《太阳周日视运动轨迹图的画法及应用》小专题太阳直射点在南北回归线之间做周年回归运动，从而引起地球上不同地点每日太阳高度的变化，表现在太阳在天空中的视位置和每日划过的视轨迹的周年变化，由于地球的自转，每日太阳都是东升西落，高度角是由零（晨线上）变到最大（正午），再变到零（昏线上）。可以得出结论：6月22日太阳升起的位置最北，12月22日位置最南，3月21日和9月23日居中。 现在以夏至日（6月22日）时，北京为例介绍太阳周日视运动轨迹图画法。 要画好太阳周日视运动轨迹图，需进行以下几个步骤： 步骤1、确定所在观测点的位置和方向： 如图1：P点为北京的地理位置（116oE，40oN），N、S、W、E分别表示地平圈的北、南、西、东四个方向。 E P N S W 图1 步骤2、确定日出点位置和日落点位置： 夏至日时，太阳直射点在北半球，此时北京，太阳应是东北升，西北落。 如图2：α=β=23o26’，即日出、日落的偏角（α=β）为当日太阳直射点的纬度。 春秋分日太阳直射赤道，太阳光线平行于所有纬线圈平面，太阳在地球赤道上空运动，我们看到太阳从正东升起，至正西落下；夏至，太阳直射北回归线，太阳光线与纬线圈面成23o26’的夹角，太阳从东北升起到西北落下；日出、日落的位置东（西）偏北23o26’；冬至，太阳直射南回归线，太阳光线与纬线圈面成23o26’的夹角，太阳从东南升起到西南落下；日出、日落的位置东（西）偏南23o26’；其他时间依此类推。 N S 图2 日出点位置和日落点位置归纳如下： 北半球日出点和日落点位置
步骤3、确定观测点的的昼夜长短情况： 夏至日为北半球的夏半年，北京是昼长夜短，参考人教版《高中地理》必修本上册1.6节插图，可得北京（40oN ）这一天的白昼长达14小时51分，进而可估算出北京在夏至日这天大致4：35日出，19：25日落。白昼长于黑夜，在太阳周日视运动轨迹图上，表现为太阳在天空中停留的弧线长。如图3所示：地平线上A1—A2—A3所构成的弧线要比在地平线以下的弧线长。 N S 图3 步骤4、确点正午太阳高度角的大小： 根据公式：H=δφ--0 90，计算出北京在夏至日时的太阳高度角为73o26’。 如图所示：γ=H=73o26’
太阳周日视运动 地球运动部分的知识点，尤其是太阳视运动对于一般高中学生而言较难理解，因为缺乏空间想象能力，且高中地理教材对于该块内容几乎是空白，而在高考中对太阳视运动有一定的要求，掌握和理解太阳视运动规律有利于解决地球运动的知识点，所以笔者认为掌握一定的太阳视运动知识是有必要的。 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。 已知地球公转一周为365.2564 日，则地球日平均 角速度是：360°÷365.256日=0.98561°（即59′8″.196）当地球自转一周，完成一个恒星日后，还须绕过△t=59′8″.196，才能完成一个太阳日。可见，太阳日比恒星日多出59′8″.196。已知恒星日地球自转一周为23 时56 分 4 秒（即1436.06667 分），则地球自转1°的时间是：1436.06667 分÷360°=3.989074 分（或24 时÷360°59′8″.196=3.989074 分），3.989074分×59′8″.196=3 分55.9622 秒=3 分56 秒，所以一太阳日：23 时56 分4 秒+3 分56 秒=24 时。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
太阳周日视运动专题 由于地球每天自西向东自转，太阳相对地球而言，是自东向西运动的东升西落，这就叫太阳的周日视运动。太阳的周日视运动在地球上仰视看太阳的运动轨迹。随着季节的变化，不同纬度地区，太阳升落的方向及正午太阳高度的方位也在不断的变化，所以周日视运动的轨迹也不同. 一、太阳视运动图的判读 1、圆心：是以观察者为圆心；所在平面为地平面。 2、方向：符合上北下南左西右东的原则，故我们只需确定某一个方位，其余的方位也应是确定 如根据太阳升起的方位—东.落下的方位—西、（除极昼、极夜范围外） 或根据正午太阳的方位：除极昼、极夜地区外，北回归线以北的地区，正午太阳的方位—南；南回归线以南的地区，正午太阳方位----北 (南北回归线之间的地区，正午太阳方位有时在南，有时在北) 3、天顶：观察者的头顶（即图中的Z 点） 4、太阳的特殊位置：1—日落；2—正午；3—日出； 4—子夜 5、太阳高度：太阳与观察者的连线与地平面所成的夹角。如：正午太阳高度：太阳位于正 午时（2位置），太阳与观察者的连线与地平面所成的夹角，即图中的∠H 。 6、昼夜长短：太阳的周日视运动圈（即图中的1—2—3—4—1）以地平面为界，分为两部分，地平面以上部分可代表白昼长，地平面以下部分可代表黑夜长，在一天24小时的前提下，根据两者各自所占的比例可确定观察者当地此时的昼夜长短情况。 但由于不同地区、不同季节，太阳的周日视运动有些差异，甚至是完全不同。 二、周日视运动圈的特征 某地一年中的周日视运动圈我们可认为它们是互相平行的。故一般题目中只讨论二分二至 的三个视运动圈（可根据正午太阳高度角大小或昼夜长短情况区分）。一年中所有的周日视运动圈均在二至日两个视运动圈之间，其中二分日日出必然在正东方地平面上，日落必然在正西方地平面上。 三、常见的各种周日视运动图 （1）北回归线与北极圈之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况（以40oN 为例） 图一：北回归线与北极圈之间（40o） 从图一可以看出： 春秋分时，40oN ，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0o；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为50o；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0o。 夏至时，40oN ，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0o；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为73o261；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0o。 冬至时，40oN ，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0o；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为26o341；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0o。 (2)赤道与北回归线之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况（以20oN 为例） 1：夏至 （H=73o261） N 1：夏至 （H=86o341） N
太阳周日视运动轨迹的绘制及计算 洛阳市第十九中学（471000） 王安周 本刊在2015年第17期发表《日出日落时间和方位的计算及太阳周日视运动轨迹示意图的制作方法》 [1]，经过仔细阅读发现一些值得商榷的地方，比如日出太阳方位计算公式、赤道上日出方位、太阳周日视 运动轨迹的绘制等。以地面观测者为中心，太阳“东升西落”，24小时绕地轴并随天球旋转一周，其在天球上运行的轨迹称为太阳周日视运动(简称太阳周日圈)。借助天球坐标体系，对其构成要素、特点和绘制方法进行量化分析，实现了对其运动轨迹路径图准确绘制。 一、太阳周日视运动轨迹探究 地球仪地轴水平横放，固定粉笔垂直放于地球仪表面，拨动地球仪自转一周，记录留下痕迹；多次重复上述操作且更换粉笔颜色，观察留下的笔迹。表明地球仅自转，不同季节太阳直射点运动轨迹均为平行于纬线圈的一系列圆圈，范围介于南北回归线之间（图1）。 图1 仅自转太阳直射点运动轨迹 图2太阳周日视运动在天球上的投影 地心天球是以地球球心为中心，以无限大为半径，内表面分布着各种各样天体的假想球体。为了研究方便，引入天球坐标体系，地球的地轴无限延伸与天球交点，分别为北天极和南天极，地球的赤道平面无限伸延与天球交线，就是天赤道[2]。若以地面观察者为中心，观测者和太阳连线无限延长与天球的交点，若把一太阳日内这些交点用平滑曲线连接起来，就是太阳周日视运动的轨迹，其实质上就是一天中太阳直射点移动轨迹在天球上投影（图2）。 二、太阳周日视运动构成要素 为了准确描绘太阳视运动的轨迹，假设观察点所在纬度为?，太阳直射点所在纬度为δ，天球半径为 R ，在图2基础上绘制图3a 、3b 、3c 。图3a 表示北纬?的地平圈上二分二至日太阳视运动轨迹分布图，图 3b 为图3a 的侧视结构图，可以揭示不同季节太阳视运动在天球中的位置，图3c 为太阳视运动轨迹在地平圈上的立体图，更加清晰表示不同季节太阳在天球中的位置。根据图3中信息，对太阳周日视运动的构成要素及其特点进行详细分析。 （1）平行：由图3a 可知，在天球坐标系中，不同季节的太阳周日视运动圈都平行于天赤道，因此，相对于同一地平圈而言，太阳周日视运动轨道面都相互平行[3]； 南回归线 赤 道 北回归线 粉笔 图3 北纬?的地平圈上二分二至日太阳视运动轨迹分布图、结构图和立体图 E P O H C D G A 夏至 冬至 二分W C 冬至 夏至 天赤道 二分 北天极 南天极
太阳周日视运动图解 一、太阳周日视运动图 二、不同纬度两分两至日太阳视运动图 1．赤道上两分两至日
二、北回归线以北、北极圈以南 三、北回归线上 四、北极圈上
五、夏至日北极圈内 例1：下图表示某地一天中两个不同时刻太阳光线与地面的夹角，据此回答下列三题。 1．这一天，太阳直射点的纬度是（） °N °N °S °S 2．该地的地理纬度是（） °N °N °S °S 3．当太阳处在正北方上空时，国际标准时为20时，则该地的经度位置是（） °W °°E ° 六、北极点处太阳视运动图 例2：下图为某科考队员在某地观测到的太阳高度日变化示意图，这一天他观察到的太阳在天空呈逆时针方向运行。据此回答下面两题。 1.该科考队员所处的纬度位置是（） °S °N °S °N 2.假设图示太阳高度为该地一年中的最大值，则（） A.地球上的热带范围将变大 B.地球上温带范围将变小 C.地球上有极昼极夜现象的范围将变小 D.武汉（30°N）正午太阳高度的年变化幅度将变大 七、南半球中纬度地区 S N 35° 5° 某地 0 12 24 时刻 太阳高度 22°
九、南极圈上夏至日（或南半球刚好出现极昼的地方，即该地纬线与晨昏圈相切） 十、南极圈内视运动 例3 下图表示某地点A 某日所观察到的太阳运行轨迹，其中箭头表 示太阳运行方向，E 、W 、S 、N 分别表示东、西、南、北四个方向。当太阳位于图中B 点时，北京时间为16点。据此回答下面两题。 1.观察地点的地理坐标可能是（ BD ） °N ，120°W B. 60°N ，60°E °N ，120°W D. 70°N ，60°E 2.该日，太阳升起的方向是（ B ） A.地平正北方向 B. 地平东北方向 C.地平东南方向 D. 地平正东方向 例4：右图为北半球冬至日不同纬度地区太阳高度的日变化曲线，图中各曲线对应的纬度分别是： 练习： 下图是在澳大利亚新南威尔士州的米尔迪拉市（约34°S,143°E ）建造的太阳能热力塔式发电站。它由200面大镜子和一个大铁塔组成，镜子聚焦，将太阳光反射至塔上，塔内产生的热量与天然气、水混合后发电，便形成了太阳能热发电，发电容量高达20万千瓦。而塔底镜子的数量还可以根据所需太阳 W N S B 地平面 E 40° A
太阳周日视运动：太阳出没时间和方位问题 由太阳周日视运动规律易知，当太阳直射北半球时，全球太阳东北升西北落，北半球日出时间（地方时）早于6：00。同理，当太阳直射南半球时，全球太阳东北南升西南落，南半球日出时间（地方时）早于6：00。 地方时6：00的太阳方位自然成为一个人们关注的问题。 由于太阳直射赤道时，全球太阳正东升正西落，且日出时间为地方时6：00，不少人错误地认为，夏半年，在地方时6：00，太阳刚好于东北（或东南）运行到正东位置。 果真如此吗？ 一、夏半年地方时6：00时太阳方位的定性分析 1、北半球温带和寒带地区 下图（图1）为北半球温带地区，二分日与夏至日太阳周日视运动示意图。ESWN为地平圈，E、S、W、N分别表示东南西北方。O为观察点。弧EDW为二分日太阳视运动轨迹。弧ABC为夏至日太阳视运动轨迹，O′为夏至日太阳视运动轨迹的中心。
过O′作EW的平行线交弧ABC于E′、W′，E′W′平分该日太阳视运动轨迹，故E′、W′分别表示当地时间6：00和18：00的太阳位置。 如果将E′、W′垂直投影到地平圈上，它们的投影明显分别位于东北和西南方。 同理可知，南半球温带和寒带地区，夏半年，6：00和18：00的太阳方位分别为东南和西南。经过一段时间，太阳会运行到正东和正西方向。 2、北半球热带地区和赤道地区 北半球热带地区和赤道地区，夏至日太阳视运动轨迹如图2、图3。夏至日太阳直射北回归线，热带地区正午太阳位于天顶以北。
因此，在地方时6：00和18：00，太阳分别位于东北方和西南方，而且，在一天当中根本到达不了正东方。 二、夏半年地方时6：00时太阳方位的定量计算
太阳视运动图解 太阳在天空中的运动是我们日常生活中最容易观察到的自然现象之一,探讨它的运动规律可以培养我们的空间想象能力和逻辑思维能力。下面我们用图对它进行系统的解读。 一、地心天球 大家都有这样的感觉：我们站在地面上看天空，天空似乎是一个球面，日月星辰的东升西落表明，这个球面不但存在于地上，而且存在于地下，我们把这个球体叫天球。我们常用的天球是地心天球，即以地球的球心为球心，无限大为半径的假想球体。把地球座标系统无限扩大构成地心天球座标系统。如图1所示： 天赤道就是地球赤道无限扩大同天球相割而成的天球大圆，天赤道把天球分成南北两半球。地轴无限扩大叫天轴，它与天球相交两点分别叫天北极（p）和天南极(p′)。黄道是地球绕日公转轨道平面无限扩大，同天球相割而成的大圆。地平圈是通过地心且垂直与当地铅锤线的平面无限扩大同天球相割而成的大圆，地平圈把天球分成可见半球和不可见半球。地平圈上方向的确定方法，在地心天球上，除了极点外，任意地平圈与天赤道相交且平分，有两个交点，这两个交点就是当地正东方（E）和正西方（W）的标志。地平圈上与天赤道相距最远的两点距天北极（P）近的就是北点（N），距天南极(P′) 近的就是南点（S）。在北半球，面北背南左西右东，在南半球，面南背北左东右西。天赤道平面就是南北极点的地平圈。天球的旋转是地球自转的反映，与地球自转方向相反，自东向西，围绕天极旋转。看星空，在北半球，星星围绕北天极（p）逆时针旋转，在南半球，星星围绕南天极(p′)顺时针旋转。 二、太阳视运动
太阳在天空中的运动其实是地球自转和公转的综合反映。可以这样理解，由于地球公转，太阳每年在天球上做南北回归运动，由于地球自转，每天运动的轨迹是太阳直射点纬度间的某个纬线圈。在地面上看太阳在天空中的位置，主要取决于三个因素：当地的纬度（φ）、当天太阳直射点的纬度（δ）、当时的地方时（t）。地球上同一地点不同季节看到的太阳周日视运动圈是互相平行的，也就是该地地平圈上太阳每年在天球上南北运动的回归圈间的纬线圈。 三、日出日落方向 图2为赤道上一年中的太阳视运动，它们的太阳视运动圈是一系列相互平行的平面，并且是与地平圈垂直的。因为赤道上地平圈上的南北两点正好与天南极(p′)和北天极（p）重合。在赤道上，每 年春秋分太阳正东升正西落，从3月21到9月23 太阳东北升西北落；从9月23到次年3 月21太阳东南升西南落。 非极昼区，每年春秋分太阳也是正东升正西落，从3月21到9月23太阳东北升西北落；从9月23到次年3 月21太阳东南升西南落。图3、图4、图5、图6是各纬度的代表，同学们仔细看看，好好体会。
极昼区太阳周日视运动规律探析 极昼区，即出现太阳终日不落现象的地区。在同一个太阳日内，极昼区内不同纬度地点尽管都有极昼现象，但它们的太阳高度（角）日变化及其太阳周日视运动轨迹却迥然不同。对于该问题的认识，学生大都模糊不清，下面分类图示例析如下。 一、南、北极点太阳周日视运动状况 每年春分（3月21日前后）至秋分（9月23日前后），阳光直射北半球，为北极点极昼期；秋分至次年春分，阳光直射南半球，则为南极点极昼期。由于南、北极点位于地球自转轴上，其角速度和线速度为0，因此，当其处于极昼期时，全天24小时太阳高度角为恒值（不变），并且其太阳高度的大小取决于阳光直射点的纬度。运用正午太阳高度的计算公式（h＝90°－（90°－直射点的纬度）），可推知h＝直射点所在的纬度数,即极点太阳高度角的大小恰好等于阳光直射点的纬度。例如，当阳光直射20°N时，北极点全天太阳高度角为20°；又如，当阳光直射20°S时，南极点太阳高度角终日为20°。由于阳光直射点以回归年为单位在南北回归线之间来回移动，故南、北极点在其极昼期内的太阳高度变化范围为（0°，23°26′]。当阳光某日直射南、北纬h°时，南、北极点太阳高度角的日变化曲线及其视运动轨迹，如图1、图2（南极点图）和图3（北极点图）所示。 提示：①太阳周日视运动是地球自转的结果，其移动方向与地球自转方向相反；在北半球地平圈上看来，太阳视运动表现为顺时针方向，而南半球则为逆时针方向。②北极点为地球最北端，其四面八方均为南方；南极点为地球最南端，其四面八方为北方。③阳光直射赤道时（二分日），南、北极点太阳高度终日为0°，该日太阳沿地平线移动，此现象不属极昼现象。④阳光直射点南北移动的日内变化忽略不计，同纬度地点太阳视运动轨迹相同。 例1．下图为某科考队员在某地观测到的太阳高度日变化示意图，这一天他观察到的太阳在天空呈逆时针方向运行。据此回答下面两题。 （1）该科考队员所处的纬度位置是（） A．68°S B．68°N C．90°S D．90°N （2）假设图示太阳高度为该地一年中的最大值，则（） A．地球上的热带范围将变大 B．地球上温带范围将变小 C．地球上有极昼极夜现象的范围将变小 D．濮阳（36°N）正午太阳高度的年变化幅度将变大 解析：地球上太阳高度整日不变的只有极点，极昼时北极点上空太阳视运动方向为顺时针方向，南极点为逆时针方向，故第⑴题C项正确。极昼期间，极点太阳高度等于阳光直射点的纬度，其大小随直射点的南北移动而变化。若此日南极点的太阳高度（22°）为一年中的最大值，说明黄赤夹角变小，则南北回
太阳视运动轨迹图的判读 【知识总结】 太阳视运动轨迹图是以观测点为中心，目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。它能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化，也能反映某地全年日出日落方向的变化。 一、方向的判读（通常指地平圈上方向的判读） （1）可通过太阳的升落先判断东西方向，再利用与普通地图上方向的判读方法“上北下南，左西右东”来定出方向坐标。 例：读图1中太阳在不同节气的视运动图，A 点位于观测者的( )方。 （2）已知观测点位于南半球或北半球时，可根据正午太阳的位置来判断南北方向。 例：图5为北半球某地太阳视运动图，请在图中 地平面上标出方向及用箭头画出太阳运动的轨 迹。 二、昼夜长短的判读: 太阳视运动轨迹在地平圈以上弧长的变化，即表示昼长的变化。⑴若此轨迹为优弧，则表示观测点所在纬线此时( )；⑵若此轨迹为劣弧，则表示观测点所在纬线此时( )；⑶若轨迹圆心恰好为观测点，则表示观测点所在纬线此时( )； ⑷若太阳视运动轨迹在地平圈以上是一个完整的圆，则表示观测点所在纬线此时出现( )。如果该圆与地平圈平行，表示观测点所在( )；如果该圆与地平圈相切,有一个交点，表示观测点所在纬度为（）；如果该圆与地平圈的位置关系是既不相切又不平行，表示观测点所在纬度（）。（如下图所示） 三、观测点位于南北半球的判读： ⑴若正午太阳高度最低时太阳上中天的位置位于观测点之南，则观测点位于（）半球；⑵若正午太阳高度最低时太阳上中天的位置位于观测点之北，则观测点位于（）半球；
如果太阳上中天的部分全部位于天顶以南（如下左图），则表明当地位于（）；相反，如果太阳上中天的部分全部位于天顶以北，则表明当地位于（）。 如果出现某一个周日视运动圈全部位于地平面以上，则表明当地位于极圈以内（如下右图）。上中天后太阳位于天顶以南是（）极圈以内，上中天后太阳位于天顶以北是（）极圈以内。 四、正午太阳高度的判读： 连接正午时太阳所在位置（即太阳上中天的位置）与观测点之间的连线，与南北向连线的夹角，即为观测点所在纬线此日的正午太阳高度（注：取锐角或直角）。 五、二分二至的判读 ⑴若观测点位于北半球，则太阳视运动轨迹最长时为（），最短时为（），轨迹圆心在观测点时为（）；⑵若观测点位于南半球，则太阳视运动轨迹最长时为（）,最短时为（），轨迹圆心在观测点时为（）； ⑶若观测点位于赤道上，则正午太阳高度最小时上中天位置在观测点之北的为( )，在观测点之南的为( )，正午太阳高度最大时为春秋分。 六、日出日落方向的判读：在未出现极昼或极夜现象的纬线上，无论在北半球还是南半球，日出日落方向的变化规律如下：太阳直射北半球时日出日落都偏北（），太阳直射南半球时日出日落都偏南（），太阳直射赤道是不变化（）。 正好出现极昼的地区，北极圈以北地区表现为( )，南极圈以南表现为( )。北极点从地平面向上看，太阳（）时针在地平面上旋转；南极点从地平面向上看，太阳（）时针在地平面上旋转.
十四天体的周日视运动 和太阳的周年运动 1 天体的周日视运动和不同纬度处天球的旋转 ◆天体的周日视运动 地面观测者直接观测到的天体的运动叫做天体的“视运动”。引起天体视运动的因素很多，对于太阳系内的天体而言，地球公转运动和天体自身的空间运动是形成视运动的一种重要因素；对于较近的某些太阳系外天体，地球公转运动所引起的周年视差和太阳运动带来的长期视差，以及岁差、章动、光行差、自行和大气折射等因素都能影响天体在天球上的视位置。但是这些影响不是造成天体视运动的主要因素，通常不把它们归属于天体视运动研究的范围。造成天体视运动的主要因素是地球自转。由于地球每天自转一圈，所以地球自转引起的天体视运动叫做“周日视运动”。地球是自西向东自转的，所以观察者在地球上看来，天体在一个恒星日内沿着平行于赤道的小圆，在天球上自东向西运行一圈。这个圆圈称为天体的周日平行圈。周日视运动是一切天体最显著的视运动。 ◆太阳的视运动 地面观测者直接观测到太阳在天球上的运动叫做“太阳视运动”。太阳视运动分为两种：周日视运动和周年视运动。周日视运动是地球自转引起的一种视觉效果，它造成太阳每天东升西落。太阳的周年视运动（见后《太阳的周年视运动是是古代历法的依据》一节），它导致太阳在恒星背景上相对位移。太阳在天球上周年视运动的轨迹是黄道，运动方向是由西向东，每年运行一圈，每天约移动1°。黄道被分成了十二等份，每等份约为30°，与一年十二个月相对应。太阳每月在黄道上的位置用附近的星座命名，这些星座称为“黄道十二宫”。每“宫”对应于一个月，太阳每月进入一“宫”。民间所说的某人是某某星座，就是指他(她)出生的那一个月太阳在哪一个星座。 ◆月球的视运动 地面观测者直接观测到月亮在天球上的运动叫做“月亮视运动”。月亮视运动也有两种运动组成，即除了地球自转造成的周日视运动外，还有月亮绕地球公转引起的公转运动。由于月亮每月围绕地球公转一周，地面的观测者能看到它每天在星座之间自西向东移动13.20。这种运动使它的赤道坐标（赤经、赤纬）和黄道坐标（黄经、黄纬）不断发生改变，从而造成一系列变化：一是月亮周日视运动的轨迹发生相应的变化，二是在一年内不同的日期，月亮出没的时间、方位和中天的高度出现变化：①出没的时间，每天平均推迟50分钟。②出没的方位和中天的高度，由于在一年内不同的月份，月球的周日视运动轨迹不同，在不同的季节里，月亮出没的方位、中天的高度和在天空照耀的时间也明显不同。以北半球的“满月”为例，夏季满月出没的位置与冬季太阳出没的位置相仿：从东南方升起，在西南方落下，中天的高度较低，在天空照耀的时间较短；冬季的满月则从东北方升起，在西北方落下，中天的高度较高，在天空照耀的时间较长。其他月相也有类似情况。 ◆不同纬度上的天球旋转
第四章天体视运动 天体始终处于不断地运动之中，这使得天体的位置坐标不断发生变化，并由此产生一系列与航海有关的天文现象。同时，不论是天文定位基本原理的直接应用还是高度差法，都需要获得所测天体在观测瞬间的位置坐标。因此，航海人员有必要掌握天体的运动规律，以及由此产生的天体位置坐标的变化。 第一节天体周日视运动 在宇宙中，天体的运动是绝对的，但并不存在固定不动的位置点可供观测这样的绝对运动，因此处于不同位置点的测者所观测到的天体运动，都是与测者位置点的运动相联系的相对运动。位于地球表面的测者所观测到的天体相对运动，称为天体视运动，其中又以天体周日视运动最为显著。 一、天体周日视运动及其成因 度逐渐增大，中午经过测者午圈时，高度达到 最大，随后高度逐渐降低，在傍晚时降没于西 方地平线之下。夜间仰观星空，月亮、行星和 恒星也都有这一形式的运动。在这种运动中， 天体，特别是恒星，相对位置保持不变，都以 同一角速度围绕天轴自东向西运动。天体这种 以一天为周期、绕着天轴（地轴）自东向西的 运动，称为天体周日视运动。 事实上，天体周日视运动是地球本身自西 向东自转运动的反映。如图4-1-1所示，地球 绕地轴以赤道上箭头所指的方向自西向东旋 转，一天转动一周，称为地球自转。位于地球 表面的观测者，感觉不到地球自转，却看到天 球带动所有天体作相反方向的相对运动，即绕着天轴以天赤道上箭头所指的方向自东向西匀 速旋转，一天转动一周，与地球自转周期相同。
在天球上，天体周日视运动的轨迹称为天体周日平行圈。由图4-1-1可知，不考虑天轴的空间稳定性，天体周日平行圈与天赤道平行，即为天体的赤纬圈（平行于天赤道的小圆，圆上每一点的赤纬值相等）。显然，当天体的赤纬等于0?时，其周日平行圈与天赤道重合。 即便天体周日视运动由地球自转引起，为了研究和分析问题的方便，通常假设地球不动，而天体作周日视运动。这一假设使得与测者有关的天球基准点线圆，如测者天顶、测者子午圈、测者真地平圈以及东西圈等均不随天球作周日视运动。 二、天体周日视运动的现象 图4-1-2为北纬某一测者的天球基准点 线圆在测者子午圈平面上的投影图。该图从正东点（E ）向测者子午圈平面投影，圆周为测者子午圈，圆心为正东点，天赤道、测 者真地平圈、东西圈以及天体赤纬圈均投影成直线，且东西圈与测者铅垂线重合。由图可知，对不同纬度的观测者，仰极高度不同，天赤道与其余天球基准点线圆之间的位置关 系各异，因此与天赤道相平行的天体周日平行圈与其余天球基准点线圆之间的位置关系 也各不相同，这说明不同纬度的测者将观测到不同的天体周日视运动现象。 分析天体周日视运动的主要现象如下： 1．天体的中天 如图4-1-2所示，bb '、cc '和dd '分别 为天体赤纬小于测者纬度（δ?<，亦即??bQ ZQ <）且同名（同为北）的天体B 、天体赤纬与测者纬度异名（δ为南，?为北） 的天体C 和天体赤纬大于测者纬度（δ?>，亦即??dQ ZQ >）且同名（同为北）的天体D 的周日平行圈（赤纬圈）。由图可知，在周日视运动中，除位于天极点上的天体，所有天体每天必有两次通过测者子午圈，这种现象称为天体的中天，其中，天体位于测者午圈称为天体上中天；天体位于测者子圈称为天体下中天。 分析图4-1-2，可得如下结论： （1）在天体周日视运动中，地球表面上位于地理南极和地理北极以外的测者，均可观察到天体（天极点上的天体除外）的中天现象（对地球表面上位于两极测者而言，因测者天顶与仰极重合，天体周日平行圈与测者真地平圈平行，不存在符合上述定义的中天现象）。 （2）天体上中天时，天体时圈与测者午圈重合，天体地方时角等于0?；天体下中天时，天体时圈与测者子圈重合，天体地方时角等于180?。 （3）天体中天时，天体方位圈与测者子午圈重合，则天体的圆周方位等于0?或180?。 （4）天体上中天时高度最高；下中天时高度最低。 天体中天时的高度，常被称为子午高，用H 示。天体上中天时的子午高（H ）与测者纬度（?）和天体赤纬（δ）有如下关系：
1-2 太阳周日视运动 一、太阳周日视运动轨迹图 为了能快速厘清太阳的实际运动轨迹及快速判断出太阳在一天中某一时间（地方时）的大致位置，在此提出“三点定轨迹”。 “三点定轨迹”：此三点为日出，日落，及正午太阳三点的位置。在探究过程中,因为是利用光照图进行辅助,要理解日出、日落的方位就要找出并识别晨昏线。 【思维构建步骤】：1.根据材料给出的时间确定直射点所在半球，得出日出、日落方位。 直射点位置决定了日出日落方位。 知识系统 考点精讲
注意：这里讨论日出日落的地区不包括发生极昼极夜现象的地区。 2.根据此时直射点与分析地区的位置关系，判断正午时，直射点是位于已知地区的正南还是正北。 3.确定三点绘制轨迹。 在绘制图的过程中，学生只需要根据材料提示的时间，知道是北半球的夏半年还是冬半年即可得出日出日落方位，再结合此时直射点的纬度与考察地区（十字坐标中心的黄色）的位置关系，画出正午时太阳的位置，三点连线，即为一天中太阳的轨迹。 地区 时间 直射点以北直射点以南 二分日 北半球 夏半年
北半球 冬半年 注意：依据“三点定轨迹”方式绘制出的是太阳周日视运动的简图，可把一天中的时间进行加载，6时太阳位于正东方向，18时位于正西方向。直射点位于正南正北时是12点，因此可以判断一天中该地任一地方时太阳的大致方位及物体影子朝向。 1.（2019年江苏卷）【太阳周日视运动】雾灵山位于北京与承德交界处，海拔2118米，素有“京东第一峰”的美称，是观赏日出和日落的理想之地。表l为“雾灵山部分日期的日出和日落时刻表”。据此回答题目。 表1 日期日出时刻日落时刻 ①7：3217：08 ②6：3118：15 ③4：4519：39 ④7：2216：49 1．一游客于7月某日去雾灵山旅游，当日的太阳视运动轨迹是 【解析】对于太阳轨迹的分析，目标应该很明确：首先是判读是时间，七月为北半球的夏半年→日出东北，日落西北；其次确定直射点的位置，该地为北京（北回归线及其以北地区），正午太阳位于正南。故答案选B。 2.（2018年新课标全国卷Ⅰ）【太阳某一时刻位置】小明同学7月从重庆出发到贵州毕节旅游，收集到的相关高速公路信息如图3所示。据此完成题目。
《科技与教育》2009.3.刊号：ISSN1007-3906；CN61-1302/D 太阳视运动规律及运用 湖北省武汉市新洲区第二中学张彩霞430413 一、太阳视运动规律 1、太阳直射赤道时，全球各地太阳从正东方向升起，正西方向落下； 2、太阳直射北半球时，全球各地太阳从东北方向升起，西北方向落下（极昼和出现极 夜地区除外）； 3、太阳直射南半球时，全球各地太阳从东南方向升起，西南方向落下（极昼和出现极 夜地区除外）。 二、极地地区太阳视运动 1、极点上的太阳视运动：极点上，一天24小时，太阳始终高挂天空，其太阳高度不变，如图： 2、开始极昼地区的太阳视运动：0时开始，太阳位于当地地平线上（如果是北极地区，太阳位于正北方向；如果是南极地区，太阳位于正南方向），此时太阳高度角为0°，然后将慢慢增大，当地正午12时达最大。此时太阳高度H=90°-|φ-δ|，因此时φ+δ=90°，所以当地正午太阳高度H=180°-2φ=2δ。而后逐渐变小至24时又落到地平线上，此时H=0°。如图 3、极点与开始极昼地区之间的地区的太阳视运动：在极点与开始极昼地区之间的地区即 66°34′至90°之间，一日0时Q点开始时，太阳已位于当地地平线之上，之后，太阳高度逐渐增大，至当地正午P点时达最大。过后又逐渐减小一直到该地这一日结束时，太阳仍落于地平线上一定高度，太阳高度与0时升起时一样大，即Q点。P点正午太阳高度为H=90°-|φ-δ|，Q点太阳高度为H=φ+δ-90°
三、运用 1、根据日出日落方位判断季节： 根据日出日落方位判断季节或时间：日出东北，日落西北时，北半球为夏半年（南半球为冬半年）；日出东南，日落西南时，南半球为夏半年（北半球为冬半年）；正东升起，正西落下，为春秋分。 例如；上图为某地太阳视运动图，判断①②③分别代表什么季节或时间。 解析：根据太阳总是东升西落知右侧为北方，左侧为南方，（早晨面向太阳，左侧为北方）判断。①太阳从东南升起，西南落下为北半球冬季；②正东升起，正西落下为春秋分；③东北升起，西北落下，为北半球夏季。 2、比较太阳视运动规律，判断该地所处位置 相同：太阳有时东升西落；有时东北升，西北落；有时东南升，西南落。 不同：在甲地，有时太阳在头顶，有时在北方，有时在南方，说明甲地在南北回归线之间；在乙地，太阳终年在北方，说明乙地在南回归线以南；在丙地，太阳终年在南方，说明丙地在北回归线以北。 3、根据昼长的长短判断该地所处位置。据图得到如下结论： E地太阳从东北升起，西北落下，应为北半球夏季，南半球为冬季，且 E地昼长大于12时，说明所处北半球；如果太阳从东北升起，西北落下，且昼长小于12小时则为南半球；F地太阳从东南升起，西南落下，应为北半球的冬季，南半球的夏季且昼长小于12时，说明F为北半球。
太阳周日视运动试题及变式图解 例题1：11月5日，北京（40°N、116°E）当地看到太阳升落的视运动轨迹示意图为（） 例题2：下图是北纬40°某地二分二至日太阳视运动示意图，K、L、M三条曲线为二分二至日太阳视运动曲线。读图回答（1）～（2）题。 （1）图中a、b、c、d分别表示地平圈上的四个方位，其中代表南方的是（） A．a B．b C．c D．d （2）有关K、L、M所对应的日期的说法，正确的是（） A．K一一天安门广场升旗时刻为一年中最迟 B．L一一江苏白昼时间比北京长 C．M一一此时该地太阳从东南方向升起 D．L一一长江口外海域盐度达一年中最小值 例题3：图1是北半球某地观测到的太阳周日视运动图，（1）求太阳直射点的纬度和该地的纬度。（2）画出该地的太阳高度角日变化坐标图。
（四）特殊的太阳视运动图 例题4：图3为某地某日“太阳视运动路线图，圆O为地平圈，箭头为太阳视运动方向，＜1＝＜2＝22°，完成下列问题：（1）太阳直射点的纬度及该地的纬度；（2）悉尼该日太阳升起的方向。（3）画出该地太阳高度的日变化坐标图。 例题5：图5是北半球某地某日太阳是运动图，当太阳位于A点时，北京时间为6时，高度角为44°，完成下列问题：（1）求该地的地理坐标。（2）求太阳直射点的地理坐标。（3）该日该地太阳升起的方向。（4）画出该地的太阳高度角日变化坐标图。 例题6：图7为70°N某地太阳在6月22日的视运动路线图，读后完成下列问题：（1）太阳在天顶偏南时，高度角是多少？太阳在天顶偏北时，高度是多少？（2）当地零时，太阳高度是多少？当地正午时，太阳高度是多少？
练习题1： 某年6月22日，“网络天文爱好者协会”的四位会员图示了各自所在地的太阳视运动状况，四幅图如下，试完成1～3题： 1、四位会员所在的纬度，由低到高的正确排序是：（） A．丙甲乙丁 B．乙甲丁丙 C ．甲丙丁乙 D ．甲乙丙丁 2、对纬度介于甲乙之间的人们来说：（） A．正午时，太阳位于人们的北方上中天 B．正午时，太阳位于人们的南方上中天 C． 6月22日这一天，太阳从东南方向升起，到西南方向落下 D． 6月22日这一天，太阳从正东方向升起，到正西方向落下 3、从正午太阳高度来看：（） A．丙地与甲地可能在某一日相等 B．丙地全年小于乙地 C．6月22日，甲乙之间的各地，正午太阳高度达一年中最小值 D．6月22日，甲以南的各地，正午太阳高度达一年中最小值 4、能反映该日北极点太阳高度变化情况的示意图是
太阳周日视运动专题 一、太阳周日视运动的规律 1、影响太阳视运动轨迹的因素 ⑴当地纬度⑵季节 2、太阳周日视运动规律（以北半球为例） ⑴位于赤道上观察到的二分二至的太阳视运动轨迹（左下） ⑵位于赤道与北回归线之间观察到的二分二至的太阳视运动轨迹（右上） ⑶位于北回归线上观察到的二分二至的太阳视运动轨迹（左下） ⑷位于北回归线与北极圈之间观察到的二分二至太阳周日视运动轨迹（右上） ⑸位于北极圈观察到的太阳视运动轨迹（左下） ⑹位于北极圈至北极点之间观察到的太阳视运动轨迹（右上） ⑺位于北极点观察到的太阳视运动轨迹（左下） 思考：南半球各纬度上的太阳周日视运动规律是什么？（右上） 3.常考点归纳 （1）太阳东升西落是地球自西向东自转的结果
（2）日出日落方位 ①二分日全球太阳东升西落②北半球夏半年时，全球太阳东北升西北落③南半球夏半年时，全球太阳东南升西南落④出现极昼的地区，北极正北（南极正南）升，北极正北（南极正南）落 (3)太阳方位与地方时关系 0:00时太阳在正北（正南），6：00太阳在正东，12:00太阳在正南（正北），18：00太阳在正西， 例40°N ，120°E 地区9:00时太阳在东偏南45° （4）太阳方位与正午太阳高度 北回归线以北地区太阳最高时在正南，南回归线以南地区太阳最高时在正北 二、太阳周日视运动的应用 1、确定地平圈平面上的方位 ⑴.根据太阳东升西落的运动方向来确定地平圈平面上的方位。 ⑵.如果观察点在北半球，太阳周日视运动轨迹倾向南方。 ⑶.如果观察点在南半球，太阳周日视运动轨迹倾向北方。 2、判断南北半球和纬度范围 太阳视运动轨迹北顺南逆 3、判断两至两分 若图中A 、B 、C 三条运动轨迹代表二分二至，则： ⑴.如果观察点在北半球，那么A 是夏至、B 是二分、C 是冬至。 ⑵.如果观察点在南半球，那么A 是冬至、B 是二分、C 是夏至。 4、判断昼夜长短，判断季节(月份) 根据太阳周日视运动的弧度来判断 根据路线长短判定季节：超过半圈——夏季，不足半圈——冬季， 正好半圈——二分 5、判断正午太阳高度H 太阳周日视运动到当日离地面最高位置时与地面的夹角 5、判断太阳直射点的纬度 ⑴利用12时（正午）和0时（子夜）太阳高度角来计算： （12时太阳高度角＋0时太阳高度角）÷2 例如：左下图中∠AOC ＝100 ，∠BOD ＝300 求此时太阳直射点的纬度。 如右上图所示： ∠δ=∠β＋∠AOC ＝（∠BOD －∠AOC ）／2＋∠AOC ＝（∠AOC ＋∠BOD ）／2 ⑵利用轨道面夹角θ来判断 除二分二至特殊日期无须判断外，任一时间的直射纬度可以从图中的θ角做出判断： ①如果观察点在北半球，那么A 这一天的太阳直射点纬度为北纬θ； ②如果观察点在南半球，那么A 这一天的太阳直射点纬度为南纬θ。 6、判断观察者的纬度 ⑴可利用正午太阳高度角公式计算：H ＝900－│ω±δ│ ⑵北极星高度即观察者的纬度 ⑶极昼发生的区域内，可利用12时（正午）和0时（子夜）太阳高度角来计算：
太阳周日视运动图及太阳高度角相关练习 1．下图表示某地一天中两个不同时刻太阳光线与地面的夹角，据此回答（1）——（3）题 （1）该地的纬度位置是（） A、700 N B、750 N C、700 S D、750 S （2）这一天，太阳直射点的纬度位置是（） A、150 N B、200 N C、150 S D、200 S （3）当太阳光线处在a位置时，国际标准时间是20时，则该地的经度位置是（） A、1200 W B、00 N C、600 E D、1800 如图为我国某地二分二至日日出、出落的时间（北京时间）和太阳位置示意图，分析判断2——4题。 2．图中①②③④表示正南方向的（） A、① B、② C、③ D、④ 3．该地的经度是（） A、1000 E B、1100 E C、1250 E D、1300 E 4．图中X、Y的时间可能为（） A、8：00、17：00 B、8：10、17：10 C、8：20、17：00 D、7：50、17：10 如图为某地某日太阳视运动图，其中，∠1＝100，∠2＝300 ，据此回答下列5——6题。 5．该地的地理纬度和太阳直射点的纬度分别是（） A、800 N ，200 N B、800 S，200 S C、66034，N， 23026，S D、66034，S， 23026，N 6．图示日期下列说法正确的是（） A、去南极科考的最佳时机 B、华北平原土壤中水盐运动正值淋盐 C、长江下游是地下水补给河水 D、珠江口出现咸潮 图中L表示北半球某地太阳高度角,读图回答9——10题。 9．此时北京的正午太阳高度角约为（） A、71° B、29° C、21° D、69° 10．此时相对应的地理现象可能是（） A、太阳直射点在南半球 B、地中海沿岸沙滩日光浴最佳季节 C、南极洲考察最佳季节 D、北京早晨太阳从东南方向升起 图1为我国某地某一天中的太阳视运动图。图2为世界地图上经过该地的一段纬线，MN之间为海洋。读图回答11—— 13题。 11．对MN之间海洋的叙述，正确的是（） A、海水的平均盐度约为45% B、该海域是我国的内海 C、该海域有我国最大的渔场 D、该海域铁矿运输繁忙 12．影响M处附近海域盐度季节变化的主要因素是（） A、海区的封闭程度 B、蒸发量的变化 C、河流的径流量 D、洋流流向的变化 13．N地以东地区（） A、气候终年温和湿润 B、为岛国，水能资源丰富 C、原材料需大量进口 D、山地、丘陵为主，森林资源丰富 下图是某地夏至日全天太阳高度的日变化曲线图。据此回答14——16题。 14．该地的地理坐标是（） A、78°17′N，120°E B、66°34′N，120°E C、78°17′N，116°E D、23°26′N，120°E 15．当天，该地太阳升起和落下的方位分别是（） A、正北升起，正南落下 B、东北升起，西北落下 C、正北升起，正北落下 D、正东升起，正西落下 16．该地全年正午太阳高度的变化曲线为（） 右图为某时刻我国局部地区太阳高度分布示意图，图中圆圈为等太阳高 度线，水平直线表示纬线，竖直的直线表示经线。读图，回答17——18题。 17．此时北京时间是（）
高频考点13 太阳视运动图 【母图导航】 太阳视运动模式图：右图反映的是太阳视运动轨迹图，太阳一天中东升西落，或全天不落。其中日出东方，日落西方，正午12点（地方时）时位于观察者的正南方或正北方。左图反映的是北半球北回归线以北地区某地一年中不同节气的太阳视运动轨迹。 【基本规律】 1、方向的判读：此处通常指地平圈上方向的判读。 ①可通过太阳的升落先判断东西方向，再利用与普通地图上方向的判读方法“上北下南，左西右东”来定出方向坐标。 ②在已知观测点位于北回归线以北或南回归线以南时，可以直接通过正午时太阳上中天的位置来判读南北方向。 2、观测点位于南北半球的判读
3、正午太阳高度的判读 连接正午时太阳所在位置（即太阳上中天的位置）与观测点之间的连线，与南北向连线的夹角，即为观测点所在纬线此日的正午太阳高度（取锐角或直角）。 4、昼夜长短的判读 太阳视运动轨迹在地平圈以上弧长的变化，即表示昼长的变化。 ①若此轨迹为优弧，则表示观测点所在纬线此时昼长夜短； ②若此轨迹为劣弧，则表示观测点所在纬线此时昼短夜长； ③若轨迹圆心恰好为观测点，则表示观测点所在纬线此时昼夜平分； ④若太阳视运动轨迹在地平圈以上是一个完整的圆，则表示观测点所在纬线此时出现极昼（如果该圆与地平圈平行，表示观测点为极点；如果该圆与地平圈相切，表示观测点所在纬度为当日出现极昼的最大范围处；如果该圆与地平圈的位置关系是既不相切又不平行，表示观测点所在纬度介于极点和出现极昼的最大范围处的纬度之间）。 5、二分二至的判读 ①若观测点位于北半球，则太阳视运动轨迹最长时为夏至，最短时为冬至，轨迹圆心在观测点时为春秋分； ②若观测点位于南半球，则太阳视运动轨迹最长时为冬至，最短时为夏至，轨迹圆心在观测点时为春秋分； ③若观测点位于赤道上，则正午太阳高度最小时上中天位置在观测点之北的为夏至，在观测点之南的为冬至，正午太阳高度最大（90°）时为春秋分。 6、日出日落方向的判读 在未出现极昼或极夜现象的纬线上（即太阳视运动轨迹与地平圈相交），无论在北半球还 日期日出方向日落方向春分（3月21日）至秋分（9月23日）东北西北