全球全年太阳视运动轨迹图解析

全球全年太阳视运动轨迹图解析

2009-05-14 08:50:25| 分类：

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注：有同学对于《3年高考2年模拟》第31页日出日落方位的总结不是很明白，实际上这就涉及到大阳视运动的问题。摘录的文章用图文详细阐述了太阳视运动轨迹图，以及日出日落方位的问题，其最后的结论和教材上的是一致的。希望通过这篇文章，能更好地理解这个问题。地球运动这一章应该是地理这门学科当中难度较大的，各地高考基本上每年都有，分值4-8分左右，难度可上可下，特别能考查能力。应当重视。

全球全年太阳视运动轨迹图解析

很多人都对太阳视运动轨迹不是很清晰，它牵涉到影子朝向、太阳高度角以及地方时的计算等知识，所以为大家所关注，这里就对全球任何纬度上全年任何时刻太阳视运动一天之内的轨迹图进行比较详细的解析，希望对大家的理解有所帮助。同时如有不对之处请各位指正，不胜感激。

一、前提知识储备

太阳视运动轨迹跟太阳直射点的位置有直接的关系，所以要把太阳视运动轨迹弄清楚，首先要把教材上二分二至日太阳照射图弄明白。

从上面三个图要清楚以下这些知识点：

1、与晨昏线相交的纬线上，日出日落时太阳高度角为零；反之没有与晨昏线相交的纬线上，日出日落时太阳高度角不为零，如图1北极圈以北的纬线上，图3南极圈以南的纬线上；

2、上面三个图既反映了地方时为12时的太阳高度角大小，也反映了地方时为0时的太阳高度角大小；换个角度说，上面三个图既反映了地方时为12时的太阳视方位，也反映了地方时为0时的太阳视方位。其中地方时为0时的太阳视方位和太阳高度角对于在极昼范围以内的地方有意义；

3、有人有这样的误区“既然太阳光为平行光线，所以全球任何地点的太阳视方位是相同的。”，这个观点错在没有考虑“地球表面为曲面”的因素。

通过比较图4和图5，相信可以走出上面提到的误区。

二、把握三种情况六个区域

由于太阳视运动轨迹跟太阳直射点的关系，所以我们只分析太阳直射赤道、北半球、南半球这三种情况即可。

六个区域是根据太阳视运动轨迹的不同，把地球表面分为六个区域，分别是：赤道、直射点与刚好出现极昼的纬线圈之间（为了方便，以下简称极昼圈，反之简称极夜圈）、直射点与极夜圈之间、极昼圈、极昼圈与极点之间、极点。

1、太阳直射赤道时

此时除了南北极点外，全球太阳视运动轨迹图基本一样，差别在于正午时太阳高度角的大小不同。具体分析如下图：

图6中曲线L1~L3就是太阳视运动日轨迹：除南北极点的任何地方，太阳从正东升起，正西落下。曲线L1代表赤道上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在头顶，太阳高度角为90度，在图7中为曲线H1；曲线L2代表赤道与南极点之间纬线上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在正北，太阳高度角小于90度；曲线L3代表赤道与北极点之间纬线上的太阳视运动轨迹，正午时太阳在正南，太阳高度角小于90度。

此时南北极点太阳始终位于地平线上，太阳高度角一直为零。

2、太阳直射北半球时

①

赤道上太阳视运动轨迹如图8曲线L1，东北日出，西北日落，正午时太阳位于正北；

② 直射点与极昼圈之间太阳视运动轨迹如图8曲线L3，东北日出，西北日落，正午时太阳位于正南；

③ 直射点与极夜圈之间太阳视运动轨迹如图8曲线L2，东北日出，西北日落，正午时太阳位于正北；

④ 极昼圈上太阳视运动轨迹如图8曲线L5；

⑤ 极昼圈与极点之间太阳视运动轨迹如图8曲线L4；

⑥ 极点的太阳视运动轨迹为一个点，始终位于正南方的高空，几乎没有起落的变化，如图9直线H4。

3、太阳直射南半球（情况与太阳直射北半球类似）

① 赤道上太阳视运动轨迹如图10曲线L1，日出东南，日落西南，正午时太阳位于正南；

② 直射点与极昼圈之间太阳视运动轨迹如图10曲线L3，东南日出，西南日落，正午时太阳位于正北；

③ 直射点与极夜圈之间太阳视运动轨迹如图10曲线L2，东南日出，西南日落，正午时太阳位于正南；

④ 极昼圈上太阳视运动轨迹如图10曲线L5；

⑤ 极昼圈与极点之间太阳视运动轨迹如图10曲线L4；

⑥ 极点的太阳视运动轨迹为一个点，始终位于正北方的高空，几乎没有起落的变化，如图11直线H4。

注：

1、从刚好出现极昼现象的纬线（简称极昼圈）开始，到极点的范围内（包括极昼圈，不包括极点），没有真正意义上的日出、日落，日出即日落，日落即日出。而且都是正北（北半球）或正南（南半球）日出日落（一天之内太阳高度角最小），正午时（一天之内太阳高度角最大）太阳位于正南（北半球）或正北（南半球）。同时这个范围内（不包括极昼圈，包括极点）一天之内太阳高度角的变化不再是从零开始。

2、太阳直射北半球时，除了一个地点——北极点和两个时刻——有极昼现象的日出日落时刻外，北半球在一天之内的太阳视运动轨迹为：（以下时间均为地方时）6时以前位于东北方，6时位于正东方，6时~12时位于东南方，12时~18时位于西南方，18时位于正西方，18时以后位于西北方。

3、太阳直射南半球时，除了一个地点——南极点和两个时刻——有极昼现象的日出日落时刻外，南半球在一天之内的太阳视运动轨迹为：（以下时间均为地方时）6时以前位于东南方，6时位于正东方，6时~12时位于东北方，12时~18时位于西北方，18时位于正西方，18时以后位于西南方。

植物的光合作用离不开太阳光线的照射，从一颗种子开始发芽到结成果实需要不同类型的光线。

首先是直射光：这个很好理解，太阳照射下来没经过任何阻挡直接投射到植物上。

第二就是个重点，散射光：我们今天讨论的就是这个，名词解释中这样讲太阳光线经过淡淡的云

层、树荫、遮阳网等投射到植物上，这种光线较直射光柔和但是还是有较强的方向性。摄影上

还有个漫射光的含义:是指光线经过厚重的云层后投射的光线，这种光线更柔和且没有方向性。

第三个是延伸，反射光：太阳光线投射到地面、墙面等经过反射后投射到植物上的光线，这种

光线也很柔和且没有方向性，当然你可以人为控制部分光线，譬如使用反光板。

1)这种反射光线和种植上讲的散射光有什么关联

2)室外明亮处通过地面或墙面的反射光是不是能被理解成散射光或者更接近于直射光呢

3)这种光线适合种什么植物

先抛个砖看能不能引出美玉

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1）昨天下午看了太阳高度角的资料，对太阳高度角有了初步的理解；今天早上和长辈请教了太阳

光线如何改变角度和范围：秋天和冬天和夏天的太阳光线照射的角度是很不同的，比如说前

面有

阳台的客厅现在就很难受到太阳光的直射，但到了冬天柔和的太阳光线却可以一直照到带阳台的

客厅里面。

2）我原先理解的是夏天能被阳光直射的地方一年四季都可以被阳台直射，夏天的太阳高度角是

最全的：比如说宁波地区从早上7点的8度左右一直可以到正午12点的87度；但是我忽略了一个

问题，太阳除了太阳高度角的变化还有一个从东向西画扇形的变化，同样是正午12点冬至后宁波

地区的太阳高度角是36度。正午12点差不多太阳刚好在正南面，夏天的时候太阳差不多就在头顶

照不到房间里面，冬天却可以很轻松的斜射到房间里面。

3）我今天早上的观察：太阳从东边升起，早上7点左右东边没有遮挡的阳台和窗口第一时间得到

光照；昨天下午4点半后的观察，北边无遮挡的窗口可以得到光照一直到太阳下山，差不多可以

有2个小时，还是蛮可观的。

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------------------------------------------------------------------------------ 以下是我百度后转载整理的资料：关于北半球太阳运行的轨迹的文字解释以及图片解释 影响太阳运行轨迹的若干因素

1）

光源因素：相对地球而言地球是一个面光源而非点光源，所以地球接受到的光线是一组平行光线

2）

地球上的方向因素：经线指示南北，北极点为南方，其余四周为南方；南极点为南方，其余四周

为北方；纬线指示东西，东西方向为无限方向

3）

时间因素：

a.

因一年中不同日期，地球绕日运动的轨道位置不同，地球上太阳直射点的位置不同，也即太阳

光线射入的角度不同，相对于地球的方位也就会发生改变，存在着冬半年、夏半年、两分日等差异；

b.

加之一天中地球的自转运动，会造成太阳高度的变化，从而出现一个太阳的视运动轨迹

4）空间因素：除了因一年的时间不同和一天的时间不同而太阳升落方位不同，还跟观察者的地理维度

有关系，存在着直射点维度、直射点以北以南、极昼区等差异。

太阳视运动轨迹

(2008-11-14 10:09:05)

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杂谈

太阳视运动规律一般，与直射点位置联系在一起，太阳视运动可以分为周日视运动与周年视运动。这里我们研究不同地区，不同季节的太阳周日视运动状况。

一、太阳周日视运动周期

地球自西向东的自转，从地球上看地球以外的任何天体都有东升西落的周日运动。以恒星为参考体的自转周期，即恒星的周日运动周期，定义为恒星日，再划分为恒星时，分，秒，构成恒星时系统。以太阳为参考体的自转周期，即太阳的周日运动周期，定义为太阳日，再划分为太阳时，分，秒，构成太阳时系统。两者的时间差异在于地球在自转的同时也在绕太阳公转。

二、昼夜长短状况

高中地理教学中，我们经常利用昼弧长除以150来表示昼长，如果太阳视运动轨迹在地平线之上（此时为昼）的长度大于半个圆，则昼大于夜，反之昼短于夜；如果始终在地平线之上为极昼，反之为极夜。

与直射点位置关系为：直射点所在半球，昼大于夜，且直射点纬度越高昼夜差异越大；直射点向某半球移动，该半球的白昼增长。

三、日出日落的太阳方位

人们常说：“太阳东升西没”。而且习惯以日出地平线的一点代表东方，日没地平线的一点代表西方。在人们的心目中，太阳的出没点是判断地面东西方向的标志。然而，严格地说来，仅把太阳的出没地点作为地平面正东正西方向的判断标准，这显然是不准确的。因为，在地球表面上，同一纬度地点的不同季节，或同一季节不同纬度，太阳在地平线上升没的地点均会发生明显的变化，除春秋分两天是全球各地都从正东方升起正西方落下外，其它日期不可能是在固定的正东点和正西点。那么，相对于地平线太阳到底出没在哪里？一年内太阳出没地点又是怎样变化的？

太阳的周日视运动，就是以地球自转的相反方向，随着天球旋转，以一太阳日为周期的自东

向西的“巡天”运动。由于地球自转和公转等因素的制约，使太阳的周日视运动状况无时无地的发生变化，并导致太阳出没地点的相应变化。首先，太阳的周日运动与其它恒星的周日运动相比具有明显区别，即由于地球除了自转以外还存在着绕日公转，致使太阳以每天59 ′8〃.196的速度沿着天球黄道作周年运动。很显然，太阳在黄道上的周年运动，必定会影响到太阳在黄道上年内位置的改变，使太阳在不同季节处在黄道上不同的位置进行着周日运动；同时，由于地球在公转中地轴相对其轨道面发生倾斜，黄道面相对于赤道面存在着23°26′的黄赤交角。于是，在某一纬度地点的地平面来观察太阳周日运动时，便产生着因时而异的太阳周日运动的季节变化，进而，太阳出没于地平线的方位也相应地发生这种季节变化。 我们都知道在晨昏线上太阳的高度角为0度，可以表示日出、日落方位和时间。从图上可以看出夏至日这一天太阳光线的方向（代表太阳升起的方向）与纬线方向（代表东西方向）并不平行，而是呈一夹角，太阳光线出现在偏北方位。也就是说太阳升落方位并不与纬线平行，即不为正东和正西方位，而是偏北升落，并且与赤道的纬距越大偏北的角度越大，到南北极圈正好为正北升落，出现极昼极夜现象。

同样我们也可以从冬至太阳直射图中得出，太阳升落方位并不与纬线平行，即不为正东和正西方位，而是偏南升落。同样与赤道的纬距越大偏南的角度越大，到南北极圈正好为正南升落，出现极昼极夜现象。

只有在春秋分日时，太阳光线与纬线平行，太阳升落在正东和正西方位。

由此我们可以得到如下规律：

规律一：

①、太阳的升落偏移位置与直射点的南北半球位置有关：太阳直射北半球，全球太阳从东偏北升起，西偏北落下；太阳直射南半球，全球太阳从东偏南升起，西偏南落下；春秋分两天，全球太阳从正东升起，正西落下。

②、同一纬度地区，直射点纬度越高，升落方位越偏北或偏南。

③、同一季节（直射点纬度不变），纬度越高的地区，升落越偏北或偏南，到极昼极夜处成正北或正南升落。

四、正午太阳方位

如图所示北半球部分地区正午太阳朝向，其中a代表夏至日太阳光线，b代表春秋分日太阳光线，c 代表冬至日太阳光线（光线并不完全准确，只是示意光线）。

在北半球中高纬地区，一年四季正午太阳始终在正南方，这是因为我们在北回归线以北地区，太阳一年四季都直射在南面，所以我们一带为获得最多的太阳光照，房子一般“坐南朝北”。

那么地球上其它地区正午太阳方位如何。热带地区正午太阳的方向一年中有时朝北，有时朝南，温带和寒带地区，一年中只朝向一个方向，北温带和北寒带太阳一直朝南，而南温带和南寒带太阳一直朝北，由此可推出正午太阳的方位与直射点的方位相同，与正午日影的方位相反。

由此我们可以得出这么一个规律：

规律二：

①、太阳直射点以北地区，正午太阳在南方。

②、太阳直射点以南地区，正午太阳在北方。

③、太阳直射地区，正午太阳在正上方。

五、正午太阳高度

正午太阳高度是一天中最大的太阳高度，出现在地方时12时，日影最短，太阳朝向正南或正北。计算公式：正午太阳高度=90°—纬距（直射点和当地之间纬距）。根据公式可得离直射点越近正午太阳高度越大。

六、太阳视运动图

理解了以上五点，就可以理解太阳周日视运动与直射点之间的关系，并可以画出太阳的视运动图，如图：

根据规律二，对于南纬40度地区，直射点始终在南面，所以任何季节正午太阳都位于北方。根据规律一可得出：春分正东升正西落；夏至东北升西北落；冬至东南升西南落。直射点离当地越远太阳高度越大。

但是要注意的是南北回归线之间地区和此图有较大的差别，以赤道为例，如图：

七、太阳视运动图判断原则

1．对任一地而言，不同日期太阳周日视运动轨迹都是平行的。

2．昼夜长短比较，为地平面之上轨迹线与地平面之下轨迹线的比较。图中可见：春分昼夜等长；夏至昼长而夜短；冬至相反。

3．可确定正午太阳方位。如图，A点，太阳上中天；H为冬至日正午太阳高度（正午太阳与地平面中心点的连线和地平面之间的夹角）；地方时为12点；太阳位于正南方向。

4．根据日出日落方位（运动轨迹线与地平面东侧交点为日出，西侧为日落），可以确定直射点的大致范围和季节。图中可看出：正东升正西落，则直射点在赤道上，为春秋分日；东北升西北落，则直射点在北半球，为夏半年；东南升西南落，则直射点在南半球，为冬半年。

5．利用正午太阳高度可确定太阳直射点的纬度位置或当地纬度（正午太阳高度=90°—直射

点和当地的纬距）。如果H为30°，则纬距为60°，冬至日直射点在23°26′，所以当地纬度=60°—23°26′=36°34′N。

结语：

太阳升落方位、正午太阳方位、正午太阳高度、昼夜长短不是固定不变的，它因纬度而不同，随季节而变化，它是太阳回归运动在地面上的反映。只要掌握了太阳直射点在地面上的移动规律，太阳视运动变化规律便可迎刃而解

植物的光合作用离不开太阳光线的照射，从一颗种子开始发芽到结成果实需要不同类型的光线。

首先是直射光：这个很好理解，太阳照射下来没经过任何阻挡直接投射到植物上。

第二就是个重点，散射光：我们今天讨论的就是这个，名词解释中这样讲太阳光线经过淡淡的云

层、树荫、遮阳网等投射到植物上，这种光线较直射光柔和但是还是有较强的方向性。摄影上

还有个漫射光的含义:是指光线经过厚重的云层后投射的光线，这种光线更柔和且没有方向性。

第三个是延伸，反射光：太阳光线投射到地面、墙面等经过反射后投射到植物上的光线，这种

光线也很柔和且没有方向性，当然你可以人为控制部分光线，譬如使用反光板。

1)这种反射光线和种植上讲的散射光有什么关联

2)室外明亮处通过地面或墙面的反射光是不是能被理解成散射光或者更接近于直射光呢

3)这种光线适合种什么植物

先抛个砖看能不能引出美玉

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1）昨天下午看了太阳高度角的资料，对太阳高度角有了初步的理解；今天早上和长辈请教了太阳

光线如何改变角度和范围：秋天和冬天和夏天的太阳光线照射的角度是很不同的，比如说前面有

阳台的客厅现在就很难受到太阳光的直射，但到了冬天柔和的太阳光线却可以一直照到带阳台的

客厅里面。

2）我原先理解的是夏天能被阳光直射的地方一年四季都可以被阳台直射，夏天的太阳高度角是

最全的：比如说宁波地区从早上7点的8度左右一直可以到正午12点的87度；但是我忽略了一个

问题，太阳除了太阳高度角的变化还有一个从东向西画扇形的变化，同样是正午12点冬至后宁波

地区的太阳高度角是36度。正午12点差不多太阳刚好在正南面，夏天的时候太阳差不多就在头顶

照不到房间里面，冬天却可以很轻松的斜射到房间里面。

3）我今天早上的观察：太阳从东边升起，早上7点左右东边没有遮挡的阳台和窗口第一时间得到

光照；昨天下午4点半后的观察，北边无遮挡的窗口可以得到光照一直到太阳下山，差不多可以

有2个小时，还是蛮可观的。

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------------------------------------------------------------------------------ 以下是我百度后转载整理的资料：关于北半球太阳运行的轨迹的文字解释以及图片解释 影响太阳运行轨迹的若干因素

1）

光源因素：相对地球而言地球是一个面光源而非点光源，所以地球接受到的光线是一组平行光线

2）

地球上的方向因素：经线指示南北，北极点为南方，其余四周为南方；南极点为南方，其余四周

为北方；纬线指示东西，东西方向为无限方向

3）

时间因素：

a.

因一年中不同日期，地球绕日运动的轨道位置不同，地球上太阳直射点的位置不同，也即太阳

光线射入的角度不同，相对于地球的方位也就会发生改变，存在着冬半年、夏半年、两分日等差异；

b.

加之一天中地球的自转运动，会造成太阳高度的变化，从而出现一个太阳的视运动轨迹

4）空间因素：除了因一年的时间不同和一天的时间不同而太阳升落方位不同，还跟观察者的地理维度

有关系，存在着直射点维度、直射点以北以南、极昼区等差异