太阳周日视运动

太阳周日视运动天球天空呈球形，这是有目共睹的。

众星列宿布满天空，对于这些极其遥远的天体，人眼无法辨别它们的相对远近，好像是等距的。

它们同观测者的关系，如同球面上的点同球心的关系。

既然天空看起来像个球面，人们就把广漠的宇宙当作球体看待，并把天体在天空中的视位置，当作它们的真实位置。

这对于那些无需考虑距离因素，如对时间、纬度的测定来说，带来极大的便利。

这样一个假想的球体，叫做天球。

天空的昼夜旋转说明，天球不但存在于地平之上，而且还有一半隐入地平之下。

人们所能直接观测到的地平之上的半个球形的天空，又被叫做天穹。

〔天穹有别于天球。

天球是整球，天穹是半球；天球是圆的，而天穹是扁的。

“天似穹庐，笼盖四野〞，我们日常所见的蔚蓝色的天空，其实是包围地球的大气层，沿地平方向，好像距离很遥远；沿天顶方向，距离较近。

〕天文上在定义天球时，规定了两个条件：一，天球的球心是观测者或地心；其次，天球的半径是任意的。

它包涵一切，不管天体如何遥远，总可以在天球上有它的投影。

这样，既成认天体事实上的距离悬殊；又可以利用天球上的视位置对于地球的等距性。

概括地说，天球就是以地心为球心，以任意远为半径的一个假想的球体〔图1—1〕，天文学用作表示天体视运动的帮助工具。

图1－1 天球示意图天球的半径是任意的，全部天体，不管多远，都可以在天球上有它们的投影以上所说是地心天球。

在说明地球或行星公转的时候，人们也使用以太阳中心为球心的天球，叫日心天球。

通常所说的天球，皆指地心天球。

天球上的位置为了确定一个地点在地球上的位置，人们设置地理坐标系；同理，为了确定天体在天球上的位置，需要设置天球坐标系。

地理坐标系和天球坐标系，都是球面坐标系。

在天文学上，依据不同的需要，使用不同的天球坐标系。

各种天球坐标系，有不同的特点。

但是，它们都有球面坐标系的共同特点。

这些特点是：——球面坐标系都有一个根本大圆，称为基圈。

例如，在地理坐标系中，赤道就是它的基圈。

——基圈上都有一个原点。

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。

不同纬度一年中太阳的周日视运动情况每天在地球上看到的天体的东升西落现象，称为天体的周日视运动现象。

太阳在一天中的东升西落，称为太阳的周日视运动。

天体的周日视运动是由于地球绕地轴自转形成的。

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。

本文结合地平圈天球图讨论一年四季不同纬度（以北纬为例）太阳的周日视运动情况。

（每种情况的左图为水平方向上的地平圈图，右图为实际空间中的地平圈图，图中A 点为地平圈的纬度位置）一、赤道地区二分二至太阳的周日视运动情况图一：赤道上（0º）从图一可以看出：春秋分时，赤道上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º；正午时，太阳在正头顶，太阳高度达一天中最大值为90º；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。

夏至时，赤道上，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正北方，太阳高度达一天中最大值为66º34¹；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0º。

冬至时，赤道上，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66º34¹；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。

二、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）图二：赤道与北回归线之间（20ºN ）3：冬至（H=46º34¹）2：春秋分（H=70º）1：夏至 （H=86º34¹）NS 123NS 3：冬至 （H=66º34¹） 3212：春秋分（H=90º）1：夏至 （H=66º34¹）春秋分时，20ºN ，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70º；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。

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太阳周日视运动轨迹总结一、天球1、以观察者为球心2、地平圈3、天顶、天底、北点、南点、东点、西点太阳周日视运动轨迹总结二、太阳视运动1、概念2、方向：自东向西3、速度：每小时15度4、周期：1个太阳日5、轨迹：圆，有时候是大圆有时候是小圆太阳周日视运动轨迹总结三、轨迹上的特殊点1、最高点与最低点时间，方向轨迹上的最高点为当地正午时刻，轨迹上的最低点为当地子夜时刻，此两点或者在观测者的正北方、或者在观测者的正南方，或者在天顶、天底2、轨迹与地平圈的交点(1)无交点：意义如果视运动轨迹与地平圈没有交点，且轨迹在地平圈之上，则当地极昼。

如果视运动轨迹与地平圈没有交点，且轨迹在地平圈之下，则当地极夜。

(2)单个交点：方向及意义轨迹与地平圈只有一个交点的，此交点或者是北点或者是南点。

除交点之外，轨迹上的点在地平圈之上，则当地恰好极昼。

除交点之外，轨迹上的点在地平圈之下，则当地恰好极夜。

(3)俩交点：连线与纬线、经线的关系;日出和日落俩交点的连线与纬线平行，与经线垂直。

俩交点中在偏东方向的为日出点，在偏西方向的为日落点。

太阳周日视运动轨迹总结四、轨迹与纬度1、轨迹倾角与纬度互余轨迹倾角指太阳视运动轨迹所在的平面与地平圈所在平面所夹的二面角。

这个角与当地纬度互余。

2、南北半球从天球上方往下看，顺时针者位于北半球，逆时针者位于南半球3、特殊地方的轨迹两极(顺时针或逆时针);赤道两极的周日太阳视运动轨迹与地平圈平行或重合。

赤道的视运动轨迹与地平圈垂直。

太阳周日视运动轨迹总结五、轨迹的年变化规律1、不同时期的轨迹互相平行2、两分日轨迹交于东点和西点，夏至日最北，冬至日最南。

与太阳直射点的运动同步3、分日轨迹最大，为大圆，离分日越远则越小，两至日最小。

太阳周日视运动太阳周日视运动：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以北半球温带地为例。

如图4，去掉图1中二分日视运动轨迹，连接OB，作O′在地平面上垂直投影O″，作W′在地平面上的重击投影W″，连接OW″。

∠WOW″即为日落时的太阳为位角，此角与日出方位角大小相等。

设天球半径为R，δ为太阳直射点的纬度，φ为观察点的地理纬度。

太阳的周日视运动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（如下图）。

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。

一、周日视运动图的一些概念如上图：圆心：是以观察者为圆心；所在平面为地平面。

方位：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、正午太阳的方位—北半球一般在南，南半球一般在北）。

天顶：观察者的头顶（即图中的Z点）上中天：过Z点的圆周的地平面以上部分，地方时为12时即正午时太阳上中天。

下中天：与上中天对应的地平面以下部分，地方时为子夜24时（或0时）。

太阳的特殊位置：1—日出；2—上中天；3—日落；4—下中天。

正午太阳高度：太阳上中天时，太阳与观察者的连线与地平面所成的夹角，即图中的∠H。

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。

二、周日视运动圈的特征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一般的周日视运动图如果在二至日两个周日视运动圈之间包括天顶位置，表明该地位于回归线以内。

赤道的特征是周日视运动图垂直于地平面；赤道至北回归线之间地区的周日视运动圈的特征是太阳上中天的部分天顶以南部分多于天顶以北部分；赤道至南回归线之间地区的周日视运动圈的特征是太阳上中天的部分天顶以北部分多于天顶以南部分。

如果太阳上中天的部分全部位于天顶以南（如下图），则表明当地位于北回归线以北地区；相反，如果太阳上中天的部分全部位于天顶以北，则表明当地位于南回归线以南地区。

太阳周日视运动太阳周日视运动地球运动部分的学问点，尤其是太阳视运动对于一般高中同学而言较难理解，因为缺乏空间想象力量，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肯定的要求，把握和理解太阳视运动规律有利于解决地球运动的学问点，所以笔者认为把握肯定的太阳视运动学问是有必要的。

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。

这里我们讨论不同地区，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，我们常常利用昼弧长除以150来表示昼长，假如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；假如始终在地平线之上为极昼，反之为极夜。

【太阳周日视运动】1.极昼圈（发生极昼的最低纬线圈）上的太阳周日视运动太阳高度最小值为0°出现在地方时0时（或24时），太阳视运动轨迹与地平圈相切；太阳高度最大值就是当地正午太阳高度，其大小为太阳直射点所在纬度数的2倍（h°为太阳直射点纬度值）。

（1）北半球，太阳运行轨迹是：正北日出（地方时0时）—东北—正东（地方时6时）—东南—正南（地方时12时）—西南—正西（地方时18时）—西北—正北日落（地方时24时）。

（2）南半球，太阳运行轨迹是：正南日出（地方时0时）—东南—正东（地方时6时）—东北—正北（地方时12时）—西北—正西（地方时18时）—西南—正南日落（地方时24时）。

2.极昼圈及极点之间地区的太阳周日视运动在极点与极昼圈之间的极昼地带，全天24小时太阳高度角都大于0°，其中日最小太阳高度角与正午太阳高度角之和等于阳光直射点纬度数的2倍（h 1°+h 2°=太阳直射点纬度值的两倍），并且日最小太阳高度角的度数等于该地纬度与极昼圈之间相隔的纬度数。

（1）北半球，最小太阳高度于地方时24点在正北，正午太阳在正南。

（2）南半球，最小太阳高度于地方时24点在正南，正午太阳在正北。

3.极点由于太阳周日圈始终平行于地平圈，故一天中的太阳高度没有变化，始终等于该日太阳直射点的纬度°=太阳直射点纬度值），因而不存在升落方位问题。

数（h1（1）北极点，太阳始终在正南方，日影始终在正南方。

（2）南极点，太阳始终在正北方，日影始终在正北方。

4.极夜圈（发生极夜的最低纬线圈）上的太阳周日视运动（1）北半球，最大太阳高度（与地平线平行）（0°）于地方时12点在正南。

（2）南半球，最大太阳高度（与地平线平行）（0°）于地方时12点在正北。

5.其余地区（1）太阳直射北半球，除极昼极夜地区，全球其他地方太阳都是东北升、西北落。

（2）太阳直射南半球，除极昼极夜地区，全球其他地方太阳都是东南升、西南落。

天体的周日视运动具体现象【引言】天体的周日视运动是天文学研究中的重要内容之一。

通过观察天体在天球上的位置变化，人们可以了解该天体的运行轨迹、运动速度以及运动周期等信息。

本文将详细介绍天体的周日视运动的具体现象。

【第一部分】天体的视运动基本概念1. 视运动的定义及特点：视运动是天体在地球上观测者的视线中所呈现的移动现象。

由于观测者与天体的相对运动，导致了视运动的发生。

2. 视运动的分类：天体的视运动可以分为周日视运动、年视运动和月视运动。

其中，周日视运动是指天体在天球上自西向东运动的现象。

【第二部分】天体周日视运动的具体现象1. 太阳的周日视运动- 太阳视运动的特点：太阳在天球上的运动是由地球自西向东公转导致的。

- 视运动的表现：太阳每天从东方升起，到西方落下，形成日出和日落的现象。

在一年中，太阳的日出和日落时间会有所改变，这是因为地球公转轨道是椭圆形的，使得离太阳较近时，太阳升起和落下的位置都会有所偏移。

- 季节变化的影响：太阳的周日视运动也会影响到地球的季节变化。

太阳直射点的位置随着时间不断变化，导致地球各个地区的气温、日照时间等发生变化。

2. 外行星的周日视运动- 外行星的特点：外行星是指距离太阳较远，轨道位于地球轨道外侧的行星，如火星、木星、土星等。

- 视运动的表现：外行星的周日视运动与太阳类似，也是由地球自西向东公转导致的。

外行星的视运动会呈现出东西往复、有时快有时慢的特点。

这是由于地球和外行星的公转轨道形状不同导致的。

- 逆行现象：外行星的周日视运动中，有时会出现逆行现象。

当外行星靠近地球时，它们的视运动速度会变慢，并向西方移动一段时间，然后再继续往东方移动。

这种现象被称为逆行。

3. 内行星的周日视运动- 内行星的特点：内行星是指轨道位于地球轨道内侧的行星，包括水星和金星。

- 视运动的表现：内行星的周日视运动较为复杂。

由于内行星的轨道位于地球轨道内侧，它们在视运动中会表现出东西晕圈、出现晨昏现象等特点。

专题五 《太阳周日视运动》江西省樟树中学 杨华一、太阳周日视运动的概念由于地球每天自西向东自转，造成了太阳每天早上从东方升起、晚上又从西方落下的自然现象。

因这种现象是地球自转造成的人的视觉效果，所以天文学上把太阳的这种运动称做太阳周日视运动，其实质是地球自转的一种反映。

太阳周日视运动轨迹又称周日圈．．．。

二、地心天球的概念天球是以地心为球心（把地球看做一个质点），以任意距离为半径的假想圆球。

地心和天体的连线同天球的交点叫天体的视位置（即天体在天球上的投影）。

天体在天球面上的运动称为视运动。

图1天底地平圈南12∶三、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⑶位于北回归线上观察到的二分二至的太阳视运动轨迹S二分 北南西二分南北A南 北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⑸位于北极圈观察到的太阳视运动轨迹⑹位于北极圈至北极点之间观察到的太阳视运动轨迹东南北冬至二分 夏至 西南 西二分北南⑺位于北极点观察到的太阳视运动轨迹思考：南半球各纬度上的太阳周日视运动规律是什么？（由学生自己归纳）四、太阳周日视运动的应用图2 示意图 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、判断昼夜长短根据太阳周日视运动的弧度来判断 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（见图2）二分北极南南南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。