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1、日出方位角的定量问题 漳州师范学院 刘铭明 根据太阳视运动图( 图 1,可知:太阳直射北半球时,除极昼、极夜区域外,全球太 阳东北升西北落;太阳直射南半球时,除极昼、极夜区域外,全球太阳东南升西南落;直 射赤道时,除南北极点外,全球太阳正东升正西落。b5E2RGbCAP 然 而 , 不 同 纬 度 的 日 出 方 位 角 ( 日出方 位 偏 离 正 东 方 的角度 到底多大?日出方位角与太阳直射点的纬度到底是什么关系?本文试图运用中学地理知 识,定量研究一下日出方位角问题。p1EanqFDPw 图 2 表示太阳直射北回归线的日照情况。0 号光线为直射北回归线的光线,光线 分别表示赤道、纬线圈A
2、、北极圈P、纬线圈B 和南极圈Q 日出时刻光照情况。过 P、Q的粗黑线椭圆为晨昏圈。DXDiTa9E3d 一、赤道地区日出方位角的大小 1、赤道夏至时的日出方位角的计算 如图 2,太阳直射北回归线 1=2326 辅助线 ab 与赤道共面,且在晨昏圈与赤道的交点a 上与赤道相切。直线ab 与光线 的夹角为 2 又所有太阳光线均为彼此平行的射线,2=1=2326 2=2326的地理意义:夏至时,赤道地区日出方位为东偏北2326。 2、推论: 赤道地区日出方位角( 日出方位偏离正东方的角度的度数与太阳直射点的纬度度数相 等。赤道地区,冬至时太阳直射2326 S ,日出方位角为2326,日出方位为东偏
3、南 23 26。春秋分时太阳直射赤道,日出方位角为0 0,日出方位为正东。 RTCrpUDGiT 二、其它纬度日出方位角的大小变化规律 1、夏至日其它纬度日出方位角的计算 如图 2,辅助线cd、ef 分别与纬线圈A、纬线圈B 共面,且在地方时为6: 00 的经线 与纬线圈 A 和纬线圈B的交点 c、d 处与纬线圈相切。5PCzVD7HxA 直线 cd 与光线的夹角为3。 所有太阳光线均为彼此平行的射线,纬线圈彼此平行。 3=2=2326。 3=2326的地理意义:夏至时,纬线圈A 上,地方时6:00 太阳光线与当地经线 夹角为 2326。同理,夏至时,纬线圈B 上,地方时6:00 太阳光线与当
4、地经线夹角为 图 1 二分、二至日北半球(左与赤道地区 (右太阳视运动示意图 S c c c e Q 图 2 0 A B N 赤道 P 1 2 3 a b c d o c d 2 / 3 23 26。jLBHrnAILg 这并不是纬线圈A、 B日出时刻的太阳方位。 光线与纬线圈A 的切线cd的夹角 , 才是纬线圈A 日出时的方位角。这个角明显 大于 2326。 在北极圈 P上,光线从正北方向照射,那里的日出方位偏离正东90。 2、推论: 赤道以外的其它地区,日出方位角的度数大于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离 角度越大。刚好发生极昼现象的地区偏离正东方90,太阳从正北( 或正南 方升起。 x
5、HAQX74J0X 三、一道典型错题的纠正 题:下图为某地某日的太阳视运动示 意图 (图 3。已知 A=20, B=65, 则 此 地 的 地 理 纬 度 是 ( 。 LDAYtRyKfE 参考答案为:45N。 试卷提供的参考解读:由A=20可 知,太阳直射20N,又由 B=65可知 此日该地正午太阳高度为65。由H午 =90- 纬度差,推出该地与直射点的纬 度差为25 0,所以该地纬度可能是 5 0S 或 45 0 N。再根据正午太阳位于正南方天空, 排除 5 0S。 Zzz6ZB2Ltk 其实,除了赤道地区日出方位偏离 正东方的度数与太阳直射点的纬度度数相等外,其它地区,日出方位偏离正东方
6、的度数大 于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离角度越大。该题中直射点的纬度应低于20 0N,该 地纬度应低于45 0N。 dvzfvkwMI1 四、任意纬度某日日出、日落太阳方位角的通用计算方法 图 4 表示北半球O地太阳周日视运动图。ESWN 为 O地所在地平圏,其纬度为N, 太阳直射点的纬度为N,该日太阳从东北方A 点升起,正午位于最高点B,日落地点为 西北方C 点。日出方位角为。OB 为太阳视运动轨迹半径,AC 为日出、日落地点连 线,O为此连线与过O点经线的交点。rqyn14ZNXI 求日出、日落太阳方位角,就是要找出,与、的数量关系。 N S E A B W 图 3 B S N 1
7、E A C O O O 3 / 3 求解: 依据天球有关知识及几何关系:天球半径与地平圈半径相等,设为R.如图 4 所示 1=,在三角形OAO 中, sin 1=sin =OO /OA=OO /R EmxvxOtOco 为直射点的纬度,在三角形OBO 中, sin =OO /OB=OO /R SixE2yXPq5 为 O地的纬度,在三角形OO O中, cos=OO /OO 6ewMyirQFL 由式可得:sin =sin /cos kavU42VRUs =arcsin(sin/cos 结论: (1太阳直射赤道时,=0,sin =0, =0 , 全球太阳正东升,正西落。 (2赤道地区, =0, cos=1, sin=sin , =, 日出方位角与直射点纬度度数 相等。非赤道地区( 除极点外 ,cossin , 日出方位角大于直射点纬度角 。y6v3ALoS89 (3 同一地区不同季节,直射点纬度越高,越大;同一天不同地区,纬度越高, 越大。恰好发生极昼地区,+=90, sin =1,=90,正北升正北落。M2ub6vSTnP (4 南半球日出方位角大小计算与北半球完全相同。 申明: 所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用 途。 W 图 4
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