ①日出时影长最长，之后缩短，正午时最短，之后变长，日落时达最长。 ②直射点上无影子。 N ⑵太阳周日运动与日影关系 ： W （以北半球为例） E W O S N O ①北半球冬半年（不包括赤道） E
S 0°~23°26′N 图11
N S 赤道 图12
N S
0°~23°26′S 图13
N
• 赤道上如图１２所示：春秋分日正午太阳高度为９０°，影 长为０；夏至日太阳由南向北照射，太阳高度最小，物体影 子最长；冬至日太阳由北向南照射，太阳高度最小，物体影 子最长。 • 赤道和北回归线之间地区如图１２所示：直射该地时太阳最 高，影长为０；冬至日这一天，太阳最低，物体影子最长且 朝向正北。夏至日，太阳高度介于冬至日和９０°之间，物 体影子大于０但短于冬至日的影长。 • 赤道和南回归线之间地区如图１３所示：直射该地时太阳最 高，影长为０；夏至日这一天，太阳最低，物体影子最长且 朝向正南。冬至日，太阳高度介于夏至日和９０°之间，物 体影子大于０但短于夏至日的影长。
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太阳周日视运动模型
作者：暂无
来源：《军事文摘·科学少年》 2016年第12期
◎文图中国科学院国家天文台郭红锋
同学们，以前我们给大家介绍过天体的视运动，你还记得吗？天体的视运动就是用眼睛看
到的天体的运动，这些运动主要是由地球自转与公转引起的。
今天，我们要给大家介绍的是太
阳的周日视运动。
由于地球每天自西向东自转一周，就造成了太阳每天早上从东方升起，晚上
又从西方落下的自然现象，这就是太阳的周日视运动啦！
太阳周日视运动的轨迹，与恒星视运动轨迹一样，也是垂直于地轴的圈。
但这个圈每天都
在变化，像螺旋线一样。
就正午太阳高度而言，冬至最低，然后一天天高起来，直到夏至达到
最高。
之后再一天天低下来，直到冬至达到最低。
同样地，日出日落的位置也是在冬至达到最
偏南，夏至达到最偏北，这样周而复始地变化。
以北京地区为例（北回归线以北，北纬40ｏ），太阳周日视运动的轨迹变化见图1。
此外，我们也可以在天文馆里看到不同纬度地区的太阳周日视运动轨迹变化模型，见图2。
不过，要知道天空是立体的，光靠想象或看平面的照片还不能使我们头脑里有很清楚的印象。
但是，我们可以仿照天文馆里的不同纬度地区的太阳周日视运动轨迹变化模型，自己动手
做一个简单的模型，它不仅可以活动，而且可以很方便地模拟不同纬度地区的太阳周日视运动
轨迹的变化。
这样的模型可以帮助我们理解每天看到的太阳视运动，还能帮助我们理解地球的
真运动呢！
怎么样？让我们开始动手实践吧！
一、准备材料
1. 一个淡颜色（最好透明）的气球；
2. 线、水彩笔；
3. 简易打气筒；
4. 10厘米宽、40厘米长的硬纸板。
二、制作方法
用硬纸板做一个纸环，便于安放气球。
用简易打气筒把气球打足气（或吹气）使气球形状近似球形（图3）。
用红色彩笔在气球的半球位置涂一圈，用粉色水彩笔在气球半球位置的两边各涂一圈（图4）；把涂好的气球放在纸环上，变换不同方向可以模拟不同地理纬度区域的太阳周日视运动轨迹变化。
例如图4可以模拟南北极区太阳周日视运动轨迹的变化，图5可以模拟中纬度地区太阳周日视运动轨迹的变化，图6可以模拟赤道地区太阳周日视运动轨迹的变化。