張?zhí)?/p>

摘 要：太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)是教學(xué)的難點(diǎn)，在新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求下，從周日視運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)誤區(qū)出發(fā)，運(yùn)用特例進(jìn)行剖析，總結(jié)太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律；以北半球?yàn)槔?，?duì)不同地區(qū)的太陽(yáng)高度日變化和太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)；規(guī)律；太陽(yáng)高度日變化；太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡

太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)是指以一個(gè)太陽(yáng)日為周期的自東向西（與地球自轉(zhuǎn)方向相反）的“巡天”運(yùn)動(dòng)。高中地理教材對(duì)于太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)幾乎是空白的，而這部分內(nèi)容在近幾年的高考中頻繁出現(xiàn)，例如2012年福建文綜第8題求日照竿影的朝向；大綱全國(guó)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(shù)蔭遮陽(yáng)，6月某日16：00-16：45該校某班同學(xué)上體育課的最佳場(chǎng)地；2011年上海高考地理第44～46題有關(guān)太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)的綜合題；2010年全國(guó)文綜第10題關(guān)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(xiàn)象太陽(yáng)日出日落的時(shí)間和方位。這些都充分說(shuō)明太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)在高考中有一定的地位，所以在高三地理復(fù)習(xí)中太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)不可或缺。對(duì)于大多數(shù)高中學(xué)生而言，由于缺乏足夠的空間想象能力，對(duì)太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)難以理解，我在長(zhǎng)時(shí)間的摸索和做了大量相關(guān)高考試題的基礎(chǔ)上，將太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)的規(guī)律總結(jié)如下：

一、太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)

1.認(rèn)識(shí)誤區(qū)

誤區(qū)一：人們通常認(rèn)為太陽(yáng)東升西落，習(xí)慣把日出地平圈的一點(diǎn)代表東方，日落地平圈的一點(diǎn)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(yáng)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(yáng)的升落有位置變化，也會(huì)出現(xiàn)以下的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，認(rèn)為在太陽(yáng)直射的緯線上，太陽(yáng)正東升起，正西落下；在太陽(yáng)直射點(diǎn)以北的地區(qū)，太陽(yáng)東南升起，西南落下；太陽(yáng)直射點(diǎn)以南的地區(qū)，太陽(yáng)東北升起，西北落下。從而得出結(jié)論：北回歸線以北地區(qū)，全年太陽(yáng)東南升起，西南落下；南回歸線以南地區(qū)，全年太陽(yáng)東北升起，西北落下。這些與現(xiàn)實(shí)的太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)不相符合。

2.特例剖析

在進(jìn)行特例分析之前，光照?qǐng)D的基本常識(shí)必須清楚。緯線指示的是東西方向，晨昏線總是與太陽(yáng)光線垂直，太陽(yáng)光線是平行光線，過(guò)球心作與晨昏線垂直的線，即確定太陽(yáng)直射點(diǎn)位置及直射點(diǎn)的太陽(yáng)光線。本文提到的夏至日、冬至日、春秋分日是根據(jù)北半球的節(jié)氣來(lái)劃分的。

我們都知道，在晨昏線上太陽(yáng)高度角為0度，可以表示日出、日落的方位和時(shí)間。從圖1、2、3中可以看出，夏至日、冬至日太陽(yáng)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(shuō)太陽(yáng)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(yáng)光線與緯線平行，正東升正西落。

如圖1夏至日太陽(yáng)直射圖，判斷A、C、E三點(diǎn)的太陽(yáng)升落方向。在晨線上作A、C、E三點(diǎn)的太陽(yáng)光線，確定B、D、F分別在A、C、E三點(diǎn)的東北方，說(shuō)明夏至日太陽(yáng)從東北方位升起。同理，在昏線上作A、C、E三點(diǎn)的太陽(yáng)光線，確定B、D、F分別在A、C、E的西北方，說(shuō)明夏至日太陽(yáng)從西北落下。同理即可證明冬至日全球太陽(yáng)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(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律

通過(guò)以上分析，得出太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)變化的兩個(gè)規(guī)律：

規(guī)律一：太陽(yáng)的升落偏移位置與直射點(diǎn)的南北半球位置有關(guān)：

①太陽(yáng)直射北半球，全球（極晝極夜區(qū)域除外）太陽(yáng)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(yáng)直射南半球，全球（極晝極夜區(qū)域除外）太陽(yáng)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(yáng)直射赤道（春秋分日），全球太陽(yáng)從正東升起，正西落下。

這個(gè)規(guī)律不用考慮地面觀測(cè)者的緯度位置與太陽(yáng)直射點(diǎn)的相對(duì)位置。

規(guī)律二：正午時(shí)，太陽(yáng)的位置

①直射點(diǎn)所在地區(qū)，太陽(yáng)在頭頂正上方；

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

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

二、太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡圖的判讀

太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡圖是以觀測(cè)點(diǎn)為中心，目視太陽(yáng)在天球上運(yùn)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(yáng)高度、晝夜長(zhǎng)短的變化，也能反映出某地全年日出日落方位、正午太陽(yáng)方位的變化，有助于師生從整體上把握地球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的地理現(xiàn)象。

1.地平圈上的方向判讀

在判讀太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡圖之前，首先對(duì)地平圈上的方向進(jìn)行判讀，根據(jù)地圖方向的一般規(guī)律“上北下南，左西右東”定向，利用太陽(yáng)的升落方位判斷東西方向，根據(jù)正午太陽(yáng)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(yáng)高度和晝夜長(zhǎng)短的情況、日出日落的時(shí)間以及正午太陽(yáng)的方位全年都在正南方向。

2.影子變化的判讀

在做題的過(guò)程中，經(jīng)常碰到影子長(zhǎng)短和影子方位的試題，這些題的實(shí)質(zhì)是考查太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)將影子的變化規(guī)律總結(jié)如下：

（1）影長(zhǎng)日變化、年變化

①影長(zhǎng)日變化：日出時(shí)影子最長(zhǎng)，之后縮短，正午時(shí)最短，之后變長(zhǎng)，日落時(shí)達(dá)最長(zhǎng)。②一年內(nèi)正午影長(zhǎng)變化：隨正午太陽(yáng)高度而變化，正午太陽(yáng)高度最大時(shí)，正午影子最短；正午太陽(yáng)高度最小時(shí)，正午影子最長(zhǎng)。

（2）影子方向判讀

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

三、不同地區(qū)的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡（以北半球?yàn)槔?/p>

1.北極點(diǎn)的太陽(yáng)高度日變化和太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡。在北極點(diǎn)上看太陽(yáng)，太陽(yáng)在地平圈以上做圓周運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為不升不落。這是因?yàn)橐惶熘斜睒O點(diǎn)離太陽(yáng)的距離都相等，太陽(yáng)高度在坐標(biāo)圖上呈一條直線。春秋分日時(shí)，太陽(yáng)高度為0°；夏至日時(shí)，北極點(diǎn)上為極晝，太陽(yáng)整日不落，太陽(yáng)高度為一年中最大值23°26′。如：若太陽(yáng)直射22° N，則北極點(diǎn)上看到的太陽(yáng)高度為22°；反之，北極點(diǎn)上看到的太陽(yáng)高度為22°，則可推知太陽(yáng)直射22° N。因此可以推出以下兩個(gè)結(jié)論：①極點(diǎn)上，極晝期太陽(yáng)高度在0°～23°26′之間變化。②極點(diǎn)上所見(jiàn)的太陽(yáng)高度與相同半球太陽(yáng)直射的緯度相等。

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

3.該日剛開(kāi)始出現(xiàn)極晝的地區(qū)（北極圈至北極點(diǎn)之間的地區(qū)），以66°34′N（北極圈）為例，這些地區(qū)總是0時(shí)日出，24時(shí)日落。這些地區(qū)中最大的正午太陽(yáng)高度為46°52′，且有兩個(gè)規(guī)律很實(shí)用：

①當(dāng)?shù)鼐暥扰c該日太陽(yáng)直射緯度互余（夏至日太陽(yáng)直射23°26′N，剛開(kāi)始出現(xiàn)極晝的緯度是66°34′N；太陽(yáng)直射20°N，剛開(kāi)始出現(xiàn)極晝的緯度是70°N）；②該點(diǎn)的正午太陽(yáng)高度是直射點(diǎn)緯度的2倍（夏至日太陽(yáng)直射23°26′N，北極圈66°34′N的正午太陽(yáng)高度是23°26′的2倍即46°52′；當(dāng)太陽(yáng)直射20°N時(shí)，70°N的正午太陽(yáng)高度是40°）。太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：太陽(yáng)從正北方向升起，正北方向落下，正午太陽(yáng)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(yáng)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(diǎn)）：6時(shí)以前日出，18時(shí)以后日落，太陽(yáng)從東北升起，西北落下；處于冬半年的地點(diǎn)（非極夜區(qū)）：6時(shí)以后日出，18時(shí)以前日落，太陽(yáng)從東南升起，西南落下。全年正午太陽(yáng)都在正南方向。

5.太陽(yáng)直射點(diǎn)上的太陽(yáng)高度日變化和太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡。太陽(yáng)直射點(diǎn)上的太陽(yáng)高度日變化特點(diǎn)是日出日落的太陽(yáng)高度為0°，正午的太陽(yáng)高度為90°。除赤道地區(qū)以外，其他有太陽(yáng)直射的地區(qū)在6時(shí)以前日出，18時(shí)以后日落。以20°N為例，太陽(yáng)從東北升起，西北落下，正午時(shí)太陽(yáng)在正上方。

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

參考文獻(xiàn)：

[1]王毅軍.太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)規(guī)律的幾何學(xué)剖析.福建教育學(xué)院學(xué)校，2007（3）.

[2]馮丹.關(guān)于周日視運(yùn)動(dòng)的論壇.中學(xué)地理教學(xué)參考，2007（7）.

（作者單位 廣東省東莞市東華高級(jí)中學(xué)）