“太阳视运动轨迹”专题

浅析太阳视运动轨迹

在高三复习中，经常碰到类似“北半球中纬度地区，太阳什么时候从东北升起,什么时候从东南升起?”的问题，使学生难以回答。这类问题主要考察学生对太阳的视运动的情况的了解。本人在教学中，将这部分知识进行深入讲解，使学生对该部分有个完整的了解，并形成空间想象能力。具体的讲授从以下几步开始：

一、太阳视运动简介：

太阳位于地球公转轨道面（黄道面）上,从地球上看,太阳终年在这个平面上运动,这就是太阳的视运动，该视运动的路线叫黄道。太阳视运动可以分为日运动与年运动。

二、太阳的视运动图示理解：

1、天球：

天球是一个假想的圆球：它的球心就是观测者；它的半径无穷大。地球以外的天体在天球上都有各自的投影。人们在说明天体的位置和运动时，可以把天体的投影看成是它们本身。如右图所示，地球的自转轴无限延长，同天球球面相交于两点，这叫做天极，即南天极和北天极。地球赤道平面无限扩大，同天球相交的大圆，叫做天赤道。 2、太阳的视运动（年运动）轨迹

在右图中，我们可以进一步看到太阳的周年视运动情况。图中的O点代表地球，天赤道平面当然与地球赤道平面重合。由于地球的公转，在地球上看上去，太阳在一年中就沿着黄道运行了一周。黄道面与赤道平面的夹角为黄赤交角。

从右图中还可以看出，黄道与天赤道相交于两点，一点是“春分”点，另一点则是“秋分”点。太阳的周年视运动是太阳每年沿黄道运转一周。太阳在天球上位于“春分”点时，太阳直射在赤道上,接下来,太阳向赤道北走去；太阳位于“夏至”点时,是太阳在天球上走到最北的那一点，该日太阳直射在北回归线上；“秋分”时，太阳从赤道北经过“秋

分”点向赤道南走去；“冬至”时，太阳位于冬至点，是太阳在天球上走到最南那一点，；这以后太阳再次向“春分”点走去。 3、太阳的视运动（日运动）轨迹

如图所示，当太阳在年运动中位于夏至点时，假定太阳位于这一点的时间刚好为一天，在这一天里，由于地球在自转，在天球图中，以观测者为中心，则太阳的日视运动的轨迹就是与地轴垂直的平面（图中标出），春、秋分日时，该轨迹与赤道平面重合。由此推断，在一年内，太阳每日视运动的轨迹都是与赤道平行的平面：北半球夏半年，太阳位于春分点——夏至点——秋分点之间，太阳视运动轨迹位于图中轨迹与赤道平面之间；北半球冬至日的情况可以以次推断。

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4、观测者位置的确定：

(1)平面图中

在地球上，地球表面的观测者所能观测到的地方为其所在地平线以上的部分。地平线的确定如右图所示。

(2)天球中

在右图中，圆球面表示一个天球，O点代表地球上的观测者，它处于天球的中心，若将观测者O看到的地平面向外扩展，与天球相交，于是构成了天球上一个基本圆圈，称地平圈。与地平圈相垂直，即从观测者头顶向上延伸交天球上的一点X，称天顶；而从观测者脚底向下延伸，交天球上的一点Y，称天底。

图中，地平圈上方向的确定方法是：与北天极距离较近的那一点N称为北

点，而另一点S称为南点。北点和南点也就是地面上的观测者所看到的正南和正北方向，再根据 “上北下南，左西右东”的方法确定东西方向（已经在图中标注）。

5、看北半球某地(图中O点)某日太阳的视运动情况。

如右图，对于北半球的O点，在6月22日，太阳视运动的轨迹如图中“太阳运动轨迹”所示，位于O点的观测者，其能观测到的是地平圈以上的天球部分的太阳的运动情况,如下图.

可以看到：6月22日，对于北半球的O点，太阳从东北升起，西北落下。 从前面的讲解可以知道，春、秋分日时，太阳的运动轨迹与天赤道重合，看图，可知，对于北半球的O点，春、秋分日时，太阳正东升起，正西落下。

进而可以推论：对于北半球(北极圈以南)的任意点O点： 春秋分时，太阳从正东升起，正西落下。

当太阳直射点位于北半球（春分—夏至——秋分）时，太阳从东北升起，西北落下。

当太阳直射点位于南半球（秋分—冬至—春分）时，太阳从东南升起，西南落下。

6、看南半球同纬度的某地Q的同日的太阳的视运动情况。

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对于南半球的同纬度的Q点，其地平线和地平圈的确定如右图所示.

对于南半球的点，其在天球上能观测到的是与北半球的点相对的另一半天球上的情况，不同的地方还有地平圈上的东西方向.

则6月22日，Q点的太阳视运动的图应该为下图所示：

可以看到：对于南半球的Q点，6月22日，太阳从东北升起，西北落下。

春、秋分日时，太阳正东升起，正西落下。

进而可以推论：对于南半球(南极圈以北)的任意点Q点：

春秋分时，太阳从正东升起，正西落下；昼夜平分。 当太阳直射点位于北半球（春分—夏至——秋分）时，太阳从东北升起，

西北落下。

当太阳直射点位于南半球（秋分—冬至—春分）时，太阳从东南升起，西南

落下。

7、对于地球上的特殊地点的判读： （1）对于南、北极点：

根据以上的判断方法，仔细看图： ★对于北极点：

当太阳直射点在北半球，太阳的视运动轨迹都与地平圈平行，即一天中，太阳的高度都是不变的，只是太阳高度每日不同而已，出现极昼现象；春秋分日，

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太阳在地平线上转一周，北半球冬半年，太阳的运动轨迹都在地平圈以下，出现极夜现象。

★同理，对于南极点：

当太阳直射点在北半球，太阳的运动轨迹都在地平圈以下，出现极夜现象。春秋分日，太阳在地平线上转一周。

当太阳直射点在南半球，太阳的视运动轨迹都与地平圈平行，出现极昼现象。

（2）对于赤道

根据以上的判断方法，仔细看图： 赤道的地平圈始终与太阳的运动轨迹平面垂直，如下图：

对于赤道上的点，春秋分时,太阳东升西落;

北半球夏半年时,太阳东北升,西北落; 北半球冬半年时,太阳东南升,西南落. (3)对于南北极圈内

根据以上的判断方法，若极圈内的点没有出现极昼现象时,可以依照前面的规律,当出现极昼时,如图,是北极圈内某一点极昼时的太阳视运动情况图,可见:太阳从正北升起,正午时位于南面的天空中.

同理:南极圈内的点,出现极昼时,太阳从正南升起,正午时,太阳位于北面的天空中.

三、典型题型：

例1：读我国某地二分二至日太阳视运动曲线图，回答有关问题：

（1）图中太阳东升西落实质上是______运动 的体现。

（2）据图该地的地理纬度是_________，判断依据是____________。

（3）①、②、③三条表示太阳运动的曲线中，表示冬至日的是______，这一天该地正午太阳高度角是_________。

（4）当该地太阳视运动曲线如图中③所示时，该地昼长约_______小时。

（5）当该地太阳视运动曲线如图中②所示

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时，哈尔滨的昼夜状况是___________，原因是____________。

例2：下图为某地某日太阳视运动路线图，当太阳位于视运动路线上A点时，北京时间为6时。据此回答1～2题。

1.图示时刻，过地心与太阳直射点相对应的点是

A.（23°26”N，150°E） B.（23°26”N，150°W） C.（23°26”S，30°W） D.（23°26”S，30°E） 2.图示时间，下列地点的昼长由长到短的正确排序为

A. 休斯敦、新加坡、悉尼、开普敦 B. 休斯敦、开普敦、新加坡、悉尼 C. 开普敦、悉尼、新加坡、休斯敦 D. 悉尼、开普敦、休斯敦、新加坡

例3：右图是赤道及以北地区三地夏半年某日的太阳高度日变化过程（h是已知数），读图回答以下问题

（1）A地的地理纬度是 。

（2）这一天B地的正午太阳高度H为 。 （3）C表示的地方时是 。

（4）这一天地球上出现极昼现象的地区是 。 （5）A地的正午太阳高度h的取值范畴是 。

例4： 图示为某观测者在6月22日看到的一日中太阳的视运动情况图，当太阳处于S处时，北京时间为19时，据此回答1—3题： 1.图中A、B、C、D所代表的方位正确的是 A.A为正南方 B.B为正西方 C.C为正北方 D.D为正南方

2.关于该地、该日的太阳运行情况，叙述正确的是： A.该地早上太阳从正东升起 B.该地正午时可以得到太阳直射 C.该地该日昼短夜长

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