飞行过程中昼夜更替周期问题探究

江夏一中 陈安德老师总结归纳地球运动的规律总结1、 昼夜更替周期问题若飞机每小时向东飞行a 经度，则昼夜更替周期为x=36015+a若飞机每小时向西飞行a 经度，则昼夜更替周期为x=36015-a2、 有关日期判定问题顺着地球自转方向，由大日期变为小日期的那条经线是1800 , 由小日期变为大日期的那条经线可由它与1800 经线的夹角推算出来，它的时间为小日期的24点或大日期的0点。

3、 北半球某纬度的昼长等于南半球相同纬度的夜长。

北极圈内某纬度极昼的天数等于南半球南极圈内相同纬度的极夜天数。

但两地的极昼天数不会相等，因为地球公转速度不等。

在南北半球，纬度相同的地方出现极昼，极夜的天数之和相等。

4、 在太阳光照图上，晨昏线与经线的夹角可视为当日的太阳直射点的纬度。

5、 当极圈内某区域为极昼时，晨昏线相切点所在经线为0：00或24：00，为极夜时，晨昏线相切点所在经线为12：006、 当晨昏线与某纬线相切，相切点所在经线为0：00或24：00，则该纬线至极点区域出现极昼现象，此日太阳直射点纬度为同一半球的余角纬度；如果相切点的经线为12：00，则该纬线至极点区域出现极夜现象，此日太阳直射纬度为另一半球的余角纬度。

7、 已知某地出现极昼，又知其正午太阳高度（最大H ）和0：00的太阳高度角（最小H ）,求该地的地理纬度：地理纬度=900 —最大H — 最小H 2 直射点纬度=最大H + 最小H 28、 出现极昼现象的最低纬度的正午太阳高度为直射点纬度的2倍，或H 2=直射点纬度 9、 日出方位：除极点外，太阳直射点在北半球，各地日出方位为东北，东偏北多少就是太阳直射点的北纬度数；太阳直射点在南半球，各地日出方位为东南，东偏南多少就是太阳直射点的南纬度数；太阳直射点在赤道时，太阳从正东升起，正西方落下。

物体影子的朝向与太阳照射方向相反。

10、一年中最大昼长与最小昼长之和等于24小时。

最大昼长 — 最小夜长 = 昼长最大差值昼长变化幅度=（最大昼长-12）×12=（12-最小昼长）×12。

飞行过程中昼夜更替周期问题探究地球是自西向东旋转，飞机也是自西往东飞的。

假设以地面上的某一点为参照物体，那么地球是静止的，而晨昏线运动的方向应该是自东往西的。

飞机以地面为参照物的话，应该也是自西往东飞行。

那么他们的运动方向是相反的，速度就应该叠加在一起。

问题的实质是观察者与太阳的相对运动方向和速度。

正常的运动速度（角速度）是每小时１５度，太阳在天空中东升西落，自东向西运行。

假如飞机不飞，原地呆４８小时，它将经历两昼夜。

日出日落两次。

现在飞机向东飞（背着太阳走），４８小时绕地球一周，每小时跨越7.5度，飞机与太阳相背运动，飞机上的观察者与太阳的相对运动角速度就成了每小时２２.５度，与太阳相对运动一周３６０度只需要１６小时，４８小时内，飞机上的观察者将看见三次日出日落。

假如飞机向西飞，追着太阳走，会怎么样？方法归纳:①物体向东运动时，昼夜交替周期小于一个太阳日。

V 地球 =15°/时 V 物体>0°/时 V 太阳=15°/时+ V 物体 ,( V 地球为地球的自转角速度；V 物体为以地面为参照物的物体绕地角速度；V 太阳为以太阳为参照物的物体绕地角速度) 物体昼夜交替周期=360°÷V 太阳<24小时②物体向西运动时：其绕地球运行角速度为V 太阳=︱V 物体-V 地球 ︱。

a. 若物体运动角速度小于15°/h，则V 太阳< V 地球, 则昼夜交替周期大于1个太阳日。

b. 若物体运动角速度等于15°/h，则V 太阳=0, 则物体运动与太阳保持相对静止，无昼夜交替现象。

c. 若物体运动角速度大于15°/h，但小于30°/h，则V 太阳<15°/h, 昼夜交替周期大于1个太阳日。

d. 若物体运动角速度等于30°/h，则V 太阳= 15°/h , 则昼夜交替周期等于1个太阳日。

在环球飞行时看昼夜长短的变化甘国斌 610041 成都西川中学【例题】飞机沿纬线环球飞行，每小时向东飞行15个经度，那么，飞机上将看到：A ．昼和夜的长增加一半B ．昼和夜的长减短一半C ．昼和夜的长增加一倍D ．昼和夜的长不变【解】设地球自转的角速度为V=15º/h,昼夜交替周期为T=24h,飞机向东飞行速度为V =15º/h. 因为：VT π2= 所以，当飞机向东飞行时，在机上乘客看来，速度增大，周期变短。

这时，他看到的昼夜交替的周期为：T V V V V v V T 212212222===+=+=ππππ东 因此，答案选【B 】。

可见，飞机向东环球飞行越快，穿越的一个昼夜周期就越短。

相当于，东飞前行，追赶日出，时光顺流，昼夜变短，一天缩短。

【拓展】同理，我们来探讨飞机西飞、追赶日落的情况：1.当0＜V ＜V 时：T vV V v V VT v V T -=-=-=π2西＞T (变长) 相当于,西飞退行，追赶日落，时光倒流，昼夜增长，一天延长。

2．当V =V 时：→西T ∞ （无限长）此时，飞机永在白昼或夜晚中飞行，相当于时光停止。

我们用下图来解释：(甲图)甲图中,A 1、A 、A 3经度各相差15°，地方时各相差1小时。

飞机以V =V 的速度从A 1→A 2→A 3向西飞，当飞机在A 1时，A 1当地时间若为7：00，A 2当地时间为6：00。

飞行1小时后到达A 2；然而同时，地球也自转了1小时，A 2转到乙图的位置；此时，A 1地方时为8：00，A 2 为7：00。

所以，飞机始终处于地方时为7：00时刻的上空。

相当于时光停止，永处昼或夜中。

（乙图）3．当V ＜V ＜2V 时：T Vv V T -=西＞T(变长) 4.当V =2V 时：T T VV V T V v V T =-=-=2西（不变） 5.当V ＞2V 时：T Vv V T -=西＜T （变短） 【总结】总之，飞机环球飞行，在不同的速度下，其穿越一个昼夜周期的时间长短不一样，见下总的来说，如果不考虑①、②两种情况（因为飞机速度很难达到这么快），那么：1.东飞前行，昼夜缩短；2.西飞退行，昼夜变长。

为何在飞机上看到太阳日有长有短太阳日是由于地球自转以太阳为参照物形成的一个周期类型，我们在地球表面看到一个太阳的东升西落，即为一个太阳日，但每当遇到在地面坐船或乘飞机向西或向东运动，再观察昼夜交替周期（太阳日）该如何变化的问题时，总是有点难以解决，到底怎么回事呢？众所周知，物体的运动是绝对的，静止是相对的。

当我们相对地面静止时，与地面某一地点相对不动，但此时我们正和地球整体一起在做围绕地球自身自转轴－地轴，做每小时15度的自西向东的绕轴运动，此时的太阳日即为24小时（24小时一个太阳的东升西落），当我们再在地面运动时，那么我们围绕地轴的运动速度，实际是我们在地面的运动速度和地球自转两速度的叠加，叠加后的真正绕轴速度势必影响我们在做运动时观察到的太阳日周期，具体可分下面几个情况来分析：1、向东运动时：当我们向东运动时，相对于地面的运动速度和地球自转速度方向一致，那么围绕地轴的速度势必加快，这样，太阳日必然变短。

如地球自转速度为V0，地表运动速度为V1，那么最终其围绕地轴运动速度V＝V0＋V1，因其围绕地轴运动速度加快，因此昼夜交替周期必然变短，当然运动速度（V）决定了周期的长短。

2、向西运动时：当我们向西运动时，相对于地面的运动速度和地球自转速度方向相反，那么围绕地轴的速度势必发生变化，可以分以下几方面来讨论：a.若V1角速度小于15°/h，则：V<V0昼夜交替周期大于1个太阳日。

如地球自转速度（V0）和地表运动速度（V1）相反，使其围绕地轴运动速度（V＝V0－V1）减缓，因此昼夜交替周期必然变长。

b. 若V1角速度等于15°/h，则：V1=V0物体与太阳保持相对静止，无昼夜交替现象。

如地球自转速度（V0）与地表运动速度（V1）大小相等，方向相反，那么最终其围绕地轴运动速度（V＝V0－V1）为0，相对静止，因此该观察者相对于太阳静止，太阳则位于该观察者的某一方向静止不动，无昼夜交替现象。

论昼夜长短的时空规律湖南株洲市一中吴同秋412008【内容提要】地理上的昼夜概念与生活中的昼夜概念略有区别，昼夜长短的变化虽然很复杂，但如果抓住了规律也就会变得简单起来。

本文探讨了昼夜长短的时空变化规律和乘机飞行时昼长的变化规律两大问题，把看似很复杂的问题分析透彻，高度概括，对学生的思维训练很有帮助。

【关键词】昼夜长短时空变化规律昼弧论昼夜长短的时空规律【内容提要】地理上的昼夜概念与生活中的昼夜概念略有区别，昼夜长短的变化虽然很复杂，但如果抓住了规律也就会变得简单起来。

本文探讨了昼夜长短的时空变化规律和乘机飞行时昼长的变化规律两大问题，把看似很复杂的问题分析透彻，高度概括，对学生的思维训练很有帮助。

【关键词】昼夜长短时空变化规律昼弧昼即白天，夜即晚上，这是我们生活中的昼夜概念；地理上的昼夜概念与此略有区别：太阳从地平线上升起的那一刻作为白昼的开始，太阳从地平线落下去的那一刻作为白昼的结束，所以同纬度山顶的昼比山脚下的要长，那是因为地势的高低会影响视野的范围。

由于太阳光被大气散射，太阳出来前天空就已经明亮，太阳下山后还有一段黄昏，所以生活中的白昼长度比地理中的白昼要长一些。

下面的昼夜概念均指地理意义上的昼夜概念。

一、昼夜长短的时空变化规律昼夜长短的时空变化规律十分复杂，有随纬度的变化规律，有随时间的变化规律，有极昼、极夜范围的变化规律。

我根据它与直射点的关系，均概括为：点北北长、点南南长、点赤等长。

(一)昼夜长短随纬度的变化规律点北北长、点南南长、点赤等长的含义为：当直射点．在北．半球时（不一定是北回归线），从全球来看，越往北．，昼越长．；当直射点．在南．半球时，越往南．昼越长．；当直射点．在赤．道时，全球昼夜等长．．。

我们可以这样理解，在光照图上，如下图所示，太阳光线从右边照过来，太阳直射点在北半球，从全球来看昼弧所跨的经度越往北越多，所以昼也就越长，从图中还可以看出，晨昏圈将赤道平分，所以赤道上永远是昼夜平分的；如果太阳光线从左边照过来，则太阳直射点在南半球，白天和黑夜交换，可以看出，越往南，昼弧所跨的经度越多，所以越往南昼越长；如果太阳直射点在赤道，则晨昏圈与经线圈重合，任何一条纬线都被平分为昼弧和夜弧，所以昼夜等长。

作者： 吴同秋
作者机构： 湖南株洲市一中
出版物刊名： 地理教学
页码： 32-34页
主题词： 飞机飞行;昼夜长短;经纬度;时空变化;飞行影响;日落;日出;经度
摘要：昼夜长短的时空变化，本来就比较复杂，再加上飞机的飞行影响，学生往往就无从下手了。

通常求昼长，可以根据日出或日落时间，也可以根据昼弧所跨的经度，但是人们在飞行的飞机上经历的昼夜长短却有很大的不同。

要深刻地理解这个问题，首先让我们来比较经纬度不同的两地日出日落时间。

如果纬度相同，而经度不同，则两地昼长相同，东边比西边日出早，日落也早，经度相差15°，则东边比西边日出日落均要早一小时。

见下面的上图，试试让学生说出甲乙两地中位于东边的是哪一个？如果经度相同而纬度不同，则地方时相同而昼长不同，昼长的先日出而晚日落。

见下面的下图，试试让学生比较甲乙两地的纬度高低？。

飞行过程中昼夜更替周期问题探究飞机绕地飞行引起的昼夜更替周期变化及日出日落次数问题，是地球运动知识的重点内容和地理计算的难点。

下面笔者就这类问题做一深入探讨，以期能抛砖引玉。

一．若飞机飞行和地球自转方向一致，则飞机飞行运动是和地球自转运动相加的运动飞机飞行相对晨昏线角速度＝飞机相对地球角速度＋地球自转角速度15°/h昼夜更替周期＝例1．A点（0°，100°E）和B点（20°N，110°E）位于昏线上，一架飞机从A点正东且相差10度经度的某地出发向东飞行，历经12小时回到出发点，则飞行员在飞行过程中观测到的日出日落次数是（）A.一次日出和一次日落B.两次日出和两次日落C.一次日出和两次日落D.一次日落和两次日出【解析】因为飞机在赤道上自西向东飞行历经12小时回到出发点，说明飞机相对地球12小时飞行一周，故飞机相对地球的角速度360°/12=30°/h，飞机飞行相对晨昏线的角速度＝30°/h＋15°/h＝45°/h，12小时内实际飞机相对晨昏线飞行了12×45°/h=540°，即一圈半，如下图经过了一次昏线和两次晨线即一次日落两次日出，故答案为D。

例2．假如一架飞机从A地向正东方向匀速飞行，经过18小时飞行员刚好经历一个昼夜周期，重新回到晨昏线上(A′地)。

读图回答当飞行员重新回到晨昏线上(A/地)时，当地所在经线的经度大约是。

1.当飞行员重新回到晨昏线上(A/地)时，当地所在经线的经度大约是A．125°E B． 35°E C．145°W D． 125°W2.此次飞行中，飞行员经历的白昼时间大约是A．6小时 B．7小时 C．8小时 D．9小时1、C。

【解析】飞机经过18小时经过了一个昼夜交替，说明飞机相对晨昏线的角速度是360°/18=20°/h,飞机相对地球的角速度为20°/h-15°/h=5°/h，在18小时飞机相对地球飞过5°×18＝90°，故飞机从125°E向东90?即为145°W，答案为C。