恒星日与太阳日练习图解
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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 °S2.该地的地理纬度是()°N °N °S °S3.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 °N2.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SN35°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°E2.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。
高考考点解读(3)—地球运动的地理意义【考点解读】要分析地球运动的地理意义,需要认识地球的运动规律。
地球自转和公转形成了黄赤交角,决定了地球表面太阳直射点的回归运动,导致一系列现象的发生。
地球运动产生的地理现象,主要包括昼夜交替和时间差异、地表水平运动物体运动方向的偏转(以上主要由地球自转引起)、正午太阳高度的变化、昼夜长短的变化、四季更替、五带等(以上由地球自转与公转共同所致)。
还应分析这些现象对地理环境的形成和变化,以及对人类活动所具有的重要意义。
(一)地球自转1.运动轴心及轨道:(1)轨道为赤道(2)绕地轴旋转,地轴北段始终指向北极星附近,并与公转轨道面成66 º 34′夹角4-12.方向:自西向东,从北极上空看呈逆时针,从南极上空看呈顺时针。
如:图3.周期:(1)恒星日,自转360º,23时56分4秒,是真正周期(2)太阳日,自转360º 59′,24小时,是日常所用周期恒星日:需要人为规定一个参照点——宇宙中的任一颗恒星都可以。
地球自转一周后,因公转离开原地,E1到E2是地球一天中公转的弧长,但是,此弧长与地球到恒星的距离之比几乎为零,地球公转已被忽略,故三颗恒星对地球而言实为一颗恒星。
E1P到E2P地球自转360º,时间为23时56分4秒。
恒星日是地球自转的真正周期。
太阳日:即地球从E1到E2没有完成以太阳为参照物的周期运动,至E3P点才再次与太阳重合,就地球自转而言,旋转了360º 59′,称一个太阳日周期为24小时。
太阳日是生活周期,古人云:日出而作日没而息。
4.速度:(1)角速度:除极点为0外,其它各点均为15 º /小时(2)线速度:赤道线速度最大(约为1670km/h),向高纬递减,两极为零。
纬度为α°的某地其线速度约为1670km/h × cos α°。
(二)地球公转1.运动轴心及轨道:(1)轨道为黄道,是一个近似正圆的椭圆轨道(如图4-4)(2)太阳位于椭圆的一个焦点上,地球有近日点(1月初)和远日点(7月初)之分2.方向:自西向东,从北极上空看呈逆时针,从南极上空看呈顺时针3.周期:(1)恒星年,公转360°,365天6时9分10秒,是真正周期(2)回归年,太阳直射点移动一个周期,365天5时48分46秒,是日常所用周期4.速度:(1)位于近日点(1月初)时速度快,位于远日点(7月初)时速度慢(2)平均角速度为每日约10(3)平均线速度为30千米/秒(三)主要由地球自转产生的地理意义1.昼夜交替(1)产生原因:①地球是不透明的球体,因此有昼半球和夜半球之分;②由于地球不停地自转,因此昼半球、夜半球所处部分不停地变化,就产生了昼夜交替现象。
太阳周日视运动试题及变式图解基础知识讲解:(一)太阳周日视运动图的特征太阳视运动是地球自转造成的,一天中,地球自西向东自转,看太阳在天空中以观测者为中心,自东向西运动,一天转一圈。
观测者所在的平面是地表切面,叫做地平圈,以观测者为中心的大球面为天球,天体在天球上运动。
(二)、太阳视运动图的判断方法:(1)太阳视运动最高位置为正午,正午太阳高度为从地平圈中心向太阳最高位置的连线与地平圈的交角,地平圈以上部分长度反映昼长,以下表示夜长。
(2)不同半球的正午太阳偏向:北、南回归线之间的地区,太阳轨迹是平行的。
北回归线以北地区,一年中太阳总是偏向南方,每天太阳最高时太阳在正南;南回归线以南地区,一年中太阳总是偏向北方,太阳最高时在正北,根据一年中太阳视运动最高、最低、居中位置来判断季节。
思考:南北回归线之间的地区太阳周日视运动图是怎样的?(三)周日视运动图的应用:1、确定地平面东、西、南、北的方向;2、正午太阳高度、太阳高度角的计算;3、确定该地的经纬度;4、确定日影的日变化和年变化;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.bC.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。
恒星日和真太阳日自古以来,地球的运动很自然地给人们提供了计量时间的依据,给出两种天然的时间单位,这就是日和年。
“日”是指昼夜更替的周期,古时人们用圭表测日影的方法来测定日的长度,如某天正午太阳位于正南方时,表影最短,从这一时刻起算到第二天正午,太阳再次位于正南,表影最短的时间间隔就是一天,也就是一个真太阳日。
大家都知道地球自转一周为一日。
可是,怎么才能确定地球已经转了一圈呢?要回答这个问题,得讲讲恒星日、真太阳日、平太阳日。
连接一个地方正南正北两点所得的直线为子午线,子午线和铅垂线所决定的平面是正南正北方向的子午面。
某地天文子午面两次对向同一恒星的时间间隔叫做恒星日,恒星日是以恒星为参考的地球自转周期。
如果把时间单位,定义为某地天文子午面两次对向太阳圆面中心(即太阳圆面中心两次上中天)的时间间隔,则这个时间单位就称作真太阳日,简称真时,也叫视时。
它是以太阳为参考的地球自转周期。
恒星日总是比真太阳日要短一些。
这是因为地球离恒星非常遥远,远到从恒星上看来,地球似乎是不动的,地球的公转轨道相对于如此遥远的距离已变作一个点了。
从这些遥远天体来的光线是平行的,无论地球处于公转轨道上的哪一点,某地子午面两次对向某星的时间间隔都没有变化。
比较起来,太阳离地球却近多了,从地球上看,太阳沿黄道自西向东移动,一昼夜差不多移动1度。
对于某地子午面来说,当完成一个恒星日后,由于太阳已经移动,地球自转也是自西向东,所以地球必须再转过一个角度,太阳才再次过这个子午面,既完成了一个真太阳日。
恒星日只在天文工作中使用,实际生活中我们所用的“日”是指昼夜更替的周期,显然更接近于真太阳日。
根据真太阳日制定的时间系统称为“真太阳时”。
平太阳日太阳连续两次经过上中天的时间间隔,称为真太阳日。
我们知道,地球沿着椭圆形轨道运动的,太阳位于该椭圆的一个焦点上,因此,在一年中,日地距离不断改变。
根据开普勒第二定律,行星在轨道上运动的方式是它和太阳所联结的直线在相同时间内所划过的面积相等,可见,地球在轨道上做的是不等速运动,这样一来,一年之内真太阳日的长度便不断改变,不易选做计时单位,于是引进平太阳的概念。
恒星日与太阳日练习图解
关于地球自转周期的表述,大都涉及恒星日和太阳日两个概念。
这两个概念的差别可以说是地理教学难点中的难点。
如果我们在教给学生恒星日与太阳日概念的基础上,引导学生做一些关于恒星日与太阳日的变式练习,特别是通过图解的形式来做这些练习,不仅有助于学生对概念的理解和掌握,加深学生的印象,而且有助于开发学生的智能,训练学生的思维,激发学生学习地理知识的强烈兴趣。
按照一般教科书上的说法,太阳日是太阳连续两次上中天间隔的时间,或者说是太阳连续两次经过当地子午线间隔的时间。
对北回归线以北的人们来说,当然也可以理解为是太阳连续两次通过当地正南方向间隔的时间。
同理,恒星日可以理解为是某一恒星(确切地说是春分点)连续两次上中天间隔的时间,或者说是某一恒星(春分点)连续两次经过当地子午线间隔的时间。
如果该恒星(春分点)位于当地南方天空中,当然也可以理解为是该恒星(春分点)连续两次通过当地正南方向间隔的时间。
弄清了上述概念之后,教师就可以引导学生通过分析下面五幅示意图做恒星日与太阳日的变式练习,帮助学生理解、掌握恒星日与太阳日的差别。
1、假定地球只自转而不公转,即地球只是在原地自转,则恒星日与太阳日等长。
如图一所示:
图一地球原地自转
图中,太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。
从此刻开始,地球在原地自转一圈360°后,太阳与该恒星又一次同时在M点上中天。
这段时间的间隔,既是一个太阳日,也是一个恒星日。
所以,如果地球只有自转,而没有公转,那么,太阳日与恒星日就总是等长的,他们都是地球自转一圈360°用的时间,因而他们都是地球真正的自转周期。
2、假定地球向东自转向东公转,即与现在的情况完全相同,则恒星日一定短于太阳日。
如图二所示:
图二地球向东自转向东公转
图中,在地球轨道A点,太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。
从此刻开始,地球一边自转,一边围绕太阳公转,且方向都是向东。
地球自转一圈360°的同时,又在绕太阳公转的轨道上运动到地球轨道B点。
此时,该恒星又一次在M点上中天,完成了一个恒星日,用的时间是23h56m4s。
但此刻太阳并没有再次上中天。
太阳要再次在M点上中天,地球必须再多自转一个角度α(当然,再自转这个角度的同时,地球必定还要在公转轨道上再往前公转一个角度)。
多自转角度α,大概需要3m56s。
因此太阳日要长于恒星日3m56s,即一个太阳日的时间为23h56m4s+3m56s=24h。
3、假定地球向西自转而向东公转,则恒星日要长于太阳日。
如图三所示:
图三地球向西自转向东公转
图中,在地球轨道A点,太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。
从此刻开始,地球一边向西自转,一边围绕太阳向东公转。
地球自转一圈360°的同时,又在绕太阳公转的轨道上运动到地球轨道B点。
此时,该恒星又一次在M 点上中天,完成了一个恒星日。
但在此之前,太阳已经再次上中天。
太阳再次在M点上中天时,比该恒星再次上中天整整少自转了一个角度α(当然,少自转这个角度的同时,地球公转必定也少转一个角度)。
因为少自转角度α,所以,太阳日要短于恒星日。
在这样的一个太阳日中,地球实际自转的度数是360°-α。
4、假定地球向东自转而向西公转,则恒星日要长于太阳日。
如图四所示:
图四地球向东自转向西公转
图中,在地球轨道A点,太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。
从此刻开始,地球一边向东自转,一边围绕太阳向西公转。
地球自转一圈360°的同时,又在绕太阳公转的轨道上运动到地球轨道B点。
此时,该恒星又一次在M 点上中天,完成了一个恒星日。
但在此之前,太阳已经再次上中天。
太阳再次在M点上中天时,比该恒星再次上中天整整少自转了一个角度α(当然,少自转这个角度的同时,地球公转必定也少转一个角度)。
因为少自转角度α,所以,太阳日要短于恒星日。
换句话说,在这样的一个太阳日中,地球实际自转的度数是360°-α。
5、假定地球向西自转向西公转,则恒星日一定短于太阳日。
如图五所示:
图五地球向西自转向西公转
图中,在地球轨道A点,太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。
从此刻开始,地球一边向西自转,一边围绕太阳向西公转。
地球自转一圈360°的同时,又在绕太阳公转的轨道上运动到地球轨道B点。
此时,该恒星又一次在M 点上中天,完成了一个恒星日。
但此刻太阳并没有再次上中天。
太阳要再次在M点上中天,地球必须再多自转一个角度α(当然,再自转这个角度的同时,地球必定还要再在公转轨道上往前公转一个角度)。
因此,太阳日要长于恒星日。
换句话说,在这样的一个太阳日中,地球实际自转的度数是360°+α。
做完上述变式练习,学生自然可以得出以下结论:
1、如果地球只是在原地自转,则恒星日与太阳日等长。
或者说,恒星日与太阳日不等长,完全是因为地球在自转的同时还在围绕太阳公转造成的。
2、如果地球自转方向与公转方向一致,即两种运动方向都是向东或者都是向西,则恒星日要短于太阳日。
3、如果地球自转方向与公转方向不一致,即两种运动方向一个向东一个向西,则恒星日要长于太阳日。
通过图解的形式做这些练习,学生很容易理解:恒星日是地球自转一圈360°所用的时间,是地球真正的自转周期。
因为太阳日比恒星日多自转了一个角度α,所以,太阳日比恒星日长3m56s,太阳日并非地球真正的公转周期。
需要说明的是:虽然恒星日是地球真正的自转周期,但由于它与人们的生活关系不是很密切,所以平时生活中我们较少用到。
尽管太阳日不是地球真正的自转周期,但因为太阳是地球上的主要自然光源,太阳日是地球上昼夜更替的周期,所以太阳日与我们的生活关系非常密切。
从远古的时候开始,地球上的人类就奉行“日出日作,日落日息”的作息习惯。
地球上的人们总是习惯于用太阳日作为历法的基本单位—“日”。
但严格说来,太阳两次上中天间隔的时间(称“视太阳日”)也并非等长的,历法上用的“日”是“平太阳日”,而非“视太阳日”。
由于这个问题已经超出了我们要讨论的范围,故此不赘述。
原载《地理教育》2006年第4期。