极昼区太阳周日视运动规律探析
太阳视运动规律及判读-最新年文档
太阳视运动规律及判读、太阳视运动图的作法1.画出观测地的地平圈，用椭圆形表示。
2.画出天穹，用弧线表示。
3.在地平圈上标出东南西北方向（为了更好的示意太阳出没方位，通常将南北方位标在左右两侧），地平圈方位是顺时针旋转。
4.标出东南西北方位的地方时（由于正午和子夜的地方时分别为12：00 和24：00，所以正东和正西方位地方时分别为6：00和18：00）。
5.在地平圈上标出日出、日落及正午时的太阳，用平滑弧线连接三点即太阳视运动轨迹。
6.在视运动轨迹上用箭头示意日出和日落（偏东方位日出，偏西方位日落）。
二、太阳视运动规律1.太阳出没的方位（除极昼区外）。
规律1—1：二分日太阳出没方位：日出正东，日落正西（如图2）规律1—2：夏至日太阳出没方位：日出东北，日落西北（如图3）规律1—3：冬至日太阳出没方位：日出东南，日落西南2. 正午太阳的方位。
正午太阳的位置一定位于正南、 正北或天顶， 这取决于太阳 直射纬度与观测点纬度。
直射点偏南，正午太阳则偏南；直射点 偏北，正午太阳偏北；如果太阳直射，则正午太阳于天顶。
规律 2：北回归线以北各地，一年中正午太阳始终于正南方位；南回归线以南各地，一年中正午太阳始终于正北方位；南北 回归线之间及线上各地， 一年中正午太阳可能于正北、 正南和天顶，要看直射纬度与观察者所处的纬度而定（以20°N 为例，如 图 5）：20° N — 23° 26'N 时，正午太阳于正北;观察到的太阳周日视运动， 基本上是沿着地平圈上方运动， 这时 的地平圈同时也可作为时间圈。
北极附近地区极昼时，子夜太阳位于正北方向，位置最低;过了子夜，太阳开始升起，到 6：00 到达正东方向;继续升高， 正午 12：00 位于正南方向;然后开始偏西下落，到18：00 到达 正西方向;继续下落，到子夜 24：00 回到最低。
规律 3—1：北极附近地区极昼时，太阳是正北升起，正北落下;北极点的太阳视运动轨迹与地平圈平行（如下图所示）， 直射点于直射 20°N 纬线时，正午太阳于天顶; 直射点于 20° N — 23° 26'S 时，正午太阳于正南。
太阳周日视运动
• D 开普敦（34°，18°E）夜色深沉
• 12.次日泰山站 A.日出正南 C.白昼变短
B.太阳高度变大 D.极昼即将开始
(2014海南卷)某纬度φ的正午太阳高度H＝90°－|φ－Δ|， 其中Δ为太阳直射点纬度，夏半年取正值，冬半年取负值。 图5示意某地北京时间18时的太阳位置。据此完成12—13 题。
④北回归线上，正午太阳有两种 情况：天顶（太阳直射）和正南 （太阳南射）；
⑤南回归线上，正午太阳有两种 情况：天顶（太阳直射）和正北 （太阳北射）；
3、太阳周日视运动图的绘制：
以40°N观察到的为例： 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。
（2014安徽卷）图9为我国考队在北极点放置中国结时拍摄的照片。 读图完成29-30题。
29.该照片拍摄日期、拍摄者或中国结影子的方位是 A. 3月21日、中国结影子指向正南 B. 6月22日、拍摄者位于中国结东南 C. 8月20日、拍摄者位于中国结正南 D. 8月6日、中国结影子指向东北
【答案】C 【解析】图中中国结位置在北极点上，拍摄者和中国结的 影子都应该在中国结的正南面；3月21日，晨昏线应经过 北极点。选项C正确。
（1）据图4判断，四地中昼夜长短变化幅度最大的是 C
A．①
B．②
C．③ D．④
（2）图5为某地二至日影子的日变化示意图，最有可能
对 应图4中的点是 B
A．①
B．②
C．③ D．④
Ｂ
E
N
S
A
W
三、太阳周日视运动的规律:
1、影响太阳视运动轨迹的因素: ⑴当地纬度 ⑵季节
极昼区太阳周日视运动规律探析
极昼区太阳周日视运动规律探析极昼区，即出现太阳终日不落现象的地区。
在同一个太阳日内，极昼区内不同纬度地点尽管都有极昼现象，但它们的太阳高度（角）日变化及其太阳周日视运动轨迹却迥然不同。
对于该问题的认识，学生大都模糊不清，下面分类图示例析如下。
一.南、北极点太阳周日视运动状况每年春分（3月21日前后）至秋分（9月23日前后），阳光直射北半球，为北极点极昼期；秋分至次年春分，阳光直射南半球，则为南极点极昼期。
由于南、北极点位于地球自转轴上，其角速度和线速度为0，因此，当其处于极昼期时，全天24小时太阳高度角为恒值（不变），并且其太阳高度的大小取决于阳光直射点的纬度。
运用正午太阳高度的计算公式（h＝90°－（90°－直射点的纬度）），可推知h＝直射点所在的纬度数,即极点太阳高度角的大小恰好等于阳光直射点的纬度。
例如，当阳光直射20°N时，北极点全天太阳高度角为20°；又如，当阳光直射20°S时，南极点太阳高度角终日为20°。
由于阳光直射点以回归年为单位在南北回归线之间来回移动，故南、北极点在其极昼期内的太阳高度变化范围为（0°，23°26′]。
当阳光某日直射南、北纬h°时，南、北极点太阳高度角的日变化曲线及其视运动轨迹，如图1、图2（南极点图）和图3（北极点图）所示。
提示：①太阳周日视运动是地球自转的结果，其移动方向与地球自转方向相反；在北半球地平圈上看来，太阳视运动表现为顺时针方向，而南半球则为逆时针方向。
②北极点为地球最北端，其四面八方均为南方；南极点为地球最南端，其四面八方为北方。
③阳光直射赤道时（二分日），南、北极点太阳高度终日为0°，该日太阳沿地平线移动，此现象不属极昼现象。
④阳光直射点南北移动的日内变化忽略不计，同纬度地点太阳视运动轨迹相同。
例1 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。
太阳周日视运动
北极圈
图6
正午太阳方位： 太阳直射点以北的地区，正午太阳 位于正南方； 太阳直射点以南的地区，正午太阳 位于正北方； 太阳直射点所在地区，正午太阳位 于正上方。
二、判读
2、正午太阳高度
H=90-纬距
3、昼长问题
当地平面之上的视运动轨迹为一优 弧时，该地昼长夜短，反之则昼短 夜长。
注意：同一地区不同时间段的 太阳周日视运动图都是平行轨 迹
理解太阳周日视运动
象山二中 史济成
一、基本概念
天球：它以观测者（或地心）为中心，以 无限长为半径，所有天体都投影在这个大 圆球的球面上，我们称这个球面为天球。 天轴：是地轴的延伸 天极：天轴与天球的两个交点，叫天极， 天轴通过地球北极点延伸与天球相交的点 叫北天极，通过地球南极点延伸与天球相 交的点叫南天极。 天顶、天底：当人站在地面上某一地点时， 他的头顶方向沿铅垂线延伸与天球相交的 点叫天顶；脚底方向沿铅垂线延伸与天球 的交点叫天底； 地平圈：垂直于天顶和天底连线并过天球 中心的平面叫地平面；它与天球相交于一 个大圆，这个大圆叫地平圈。
一、基本概念
(1)Ａ点为观察地点，Ｂ点为天 顶 (2)NESW形成地平圈，并分别北、 东、南、西四个方向。 (3)图中的平行线为太阳视运动 轨迹
二、判读
1、太阳方位
日出和日落太阳方位： 直射点在赤道上，全球正东升，正 西落。 直射点在北半球，全球（除极昼和 极夜处外）东北升，西北落。 直射点在南半球，全球（除极昼和 极夜处外）东南升，西南落。 极昼地区为：正北或正南升落
夏 至 日 二 分 日 冬 至 日 E S W N W S N 夏 至 日 二 分 日 冬 至 日 夏 至 日
二 分 日
冬 至 日
E N
太阳视运动解析
太阳的周日视运动由于地球每天自西向东自转，太阳相对地球而言，是自东向西运动的东升西落，这就叫太阳的周日视运动（如下图）。
但由于不同地区、不同季节，太阳的周日视运动有些差异，甚至是完全不同。
一、周日视运动图的一些概念如上图：圆心：是以观察者为圆心；所在平面为地平面。
方位：符合上北下南左西右东的原则，故我们只需确定某一个方位，其余的方位也应是确定（如根据太阳升起的方位—东、落下的方位—西、正午太阳的方位—北半球一般在南，南半球一般在北）。
天顶：观察者的头顶（即图中的Z点）上中天：过Z点的圆周的地平面以上部分，地方时为12时即正午时太阳上中天。
下中天：与上中天对应的地平面以下部分，地方时为子夜24时（或0时）。
太阳的特殊位置：1—日出；2—上中天；3—日落；4—下中天。
正午太阳高度：太阳上中天时，太阳与观察者的连线与地平面所成的夹角，即图中的∠H。
昼夜长短：太阳的周日视运动圈（即图中的1—2—3—4—1）以地平面为界，分为两部分，地平面以上部分可代表白昼长，地平面以下部分可代表黑夜长，在一天24小时的前提下，根据两者各自所占的比例可确定观察者当地此时的昼夜长短情况。
二、周日视运动圈的特征一年中的周日视运动圈我们可认为它们是互相平行的。
故一般题目中只讨论二分二至的三个视运动圈（可根据正午太阳高度角大小或昼夜长短情况区分）。
一年中所有的周日视运动圈均在二至日两个视运动圈之间，其中二分日日出必然在正东方地平面上，日落必然在正西方地平面上。
三、常见的各种周日视运动图一般的周日视运动图如果在二至日两个周日视运动圈之间包括天顶位置，表明该地位于回归线以内。
赤道的特征是周日视运动图垂直于地平面；赤道至北回归线之间地区的周日视运动圈的特征是太阳上中天的部分天顶以南部分多于天顶以北部分；赤道至南回归线之间地区的周日视运动圈的特征是太阳上中天的部分天顶以北部分多于天顶以南部分。
如果太阳上中天的部分全部位于天顶以南（如下图），则表明当地位于北回归线以北地区；相反，如果太阳上中天的部分全部位于天顶以北，则表明当地位于南回归线以南地区。
太阳周日视运动规律探析
太阳周日视运动规律探析杭州高级中学吕昳2016.11.17 一．复习南北温带地区太阳周日视运动状况例1．读我国某地二分二至日图回答：（1）该地的纬度是。
（2）该地夏至日的昼长为。
（3）该地夏至日日出时旗杆影子的方向朝，正午的影子朝；冬至日15点的影子方向朝，正午的影子朝。
例2．在国际日期变更线附近，一架飞机由a沿某一纬线向b飞，在a地为12月31日10时正，到达地上空花了2分钟时间，则b地时刻为；若飞机沿a过b继续绕地球飞行一周，飞行员看到的二次日出周期（大于、小于、等于）一个太阳日。
例3．作图题：（1）作我国杭州（30°N）二分二至日的太阳周日视运动图（2）作澳大利亚悉尼（33°S）二分二至日的太阳周日视运动图二．南、北极点太阳周日视运动状况例题：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。
（1）该科考队员所处的纬度位置是；（2）假设图示太阳高度为该地一年中的最大值，则地球上的热带范围将；温带范围将；有极昼极夜现象的范围将；（变大、变小、不变）（3）假设图示太阳高度为该地一年中的最大值，杭州（30°N）正午太阳高度的年内变化值是。
三．极昼圈上太阳周日视运动状况例1：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。
（1）当太阳位于图中B点时，北京时间为16点。
观察地点的地理坐标可能是；（2）该日，太阳升起的时刻是；太阳升起的方向是地平方向。
图2地平圈图30 12 24 时刻h图1SW 地平圈图5SW图6W0 12 24 时刻222h0 12 24 时刻图4例2：读某半球甲乙两地某日“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＝22°， 甲乙两地位于 （南、北半球），丙的地平方向是 ， 甲地的地理纬度为 ， 乙地的正午太阳高度为 。
极昼期间太阳的周日视运动规律简析
极昼期间太阳的周日视运动规律简析
余培海
【期刊名称】《试题与研究(教学论坛)》
【年(卷),期】2010(000)006
【摘要】@@ 两极地区极昼期间一天24小时都能见到太阳,但太阳在天空中并不是不动的,而是随地球自转进行周日运动.极昼期间太阳周日视运动(简称太阳周日运动)有如下几个特点:
【总页数】1页(P38)
【作者】余培海
【作者单位】河南省中牟一高
【正文语种】中文
【中图分类】P1
【相关文献】
1.“太阳周日视运动图”与“日太阳高度变化图”的判读 [J], 刘丹
2.“太阳周日视运动图”与“日太阳高度变化图”的判读 [J], 刘丹
3.太阳周日视运动规律的几何学剖析 [J], 王毅军
4.运用球面三角知识量化太阳周日视运动规律 [J], 章雄伟;张更容
5.运用球面三角知识量化太阳周日视运动规律 [J], 章雄伟;张更容
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极昼区的太阳视运动特点
极昼区的太阳视运动特点极昼区，即出现太阳终日（24小时）不落现象的地区。
在同一个太阳日内，极昼区内不同纬度地点虽然都有极昼现象，但它们的太阳高度（角）日变化及其太阳周日视运动轨迹却迥然不同。
对于极昼区内太阳视运动问题的阐释，教师感觉难讲，学生也大都不明，下面分类图示例析如下，请参考。
一、南、北极点太阳周日视运动特点24h15°S°26′。
察到的太阳在天空呈逆时针方向运行。
据此回答下面（1）—（2）题。
（1）该科考队员所处的纬度位置是（?? ）A.68°S??B.68°N??C.90°S? ?D.90°N（2）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.濮阳（纬度约为36°N）正午太阳高度的年变化幅度将变大【解析】第（1）题，地球上太阳高度整日不变的只有极点。
极昼期间，北极点观察到的太阳视运动方向为逆时针方向；南极点观察到的太阳视运动方向为顺时针方向。
故第（1）题D项正确。
第（2）题，北极点极昼期间，每日的太阳高度与阳光直射点的纬度数相等，其大小随直射点的南北移动而变化。
若此日南极点的太阳高度（23°262）题C变小。
【21日24显然，冬至或夏至时极昼圈上的正午太阳高度达到一年内的最大值，即46°52′。
当阳光某日直射南、北纬h°时，极昼圈（其纬度为南、北纬（90°－h°））上某地点太阳高度的日变化曲线及其视运动轨迹，如图4、图5、图6所示。
图示说明：①北半球极昼圈上，太阳日出（0时）、日落（24时）于正北方，并且人的视线越过北极点看到日出、日落；正午（地方时12时）太阳位于正南方。
②南半球极昼圈上，太阳日出（0时）、日落（24时）于正南方，并且人的视线越过南极点看到日出、日落；正午（地方时12时）太阳位于正北方。
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极昼区太阳周日视运动规律探析
极昼区，即出现太阳终日不落现象的地区。
在同一个太阳日内，极昼区内不同纬度地点尽管都有极昼现象，但它们的太阳高度（角）日变化及其太阳周日视运动轨迹却迥然不同。
对于该问题的认识，学生大都模糊不清，下面分类图示例析如下。
一、南、北极点太阳周日视运动状况
每年春分（3月21日前后）至秋分（9月23日前后），阳光直射北半球，为北极点极昼期；秋分至次年春分，阳光直射南半球，则为南极点极昼期。
由于南、北极点位于地球自转轴上，其角速度和线速度为0，因此，当其处于极昼期时，全天24小时太阳高度角为恒值（不变），并且其太阳高度的大小取决于阳光直射点的纬度。
运用正午太阳高度的计算公式（h＝90°－（90°－直射点的纬度）），可推知h＝直射点所在的纬度数,即极点太阳高度角的大小恰好等于阳光直射点的纬度。
例如，当阳光直射20°N时，北极点全天太阳高度角为20°；又如，当阳光直射20°S时，南极点太阳高度角终日为20°。
由于阳光直射点以回归年为单位在南北回归线之间来回移动，故南、北极点在其极昼期内的太阳高度变化范围为（0°，23°26′]。
当阳光某日直射南、北纬h°时，南、北极点太阳高度角的日变化曲线及其视运动轨迹，如图1、图2（南极点图）和图3（北极点图）所示。
提示：①太阳周日视运动是地球自转的结果，其移动方向与地球自转方向相反；在北半球地平圈上看来，太阳视运动表现为顺时针方向，而南半球则为逆时针方向。
②北极点为地球最北端，其四面八方均为南方；南极点为地球最南端，其四面八方为北方。
③阳光直射赤道时（二分日），南、北极点太阳高度终日为0°，该日太阳沿地平线移动，此现象不属极昼现象。
④阳光直射点南北移动的日内变化忽略不计，同纬度地点太阳视运动轨迹相同。
例1．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（）
A．68°S B．68°N C．90°S D．90°N
（2）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．濮阳（36°N）正午太阳高度的年变化幅度将变大
解析：地球上太阳高度整日不变的只有极点，极昼时北极点上空太阳视运动方向为顺时针方向，南极点为逆时针方向，故第⑴题C项正确。
极昼期间，极点太阳高度等于阳光直射点的纬度，其大小随直射点的南北移动而变化。
若此日南极点的太阳高度（22°）为一年中的最大值，说明黄赤夹角变小，则南北回
归线的度数由23°26′缩小为22°，南北极圈的度数由66°34′增大为68°，进而可知地球上的热带范围缩小，寒带（即有极昼极夜现象的地区）缩小，而温带范围则变大，故第⑵题C项正确；据正午太阳高度的计算公式可推知，温带地区正午太阳高度的年变化幅度为黄赤夹角度数的2倍。
黄赤夹角变小，濮阳正午太阳高度的年变化幅度也将变小。
答案⑴ C ⑵ C
二、极昼圈上太阳周日视运动状况
所谓极昼圈，就是指刚刚出现极昼现象的纬线圈，即出现极昼现象的最低纬度圈。
极昼圈的大小随着阳光直射点的南北移动而张缩。
以北半球为例，春分（3月21日前后）过后，阳光直射点由赤道逐渐向北移移动，极昼圈则由北极点（90°N）逐渐向南扩展；夏至时，阳光直射23°26′N，极昼圈扩大到年内最大值,此时极昼圈就是北极圈,即66°34′N。
夏至过后，阳光直射点又由23°26′N向南移动，极昼圈则由北极圈向南逐渐缩小；到秋分时，极昼圈缩小至北极点，北半球极昼现象结束。
通过分析日照图容易得出，在极昼圈张缩过程中，阳光直射点所在的纬度始终与极昼圈的纬度互余。
显然，极昼圈的纬度年内变化范围为（66°34′，90°）。
极昼圈上，全天24小时内太阳高度最小值为0°，出现在当地时间0时（或24时），此时太阳视运动轨迹与地平圈相切；太阳高度最大值就是当地正午太阳高度，其大小为阳光直射点所在纬度数的2倍（根据正午太阳高度的计算公式即可推知）。
显然，冬至或夏至时极昼圈上的正午太阳高度达到一年内的最大值，即46°52′。
当阳光某日直射南、北纬h°时，极昼圈（其纬度为南、北纬（90°－h°））上某地点太阳高度的日变化曲线及其视运动轨迹，如图4、图5（南半球极昼圈太阳视运动图）和图6（北半球极昼圈太阳视运动图）所示。
例2 ．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。
⑴观察地点的地理坐标可能是（）
A．60°N，120°W B．60°N，60°E C．70°N，120°W D．70°N，60°E
⑵该日，太阳升起的方向是（）
A．地平正北方向 B．地平东北方向 C．地平东南方向 D．地平正东方向解析：从图中太阳视运动可以看出，该地该日刚好发生了极昼现象，即该地正好位于极昼圈上。
极昼圈上正午太阳高度等于直射点纬度的2倍，据图示信息可推知此时阳光直射在20°N，进而可知该日极昼圈为70°N（90°－20°）。
当太阳位于B点时，为当地地方时正午12点，而此时的北京时间（东经120°地方
时）为16点，时差4小时，经度相隔60°，可算出该地位于60°E。
北半球极昼圈上，太阳在子夜0时从地平的正北方向升起（人的视线越过北极点看到日出），又在第二天的子夜0时落于地平的正北。
答案⑴ D ⑵ A
三、极昼圈与极点之间地区的太阳周日视运动状况
在极点与极昼圈之间的极昼地带，全天24小时太阳高度角都大于0°，其中日最小太阳高度角与正午太阳高度角之和等于阳光直射点纬度数的2倍，并且日最小太阳高度角的度数等于该地纬度与极昼圈之间相隔的纬度数（由正午太阳高度的计算公式外延而得）。
例如，当阳光直射20°N时，极昼圈为70°N，处在极点与70°N之间的80°N上的正午太阳高度为30°（据正午太阳高度的计算公式而得），其最小太阳高度角则为10°（2×20°－30°＝10°）。
当阳光某日直射南、北纬h°时，极昼圈纬度为90°－h°，此时处于极点与极昼圈之间地带的某地点太阳高度日变化曲线及太阳视运动图如图7、图8（南半球图）和图9（北半球图）
所示。
提示 h 1图中表示该地日最大太阳高度角，h 2表示该地日最小太阳高度角，若该日直射点纬度为h，a表示该地纬度，b表示该日极昼圈纬度，则它们存在以下关系式：①2×h＝h 1＋h 2 ②a＝b＋h 2＝90°－（h 1－h 2）÷2 ③b＝90°－h°＝90°－（h 1＋h 2））÷2
例3 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。
⑴、这一天，太阳直射点的纬度是（）
A．15°N B．20°N C．15°S D．20°S
⑵、该地的地理纬度是（）
A．70°N B．75°N C．70°S D．75°S
⑶、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（）
A．120°W B．0° C．60°E D．180°
解析：北半球极昼圈及其以北地区（极点除外），日最小太阳高度角朝向正北（出现在当地0时），日最大太阳高度（即正午太阳高度）朝向正南方向，并且两极值之和等于直射点纬度的2倍，据此可推知该日阳光直射20°N。
该地纬度等于该日极昼圈纬度70°（90°－20°）与日最小太阳高度之和，即75°N。
当太阳处于正北方上空时，该地地方时为0时（或24时），而此时0°经线地方时（国际标准时）为20时，通过时差经度计算可知该地经度为60°E。
答案⑴ B ⑵ B ⑶ C
综上可知，阳光直射点的纬度决定着极昼范围的大小，并影响着极昼区各纬度地点太阳高度角的日变化及视运动状况。
在分析极昼问题时，牢固把握直射点纬度与极昼区内各纬度地点正午太阳的数量关系，并联系上述三类地区的太阳视运动轨迹，问题往往会迎刃而解。