太阳视运动轨迹图解

太阳视运动轨迹图解

我们站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都离我们一样远。实际星星和我们的距离有远有近，我们看到的是它们在这个巨大的圆球球面上的投影，这个假想的圆球就称为天球。它的半径是无限大。而地球就悬挂在这个天球中央。人类生活在地球上,所以便以地球为中心来观察所有天体在天球上运动,观测者所在的平面为地表切面,叫做地平圈。不同位置的观察者地平圈也各不相同。

在太阳系中太阳是中心天球，太阳系中的八大行星都是绕着太阳公转的，由于地球绕太阳公转的同时，地球的本身也在自转，地球的自转轴（地轴），向天球延伸后，在无穷远处与天球交会的两个假想点称为天极。地球自转的所有轨迹中，周长最长的轨迹定义为地球赤道，地球赤道在天球上的投影便为天赤道，它与地球的赤道为同一平面。

人类在地球上观测天体，他所处的地面为地平面，通过观测的头顶作一条垂直于地平面的垂直线，这条线与天球相交于两个点，位于观测者头顶的点为称之为天顶，另一点为天底。这是把地球的地面作为基础面，即使观测者在同一时间观察天体，如果在地球上所处的位置不同，那么所有天体在天球上表现出来的高度和方位也不同，而且天顶与开底的点也随之变化。 地球的公球使太阳看起来像是在群星之间移动，这种移动的轨迹叫黄道，黄道的天球切面为黄道面，以几何学来描述，它是包含地球环绕太阳运行的平均轨道平面。黄道是地球轨道在天球上的投影。黄道和赤道面相交于春分点和秋分点。

太阳周日视运动规律（以北半球为例）

1、位于赤道上观察到的二分二至的太阳视运动轨迹，春分秋分太阳直射在赤道上，全球太阳从正东升起从正西落下。观测点位于赤道时，太阳的运行轨迹与地平圈垂直。

2、观测点位于北回归线以北时，太阳运行轨迹均向南倾斜（正午时太阳位于正南）；观测点位于南回归线以南时，太阳运行轨迹均向北倾斜（正午时太阳位于正北）。南北回归线之间的热带地区，正午的太阳有时朝南有时朝北。即北回归线上，夏至日正午太阳位于天顶,其他日期正午太阳位于正南方。南回归线上，冬至日正午时太阳位于天顶,其他日期正午太阳位于正北方。

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。

1 全球全年太阳视运动轨迹图解析

很多人都对太阳视运动轨迹不是很清晰，它牵涉到影子朝向、太阳高度角以及地方时的计算等知识，所以为大家所关注，这里就对全球任何纬度上全年任何时刻太阳视运动一天之内的轨迹图进行比较详细的解析，希望对大家的理解有所帮助。同时如有不对之处请各位指正，不胜感激。

一、前提知识储备

太阳视运动轨迹跟太阳直射点的位置有直接的关系，所以要把太阳视运动轨迹弄清楚，首先要把教材上二分二至日太阳照射图弄明白。

NSSNNS图1图2图3

从上面三个图要清楚以下这些知识点：

1、与晨昏线相交的纬线上，日出日落时太阳高度角为零；反之没有与晨昏线相交的纬线上，日出日落时太阳高度角不为零，如图1北极圈以北的纬线上，图3南极圈以南的纬线上；

2、上面三个图既反映了地方时为12时的太阳高度角大小，也反映了地方时为0时的太阳高度角大小；换个角度说，上面三个图既反映了地方时为12时的太阳视方位，也反映了地方时为0时的太阳视方位。其中地方时为0时的太阳视方位和太阳高度角对于在极昼范围以内的地方有意义；

3、有人有这样的误区“既然太阳光为平行光线，所以全球任何地点的太阳视方位是相同的。”，这个观点错在没有考虑“地球表面为曲面”的因素。

图4图5

通过比较图4和图5，相信可以走出上面提到的误区。

二、把握三种情况六个区域

由于太阳视运动轨迹跟太阳直射点的关系，所以我们只分析太阳直射赤道、北半球、南半球这三种情况即可。

六个区域是根据太阳视运动轨迹的不同，把地球表面分为六个区域，分别是：赤道、直射点与刚好出现极昼的纬线圈之间（为了方便，以下简称极昼圈，反之简称极夜圈）、直射点与极夜圈之间、极昼圈、极昼圈与极点之间、极点。 2 1、太阳直射赤道时

此时除了南北极点外，全球太阳视运动轨迹图基本一样，差别在于正午时太阳高度角的大小不同。具体分析如下图：

EWNS地 平 面天穹OL1L2L301261890024太阳高度地方时H1H2图6图7

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。