第11讲 太阳视运动轨迹和日出日落方位

上述公式计算得出的结果与实际情况完全吻合。由以上叙述及相关理论知识得出如下结论。1.春秋分日，全球各地日出日落方位角。=00, 太阳从正东方升起，正西方落下，6:∞日出，18:00日落。2.赤道，日出日落方位角8=00 ，太田正东升起，正西落下，6:ω日出，18:ω日藩。3.非极昼区域，日出日落方位角。=arcsin(tanφtan&)，北半球夏半年(春分日至秋分日)，太阳自东北方位升起，西北方位落下，北半球各地6:ω之前日出，18:ω之后日落，南半球各地6:00之后日出，18:00之前日落;北半球冬半年(秋分日至次年春分日).太阳自东南方位升起，西南方位落下.北半球各地.6:∞之后日出，18:∞之前日落，南半球各地6:∞之前日出.18:∞之后日落。4.极昼圈上，日出日落方位角。=900，北半球太阳正北升起，正北落下，0:佣日出，24:00日落;南半球太阳正南升起.正南落下.0:∞日出，24:∞日落。5.极昼区域内，太阳终日不落。二、太阳周日视运动轨迹示意圄的制作方法因为地球自西向东自转.地球上的观测者看到太阳从地平面的东边升起，西边落下.即为太阳周日视运动。制作太阳周日视运动轨迹示意图，必须具备两个基本条件:一是当地当天日出日落方位角，二是当地当天正午太阳高度。根据当地纬度(φ)和当天太阳直射点所处的纬度(8 ) ，可以计算出当地当天正午太阳高度(H=佣。-1φ-81 )和太阳出没点的角度( 8 =arcsin(tanφtan 8 ) )。有了这两个条件，加上必要的天文常识，就可以画出任一地点任一日期的太阳周日视运动轨迹示意图。以武汉市(30.50N, 114.50 E)二分二至日为例.绘制太阳周日视运动轨迹示意固:第一步，计算武汉市二分二至日的正午太阳高度H和日出日落方位角。:春秩分日，H = 59.50 , 8 =00 ;夏至日H=830 , 8 =150 ;冬至日H=360, 8=150 ;第二步，绘制地平天球示意图。先画出地平圃(或地平面)并按顺时针方向(南半球为逆时针方向)标注东南西北四个方位，再画出地平面以上的半圆并标出天顶位置;第三步.根据第一步计算结果，在地平天球示意图中以弧线分别画出二分二至日太阳视运动轨迹线并按东升西落方向标注箭头。这样便得到如图2所示的武汉市二分二至日太阳周日视运动轨迹示意图。26 高申地理

1 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 2 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。

日出日落方向图解

集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

学生理解：北回归线以北昼长大于昼长，且正午太阳在南，因此东北_南_西北，太阳视运动轨迹大于180度。

钟表定向推导：夏季日出时在6时以前，因此太阳自东北升起，西北落下。

不过以上两种方法缺乏必要的科学性，虽然都能解释、并使学生进一步记忆，但却不利于进一步探究。对于初中及高一学生来说足以。

简易图解释：

太阳光线与晨昏线垂直（上图中能表示），站在晨线上看太阳（图中选择了几个点，也就是蓝点位置），应该就是顺着太阳光线的方向看到的。从图中可以明显看出，夏至日除极昼、极夜区外，太阳都从东北升起，赤道上是东偏北23度26分，向南北两侧角度变大。夏半年的其它日期同理可得。

视运动图分析：

左图是南半球中纬度的太阳视运动，右图是北半球中纬度的太阳视运动，可以很明显的看出日出日落方向。

下面是从原初中课本上的图简化来的。

这是网友制作的，大家都可以依据地概的相关知识制作，也都可以说明日出日落的方向。

如果再进一步细化的分析：要计算任意一个地方在任意一天日出日落的方位角度，可以用下面的公式：

方位角=90 - 0.5arccos[2(sinM/cosN)^2 - 1]

公式中，M表示的是某天太阳直射的纬度，N表示的是某地的纬度，^2表示平方。

【例如】北京在北纬40度，则N=40，夏至这一天太阳在北纬23.5度（太阳直射北纬23.5度），即M=23.5，把N和M的值代入上式，可求得：方位角=31度

意思是，夏至这一天，在北京的人看来，太阳是从东偏北31度的方位升起的，是在西偏北31度的方位落下的。

下面是一些特殊地区，特殊时间的日出日落方位。

结论：? 北半球夏半年，全球除极昼极夜现象的地区外，太阳均从东北升起，从西北落下。

可以通过数学知识得出任意一个地方在任意一天日出日落的方位角度，可以用下面的公式：

方位角=90 - 0.5arccos[2(sinM/cosN)^2 - 1]

公式中，M表示的是某天太阳直射的纬度，N表示的是某地的纬度，^2表示平方。下面是太阳升落方位随纬度变化规律：

（一）在赤道上（北天极的高度φ=0°，即天赤道和地平圈垂直）：一年四季太阳都是垂直地升起而又垂直的落下， 且太阳直射点纬度是多少度，太阳升落防卫便是多少度。例如：每年11月7日，太阳直射南纬16°19'，此日的太阳升落方位亦为16°19'，即在赤道上看11月7日这天太阳是从正东偏南16°19'处升起，在正西偏南16°19'处落下。

（二）在开始出现极昼的纬度上（太阳直射点与刚好出现极昼的纬度互余，即太阳的赤纬与北天极的高度互余）：太阳升落方位最大为90°

（三）在开始出现极昼的纬度到极点看：一天中太阳高度有变化，太阳开始升起和下落到的最低点方位均为90°。例如：6月22日，在北纬70°处看太阳，一天中太阳总是在地平以上转圈，只在半夜时下落到最低点，此时太阳位于正北方天空。

（四）极昼期间在极点上看（北天极的高度φ=90°，即天赤道和地平圈重合）：一天中太阳高度没有变化，始终等于该日太阳直射点纬度，太阳只有方位变化而无所谓升落，因而不存在升落方位问题。 （五）在赤道与极昼极夜出现的纬度之间看：纬度越高，太阳升落的方位角就越大。例如，12月22日，太阳直射点纬度为23°26'，赤道上方位角为23°26'，南北回归线上为25°41'，南北纬45°为34°13'（即在北纬45°上，太阳此日从东偏南34°13'地平线上升起，西偏南34°13'落下），极圈上为90°。

感谢mryangfk提供的计算公式,相信科学,应该没错的.

补充一下找到的计算昼夜长短、日出日落时间的通式

计算昼夜长短、日出日落时间的通式

下面是一个计算任意地方在任意一天昼夜长短、日出日落时间的通式，不知道正确不正确，现在贴出来，请大家批评指正。