黃偉

摘要：地球運(yùn)動(dòng)的地理意義是高考考查的重要內(nèi)容之一。由于地球不停地自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，可引起同一緯度地區(qū)晝夜長(zhǎng)短和正午太陽(yáng)高度角隨季節(jié)而變化，進(jìn)而引起日出日落方位與地平桿影的日變化。本文探討太陽(yáng)直射點(diǎn)處于赤道和北半球日出日落的方位與垂直于地平面桿的影子長(zhǎng)短和方向的日變化。

關(guān)鍵詞：日出日落；方位；地平桿影；日變化

普通高中教科書對(duì)日出日落的方位與垂直地平面桿的影子日變化的論述很少，但平時(shí)的練習(xí)和高考中時(shí)有涉及。現(xiàn)將相關(guān)情況分析如下，以求拋磚引玉。

一、太陽(yáng)直射赤道時(shí)周日視運(yùn)動(dòng)與地平桿影日變化

春、秋分日，太陽(yáng)直射赤道，除兩極處于特殊情況外，其它所有地方都是日出正東方，日落正西方。全球各地太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)與地平桿影日變化有五種情況。

1.北極

二分日，北極的太陽(yáng)高度角為0°。太陽(yáng)在地平圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)一周，其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖1所示。二分日，北極點(diǎn)上桿影總是指向南方，且沿地平圈順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)一周，無(wú)長(zhǎng)度變化，理論上無(wú)限長(zhǎng)。其桿影日變化如圖1陰影所示。

2.南極

二分日，南極的太陽(yáng)高度角也為0°。但太陽(yáng)沿地平圈逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)一周，其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖2所示。二分日，南極點(diǎn)上桿影總是指向北方，且沿地平圈逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)一周，也無(wú)長(zhǎng)度變化，理論上無(wú)限長(zhǎng)。其桿影日變化如圖2陰影所示。

3.赤道

二分日，赤道上太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)軌跡與地平圈垂直。正午太陽(yáng)高度為90°，其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖3。日出到正午桿影向西，并沿赤道向東逐漸縮短為一點(diǎn)，正午到日落桿影向東，并沿赤道繼續(xù)向東逐漸變長(zhǎng)，趨于無(wú)限長(zhǎng)。其桿影日變化如圖3東西方向上箭頭所示。

4.北極與赤道之間

日出正東方，向南傾斜上升至上中天，然后向北傾斜下落，日落正西方。其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖4所示。日出時(shí)桿影向正西方，趨于無(wú)限長(zhǎng)。桿影隨后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并逐漸縮短，至正北方最短，而后逐漸變長(zhǎng)，日落時(shí)向正東方向，趨于無(wú)限長(zhǎng)。其桿影日變化如圖4陰影所示。

5.南極與赤道之間

日出正東方，向北傾斜上升至上中天，然后向南傾斜下落，日落正西方。其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖5所示。日出時(shí)桿影向正西方，趨于無(wú)限長(zhǎng)。桿影隨后逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并逐漸縮短，至正南方最短，而后逐漸變長(zhǎng)，日落時(shí)向正東方向，趨于無(wú)限長(zhǎng)。其桿影日變化如圖5陰影所示。

二、太陽(yáng)直射北半球時(shí)周日視運(yùn)動(dòng)與地平桿影日變化

太陽(yáng)直射北半球時(shí)，其周日視運(yùn)動(dòng)與地平桿影的日變化有六種情況。

1.直射地區(qū)

日出東北，偏南傾斜上升至上中天，偏北傾斜下落，日落西北。其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖6所示。日出時(shí)桿影向西南，趨于無(wú)限長(zhǎng)。隨后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，且逐漸縮短，至正午為一點(diǎn)，然后桿影向東南，且逐漸變長(zhǎng)。其桿影日變化如圖6陰影所示。

2.直射緯度至極晝最低緯度之間

日出東北，向南傾斜上升至上中天，然后向北傾斜下落，日落西北。正午時(shí)太陽(yáng)位于正南方。其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖7所示。日出時(shí)桿影向西南，隨后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，且逐漸縮短。正午最短，桿影向北。午后桿影逐漸變長(zhǎng)，日落時(shí)向東南方。其桿影日變化如圖7陰影所示。

3.極晝區(qū)（北極點(diǎn)除外）

子夜日出于正北方，順時(shí)針傾斜上升，至正南方達(dá)上中天，即正午時(shí)太陽(yáng)位于正南方，然后傾斜下落，子夜日落于正北方。其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖8。日出時(shí)桿影向正南方且最長(zhǎng)，隨后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并逐漸縮短。正午時(shí)桿影最短，指向正北方。午后桿影漸長(zhǎng)，日落時(shí)向正南方且最長(zhǎng)。其桿影日變化如圖8陰影所示。

4.北極點(diǎn)

太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)和地平桿影日變化與二分日相似，只是太陽(yáng)高度大于0°，桿影較二分日短。其桿影日變化如圖9所示。

5.直射緯度至赤道之間

日出東北，偏南傾斜上升至上中天，然后偏北傾斜下落，日落西北。正午時(shí)太陽(yáng)位于正北方。其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖10。日出桿影向西南，先順時(shí)針漸短，再逆時(shí)針漸短。正午時(shí)桿影最短，指向正南。午后桿影向東南，先逆時(shí)針漸長(zhǎng)，再順時(shí)針漸長(zhǎng)。其桿影日變化如圖10陰影所示。

6.赤道及以南至極夜最低緯度之間

日出東北，偏北傾斜上升至上中天，正午時(shí)太陽(yáng)位于正北方，午后太陽(yáng)偏南傾斜下落，日落西北。其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)如圖11。日出桿影向西南，隨后逆時(shí)針漸短。正午最短，指向正南。午后反時(shí)針漸長(zhǎng)，桿影指向東南。其桿影日變化如圖11陰影所示。

三、 太陽(yáng)直射南半球時(shí)周日視運(yùn)動(dòng)與地平桿影日變化

太陽(yáng)直射南半球時(shí)，除極晝區(qū)外，全球日出東南方，日落西南方。極晝區(qū)日出正南，日落正南。其太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)與地平桿影日變化也有類似六種情況，只是太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)與桿影的南北方位及運(yùn)動(dòng)方向相反，在此不再闡述。

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