王安周左曉凱

（1. 洛陽(yáng)市第十九中學(xué)， 河南 洛陽(yáng) 471000； 2. 洛陽(yáng)市第四十中學(xué)， 河南 洛陽(yáng) 471000）

時(shí)間方位舵巧解太陽(yáng)方位難題

王安周1左曉凱2

（1. 洛陽(yáng)市第十九中學(xué)， 河南 洛陽(yáng) 471000； 2. 洛陽(yáng)市第四十中學(xué)， 河南 洛陽(yáng) 471000）

時(shí)間方位舵為太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)的軌跡在地平圈上的投影，靈活運(yùn)用，可以簡(jiǎn)潔、高效、準(zhǔn)確地解決時(shí)間方位問(wèn)題。時(shí)間方位舵可以反映出日出時(shí)刻的早晚和晝夜長(zhǎng)短的變化，進(jìn)行簡(jiǎn)單晝夜長(zhǎng)短演示和計(jì)算；時(shí)間方位舵直觀表示晝夜長(zhǎng)短隨季節(jié)的變化規(guī)律；時(shí)間方位舵可以確定太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)方向，上中天為正南時(shí)，太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)為順時(shí)針?lè)较?；上中天為正北時(shí)，則為逆時(shí)針?lè)较颉?/p>

太陽(yáng)方位；地平圈；晝夜長(zhǎng)短

時(shí)間方位問(wèn)題貼近日常生活，是地球運(yùn)動(dòng)知識(shí)的難點(diǎn)，也是近年來(lái)高考的高頻考點(diǎn)。王冬梅等提出利用太陽(yáng)光照?qǐng)D和太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)來(lái)判斷日出日落方位［1，2］；王慶良等利用太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)側(cè)視投影圖對(duì)太陽(yáng)方位進(jìn)行了探討［3］，但對(duì)其俯視投影圖的探討較少。通過(guò)投影變化，把太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)的軌跡投影到地平圈上，構(gòu)建時(shí)間方位舵來(lái)探討太陽(yáng)方位和晝夜長(zhǎng)短的變化。

一、時(shí)間方位舵的繪制

時(shí)間方位舵創(chuàng)作靈感源于美國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)片中常用的戰(zhàn)斗術(shù)語(yǔ)“敵人在你的哪個(gè)方位”，以觀察春秋分太陽(yáng)在地平圈的投影所對(duì)應(yīng)的時(shí)間、方位，以此為參照定義出時(shí)間方位舵。通過(guò)投影變化可以把抽象立體的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)規(guī)律用簡(jiǎn)單實(shí)用的平面圖演示。

太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)軌跡在地平圈上的投影定義為時(shí)間方位舵。認(rèn)為：以觀測(cè)點(diǎn)為舵心，分別以正東、正西、正南、正北對(duì)應(yīng)6點(diǎn)、18點(diǎn)、12點(diǎn)、24點(diǎn)畫出一個(gè)時(shí)間方位圓盤，分別以正東（日出）、正西（日落）軸線以及正南（晝）、正北（夜）軸線做舵軸。簡(jiǎn)記為：一個(gè)時(shí)間方位圓，兩根分界軸。四個(gè)時(shí)間方位分別為日出方位（0～12時(shí)）、日落方位（12～24時(shí)）、晝方位（以地方時(shí)12時(shí)為中心向東西方向延伸）和夜方位（以地方時(shí)12時(shí)為中心向東西方向延伸）。如圖1、圖2分別表示北、南半球的時(shí)間方位舵圖。

圖1 北半球時(shí)間方位舵

圖2 南半球時(shí)間方位舵

由上圖可知，時(shí)間方位舵可以直觀模擬（除赤道以外）任何位置的日出日落太陽(yáng)方位、晝夜長(zhǎng)短及其變化。時(shí)間方位舵還可以直觀呈現(xiàn)太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)方向，上中天太陽(yáng)位于正南時(shí)，太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)為順時(shí)針?lè)较?；上中天為正北時(shí)，則為逆時(shí)針?lè)较颉?/p>

二、時(shí)間方位舵的運(yùn)用

例1．【2015天津卷】2015年某日出現(xiàn)了日食現(xiàn)象。在四幅日照?qǐng)D中，深色陰影為夜半球，淺色陰影為當(dāng)時(shí)可觀測(cè)到日食的地區(qū)范圍。下圖中觀測(cè)者正朝西南方向觀測(cè)日食的是（ ）

解析：晨昏線與經(jīng)線重合，該日為春分或秋分日，且四點(diǎn)都位于北半球。甲、乙兩地地方時(shí)都在6點(diǎn)到12點(diǎn)之間，太陽(yáng)位于其東南方；丙地接近正午12點(diǎn)，太陽(yáng)位于正南偏南一點(diǎn)；而丁地屬于靠近18∶00，太陽(yáng)位于西南方。結(jié)合時(shí)間方位舵如右圖所示，故選D。廣袤草原上拍攝的“日出”美景。攝影愛好者拍攝“日出”美景的方向和北京時(shí)間分別是（ ）

例2．【2015福建卷】上圖為某攝影愛好者在圖中

A．東南 7月1日06時(shí) B．東北 7月1日06時(shí)

C．東北 1月1日12時(shí) D．東南 1月1日12時(shí)

解析：靠近赤道的地區(qū)6點(diǎn)左右日出，根據(jù)地方時(shí)計(jì)算出此刻北京時(shí)間為12時(shí)排除A、B選項(xiàng)；1月太陽(yáng)直射點(diǎn)在南半球，全球日出東南，故選D。時(shí)間方位舵展示如下圖（見圖3、圖4）：

圖3 南半球赤道附近1月1日日出日落時(shí)間方位

圖4 北半球赤道附近1月1日日出日落時(shí)間方位

例3．【原創(chuàng)習(xí)題】下圖是某游客于北京時(shí)間7月17日16:42在青海橡皮山（99°35'E，36°48'N）拍攝到某山地牧場(chǎng)的照片，圖中的羊群正往哪個(gè)方向走？

解析：根據(jù)北京時(shí)間16∶42大致推算拍攝地地方時(shí)為15點(diǎn)多，此時(shí)太陽(yáng)位于西南方，根據(jù)羊群的影子朝向判定圖片正前方為西南，進(jìn)而判定羊群走向?yàn)闁|南方。用時(shí)間方位舵展示右上圖所示，答案：羊群前進(jìn)方向?yàn)闁|南方。

三、小結(jié)

時(shí)間方位問(wèn)題是地球運(yùn)動(dòng)知識(shí)的難點(diǎn)，也是近年來(lái)高考的高頻考點(diǎn)。時(shí)間方位舵為太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)的軌跡在地平圈上的投影，可以直觀呈現(xiàn)日出日落太陽(yáng)方位，大致表示晝夜長(zhǎng)短及其變化，靈活運(yùn)用，可以簡(jiǎn)潔、高效、準(zhǔn)確地解決時(shí)間方位問(wèn)題。

（1）時(shí)間方位舵可以反映出日出時(shí)刻的早晚和晝夜長(zhǎng)短的變化，進(jìn)行簡(jiǎn)單晝夜長(zhǎng)短演示和計(jì)算，但不能進(jìn)行精確的計(jì)算。若某地日出偏角對(duì)應(yīng)時(shí)段為t，則日出時(shí)刻為6±t，該地晝長(zhǎng)為12±2t。

（2）時(shí)間方位舵直觀表示晝夜長(zhǎng)短隨季節(jié)的變化規(guī)律。同一地區(qū)，太陽(yáng)直射相同緯度，則日出太陽(yáng)方位角相等，晝夜長(zhǎng)短相同；同一地區(qū)，太陽(yáng)直射相同緯度的南北半球，則晝夜長(zhǎng)短相反。

（3）時(shí)間方位舵可以確定太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)方向，上中天為正南時(shí)，太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)為順時(shí)針?lè)较颍簧现刑鞛檎睍r(shí)，則為逆時(shí)針?lè)较?。時(shí)間方位舵進(jìn)行準(zhǔn)確繪制以及其適用范圍等問(wèn)題有待進(jìn)一步探究。

［1］ 王冬梅.如何判斷日出日落時(shí)的太陽(yáng)方位［J］.新高考，2010（2）：41-42.

［2］ 趙國(guó)峰.從太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)入手正確認(rèn)識(shí)日出、日落時(shí)的太陽(yáng)方位［J］.地理教學(xué)，2012（16）：26-29.

［3］ 王慶良.日出日落地平方位的簡(jiǎn)易幾何解析［J］.中學(xué)政史地，2009（10）：91-93.