moonteacher高中地理精品资料之极昼区太阳视运动探析
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极昼区太阳周日视运动规律探析极昼区,即出现太阳终日不落现象的地区。
在同一个太阳日内,极昼区内不同纬度地点尽管都有极昼现象,但它们的太阳高度(角)日变化及其太阳周日视运动轨迹却迥然不同。
对于该问题的认识,学生大都模糊不清,下面分类图示例析如下。
一.南、北极点太阳周日视运动状况每年春分(3月21日前后)至秋分(9月23日前后),阳光直射北半球,为北极点极昼期;秋分至次年春分,阳光直射南半球,则为南极点极昼期。
由于南、北极点位于地球自转轴上,其角速度和线速度为0,因此,当其处于极昼期时,全天24小时太阳高度角为恒值(不变),并且其太阳高度的大小取决于阳光直射点的纬度。
运用正午太阳高度的计算公式(h=90°-(90°-直射点的纬度)),可推知h=直射点所在的纬度数,即极点太阳高度角的大小恰好等于阳光直射点的纬度。
例如,当阳光直射20°N时,北极点全天太阳高度角为20°;又如,当阳光直射20°S时,南极点太阳高度角终日为20°。
由于阳光直射点以回归年为单位在南北回归线之间来回移动,故南、北极点在其极昼期内的太阳高度变化范围为(0°,23°26′]。
当阳光某日直射南、北纬h°时,南、北极点太阳高度角的日变化曲线及其视运动轨迹,如图1、图2(南极点图)和图3(北极点图)所示。
提示:①太阳周日视运动是地球自转的结果,其移动方向与地球自转方向相反;在北半球地平圈上看来,太阳视运动表现为顺时针方向,而南半球则为逆时针方向。
②北极点为地球最北端,其四面八方均为南方;南极点为地球最南端,其四面八方为北方。
③阳光直射赤道时(二分日),南、北极点太阳高度终日为0°,该日太阳沿地平线移动,此现象不属极昼现象。
④阳光直射点南北移动的日内变化忽略不计,同纬度地点太阳视运动轨迹相同。
例1 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。
微专题——太阳视运动最全解读太阳直射点移动规律日出日落方位由于地球不停地自西向东自转,因此我们在地球上看太阳东升西落,这就是太阳视运动。
1.太阳直射北半球时,除极昼极夜的地区,全球其他地方太阳都是东北升西北落。
(极昼地区太阳正北升正北落,正午太阳总在正南)。
2.太阳直射南半球时,除极昼极夜的地区,全球其他地方太阳都是东南升西南落。
(极昼地区太阳正南升正南落,正午太阳总在正北)。
3.太阳直射赤道时:晨线和经线重合,纬线和太阳光线平行,太阳在晨线正东方,在昏线的正西方,故太阳正东升,正西落。
无论是北半球还是南半球,同一日期日出日落方位相近,如下表所示:日期日出方位日落方位春分日(3月21日前后)至秋分日(9月23日前后)东北方西北方春分日(3月21日前后)或秋分日(9月23日前后)正东方正西方秋分日(9月23日前后)至次年春分日(3月21日前后)东南方西南方综合思维昼长与日出日落时间在北半球,昼越长,日出越早,日落越晚,日出日落的位置越偏北,太阳视运动的弧度越大;反之,在北半球昼越短,日出越晚,日落越早,日出日落位置越偏南,太阳视运动的弧度越小。
正午太阳方位1.太阳直射点位于观测者以南时,该地正午太阳位于正南方向。
2.太阳直射点位于观测者以北时,该地正午太阳位于正北方向。
特殊地区太阳视运动轨迹1.赤道上的太阳是运动图2.极点上的太阳视运动图附:3.刚好出现极昼的视运动图日出日落方位与昼夜长短变化的关系(北半球)时间春分日夏半年秋分日冬半年昼夜长短状况昼=夜昼>夜昼=夜昼<夜日出时刻,网(地方时)6时早于6时,夏至日最早6时晚于6时,冬至日最晚方位正东方东北方正东方东南方日落时刻(地方时) 18时晚于18时,夏至日晚18时早于18时,冬至日最早方位正西方西北方正西方西南方日出日落时日影朝向①在春秋分日,全球各地太阳从正东升起,正西落下。
因此日出时日影朝西,日落时日影朝东。
②北半球夏半年,太阳直射北半球,全球各地(极昼极夜区域除外)太阳从东北方升起,西北方落下,因而日出时日影朝向西南,日落时日影朝向东南。
高中地理(极昼、极夜、太阳高度角、太阳辐射)考点详解•1、极昼、极夜极昼/极夜,指的是一天24小时都是白天/黑夜。
极昼极夜的出现,与太阳直射点的周期性运动有关,具体的规律如下:南北半球的极昼极夜时间恰好相反,以北半球为例:①春分-夏至,太阳直射点逐渐向北移动,北极点附近出现极昼,并逐渐扩大到北极圈;②夏至-秋分,太阳直射点逐渐向南移动,北极圈的极昼范围逐渐缩小到北极点;③秋分-冬至,太阳直射点继续向南移动,北极点附近出现极夜,并逐渐扩大到北极圈;④冬至-春分,太阳直射点开始向北移动,北极圈的极夜范围逐渐缩小到北极点。
图1 太阳直射点的移动VS极昼极夜的变化•2、正午太阳高度角正午太阳高度角,指的是当地时间12:00时,太阳光线与地平面的夹角(下图中的α)。
正午太阳高度角的大小,与太阳直射点的位置、观察者的纬度有关,计算公式如下:α= 90°- | β- γ|其中α为正午太阳高度角,β为观察者所处的纬度,γ为太阳直射点的纬度。
其中β-γ表示的是观察者与太阳直射点的纬度差,遵循“同减异加”的规律,即当观察者与太阳直射点位于同一半球时,用减法;当位于不同半球时,用加法。
例如位于同一半球:40°N-20°′N=20°;位于不同半球:40°N-20°S=40°+20°=60°。
图2 正午太阳高度角示意图例题图3 例题答案:B、A精讲精析:(1)分析M地的日期。
①图中的横坐标表示一年中的日期,纵坐标表示纬度(北半球),曲线和数字表示太阳辐射的大小;②从图中可以看出,从左侧边缘到M点,北半球中高纬度的太阳辐射都在增加,23°26′N处从小于30增加到大于40,66°34′N处从0增加到大于40;从M点到右侧边缘,北半球中高纬度的太阳辐射不断减小;③因此,当处于M日期时,北半球中高纬度的太阳辐射达到一年中的最大值,因此M点位于夏至附近。
极昼区的太阳视运动特点极昼区,即出现太阳终日(24小时)不落现象的地区。
在同一个太阳日内,极昼区内不同纬度地点虽然都有极昼现象,但它们的太阳高度(角)日变化及其太阳周日视运动轨迹却迥然不同。
对于极昼区内太阳视运动问题的阐释,教师感觉难讲,学生也大都不明,下面分类图示例析如下,请参考。
一、南、北极点太阳周日视运动特点24h15°S°26′。
察到的太阳在天空呈逆时针方向运行。
据此回答下面(1)—(2)题。
(1)该科考队员所处的纬度位置是(?? )A.68°S??B.68°N??C.90°S? ?D.90°N(2)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.濮阳(纬度约为36°N)正午太阳高度的年变化幅度将变大【解析】第(1)题,地球上太阳高度整日不变的只有极点。
极昼期间,北极点观察到的太阳视运动方向为逆时针方向;南极点观察到的太阳视运动方向为顺时针方向。
故第(1)题D项正确。
第(2)题,北极点极昼期间,每日的太阳高度与阳光直射点的纬度数相等,其大小随直射点的南北移动而变化。
若此日南极点的太阳高度(23°262)题C变小。
【21日24显然,冬至或夏至时极昼圈上的正午太阳高度达到一年内的最大值,即46°52′。
当阳光某日直射南、北纬h°时,极昼圈(其纬度为南、北纬(90°-h°))上某地点太阳高度的日变化曲线及其视运动轨迹,如图4、图5、图6所示。
图示说明:①北半球极昼圈上,太阳日出(0时)、日落(24时)于正北方,并且人的视线越过北极点看到日出、日落;正午(地方时12时)太阳位于正南方。
②南半球极昼圈上,太阳日出(0时)、日落(24时)于正南方,并且人的视线越过南极点看到日出、日落;正午(地方时12时)太阳位于正北方。
极昼地区的太阳视运动济南正午太阳高度为一天的最大值在正南,零时的太阳就应该是一天中的最小值,在哪里呢?正好对着,在正北,只不过在地平面以下,我们看不到。
如下图:假设今天直射北纬15度,刚好出现极昼现象的就是北纬75度,那么你站在北纬75度上,正午依然要向正南看太阳,零时依然要向正北看太阳,只不过因为已经发生极昼,你是能看到太阳的,又因为刚好出现极昼,刚好就是临界值,因此零时的太阳正好在地平线上,此时可以称之为日落也可以称之为日出。
如下图:纬度如果高于75度,那就不是刚好发生极昼了,是彻底极昼了,零时的太阳依然在正北,但一定是高于地平面的。
如下图:对于极昼地区来说,正午太阳高度该怎样算就怎样算,用公式90度减去纬度差就可以了。
但是最小值呢?我们看下面一幅图。
假设直射点在北回归线,北纬70度已经发生极昼,如图中红色纬线所示。
位于B点时,恰好是正午,此时的太阳高度为一天中最大值,用90减掉70度和北回归线的纬度差就可以了;而位于C点时,则为零时,此时的太阳高度依然要用90减掉AC之间的纬度差,也是很好计算的。
用这个道理,我们来看极点,极点很特殊,它的一天正午和零时正好重合了,也就是说,极点上的人看到的太阳高度角一天之中是没有变化的。
如图:规律总结如下:1.北半球某纬线如果刚好发生极昼,零时的太阳在正北的地平线上,此时既是日落也是日出。
如果彻底极昼的话,一天中太阳高度角都在地平面以上,正午依然在正南,零时在正北。
极点处零时和正午太阳高度相同,一天之中没有变化。
2.南半球某纬线如果刚好发生极昼,零时的太阳在正南的地平线上,此时既是日落也是日出。
如果彻底极昼的话,一天中太阳高度角都在地平面以上,正午依然在正北,零时在正南。
极点处零时和正午太阳高度相同,一天之中没有变化。
极昼最低纬度的太阳视运动哎呀,今天咱们聊聊一个神奇的现象——极昼。
你知道的,就是那种太阳整天都在天上,完全不收工的情况。
想象一下,站在北极圈附近,阳光洒在大地上,整个世界就像是被金色的光辉包围,感觉就像在梦里一样。
极昼并不是随便哪天就能遇到的,它有个特定的时间和地点,真是让人又惊讶又向往。
说到极昼,大家肯定会想到北极和南极。
北极的极昼一般出现在夏季,那时候,太阳在地平线上绕圈圈,真是让人感到神奇。
想象一下,早上你一睁眼,哇,阳光已经在窗外等着你了。
你可能会想,哈哈,今天要不要多睡一会儿?可结果是,太阳不管你想不想,它就一直在那儿,哎,这也太任性了吧!在这种情况下,出门散步、跑步,简直就像是在电影里演一样,阳光透过树叶,洒下斑驳的光影,空气里还飘着草的香味,真是让人心情大好。
再说了,极昼最低纬度的地方,太阳的运动可是个大看点。
你看,太阳慢慢从地平线升起,然后就一直在空中转圈,搞得就像在跟你打招呼。
“嘿,早上好!”它完全没有落下去的意思,真是让人忍不住想多拍几张照片,发朋友圈炫耀一下。
不过,拍照的时候可得小心,不然一眨眼,手里的手机就反射出强烈的光,简直就像照相机闪光灯那么刺眼,真是让人哭笑不得。
更有意思的是,极昼的天际线,颜色变化多端。
有时候是温暖的金色,有时候又变成了粉色,简直像个调色盘,随便一抹就是一幅美丽的画卷。
那种感觉就像是在阳光下捡到了童年时的快乐,心里暖暖的,仿佛一切烦恼都消失了。
大家也知道,极昼的时间很长,几乎可以持续好几个月。
想想看,冬天的时候,我们可能就只剩下短短几个小时的日照,这种反差就让人觉得特别神奇。
不过,有时候极昼也让人感到些许困扰。
你想,晚上想睡觉的时候,窗外却亮得像白天,真是让人头疼。
很多人都是翻来覆去睡不着,最后只好靠喝咖啡来提神,结果一喝就是好几个小时,等到真能睡的时候,太阳又要升起来了。
这种时候,简直就是白天与黑夜的斗争,搞得人心情复杂。
不过,久而久之,人们也会适应这个节奏,慢慢地把生活调整过来,仿佛在和太阳进行一场默契的舞蹈。
极昼太阳视运动规律一、背景及概述极昼,作为地球自转轴倾斜所导致的一种天文现象,指的是在地球的高纬度地区,太阳在连续24小时内永不落下的现象。
这种现象主要发生在每年的春分和秋分前后,当太阳直射点位于赤道附近时,随着地球自转,一些地区的太阳将从地平线升起,并保持在天空中,直到另一些地方的太阳再次升起。
对于处于极昼区域的观察者来说,太阳的运动轨迹与在低纬度地区所见大不相同。
本文将详细探讨极昼期间太阳的视运动规律,包括其形成原因、运动轨迹、高度变化、日出和日落方位,以及极昼和极夜的变化规律。
二、极昼现象的形成原因极昼现象的形成主要归因于地球的自转轴倾斜。
地球的自转轴相对于地球公转平面有23.5度的倾斜,这导致了在春分和秋分时,太阳直射点会位于赤道附近。
此时,地球上某些高纬度地区的观察者在连续24小时内都能看到太阳,因为这些地区在某一时段内始终处于日光之下。
三、太阳视运动轨迹在极昼期间,太阳的视运动轨迹会形成一个完整的圆周。
这主要是由于地球的自转所引起的。
由于极昼地区没有固定的日落和日出时间,太阳将在地平线之上从一边移动到另一边。
这种视运动轨迹将呈现出太阳在地平线附近的一个连续不断的圆周运动。
四、太阳高度变化在极昼期间,太阳的高度会有明显的变化。
随着地球的自转,太阳的高度会逐渐升高,并在某一时刻达到最高点。
然后,随着时间的推移,太阳的高度会逐渐降低。
这种高度的变化会影响到太阳辐射的强度和地表接收到的热量。
五、日出和日落方位在极昼期间,日出和日落的方位会随着地球的自转而不断变化。
在一个24小时的周期内,日出和日落的方位会完成一个完整的循环。
具体来说,日出通常出现在东南方向,而日落则出现在西南方向。
然而,在极昼期间,日出和日落的方位会不断变化,使得太阳始终保持在天空中某一位置。
六、极昼和极夜的变化规律极昼和极夜的变化规律主要取决于地球的位置和自转轴的倾斜。
由于地球自转轴相对于地球公转平面有23.5度的倾斜,因此在每年的春分和秋分前后,一些高纬度地区会经历极昼或极夜。
极昼区太阳周日视运动规律探析
极昼区,即出现太阳终日不落现象的地区。
在同一个太阳日内,极昼区内不同纬度地点尽管都有极昼现象,但它们的太阳高度(角)日变化及其太阳周日视运动轨迹却迥然不同。
对于该问题的认识,学生大都模糊不清,下面分类图示例析如下。
一. 南、北极点太阳周日视运动状况
每年春分(3月21日前后)至秋分(9月23日前后),阳光直射北半球,为北极点极昼期;秋分至次年春分,阳光直射南半球,则为南极点极昼期。
由于南、北极点位于地球自转轴上,其角速度和线速度为0,因此,当其处于极昼期时,全天24小时太阳高度角为恒值(不变),并且其太阳高度的大小取决于阳光直射点的纬度。
运用正午太阳高度的计算公式(h =90°-(90°-直射点的纬度)),可推知h =直射点所在的纬度数,即极点太阳高度角的大小恰好等于阳光直射点的纬度。
例如,当阳光直射20°N 时,北极点全天太阳高度角为20°;又如,当阳光直射20°S 时,南极点太阳高度角终日为20°。
由于阳光直射点以回归年为单位在南北回归线之间来回移动,故南、北极点在其极昼期内的太阳高度变化范围为(0°,23°26′]。
当阳光某日直射南、北纬h °时,南、北极点太阳高度角的日变化曲线及其视运动轨迹,如图1、图2(南极点图)和图3(北极点图)所示。
提示:①太阳周日视运动是地球自转的结果,其移动方向与地球自转方向相反;在北半球地平圈上看来,太阳视运动表现为顺时针方向,而南半球则为逆时针方向。
②北极点为地球最北端,其四面八方均为南方;南极点为地球最南端,其四面八方为北方。
③阳光直射赤道时(二分日),南、北极点太阳高度终日为0°,该日太阳沿地平线移动,此现象不属极昼现象。
④阳光直射点南北移动的日内变化忽略不计,同纬度地点太阳视运动轨迹相同。
例1 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。
⑴.该科考队员所处的纬度位置是( )
A.68°S
B.68°N
C.90°S
D.90°N
⑵.
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.濮阳(36°N )正午太阳高度的年变化幅度将变大
图2 地平圈 图3
0 12 24 时刻 h 图1 0 12 24 时刻
22
解析 地球上太阳高度整日不变的只有极点,极昼时北极点上空太阳视运动方向为顺时针方向,南极点为逆时针方向,故第⑴题C 项正确。
极昼期间,极点太阳高度等于阳光直射点的纬度,其大小随直射点的南北移动而变化。
若此日南极点的太阳高度(22°)为一年中的最大值,说明黄赤夹角变小,则南北回归线的度数由23°26′缩小为22°,南北极圈的度数由66°34′增大为68°,进而可知地球上的热带范围缩小,寒带(即有极昼极夜现象的地区)缩小,而温带范围则变大,故第⑵题C 项正确;据正午太阳高度的计算公式可推知,温带地区正午太阳高度的年变化幅度为黄赤夹角度数的2倍。
黄赤夹角变小,濮阳正午太阳高度的年变化幅度也将变小。
答案 ⑴ C ⑵ C
二. 极昼圈上太阳周日视运动状况
所谓极昼圈,就是指刚刚出现极昼现象的纬线圈,即出现极昼现象的最低纬度圈。
极昼圈的大小随着阳光直射点的南北移动而张缩。
以北半球为例,春分(3月21日前后)过后,阳光直射点由赤道逐渐向北移移动,极昼圈则由北极点(90°N )逐渐向南扩展;夏至时,阳光直射23°26′N ,极昼圈扩大到年内最大值,此时极昼圈就是北极圈,即66°34′N 。
夏至过后,阳光直射点又由23°26′N 向南移动,极昼圈则由北极圈向南逐渐缩小;到秋分时,极昼圈缩小至北极点,北半球极昼现象结束。
通过分析日照图容易得出,在极昼圈张缩过程中,阳光直射点所在的纬度始终与极昼圈的纬度互余。
显然,极昼圈的纬度年内变化范围为
[66°34′,90°)。
极昼圈上,全天24小时内太阳高度最小值为0°,出现在当地时间0时(或24时),此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,其大小为阳光直射点所在纬度数的2倍(根据正午太阳高度的计算公式即可推知)。
显然,冬至或夏至时极昼圈上的正午太阳高度达到一年内的最大值,即46°52′。
当阳光某日直射南、北纬h °时,极昼圈(其纬度为南、北纬(90°-h °))上某地点太阳高度的日变化曲线及其视运动轨迹,如图4、图5(南半球极昼圈太阳视运动图)和图6(北半球极昼圈太阳视运动图)所示。
例2 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。
⑴.观察地点的地理坐标可能是( ) A.60°N ,120°W B. 60°N ,C.70°N ,120°W D. 70°N ,⑵.该日,太阳升起的方向是( )
A.地平正北方向
B.
S W 地平圈 图5 S W 图6 W
2h 0 12 24 时刻 图4
C.地平东南方向
D. 地平正东方向
解析 从图中太阳视运动可以看出,该地该日刚好发生了极昼现象,即该地正好位于极昼圈上。
极昼圈上正午太阳高度等于直射点纬度的2倍,据图示信息可推知此时阳光直射在20°N ,进而可知该日极昼圈为70°N (90°-20°)。
当太阳位于B 点时,为当地地方时正午12点,而此时的北京时间(东经120°地方时)为16点,时差4小时,经度相隔60°,可算出该地位于60°E 。
北半球极昼圈上,太阳在子夜0时从地平的正北方向升起(人的视线越过北极点看到日出),又在第二天的子夜0时落于地平的正北。
答案 ⑴ D ⑵ A
三. 极昼圈与极点之间地区的太阳周日视运动状况
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,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(由正午太阳高度的计算公式外延而得)。
例如,当阳光直射20°N 时,极昼圈为70°N ,处在极点与70°N 之间的80°N 上的正午太阳高度为30°(据正午太阳高度的计算公式而得),其最小太阳高度角则为10°(2×20°-30°=10°)。
当阳光某日直射南、北纬h °时,极昼圈纬度为90°-h °,此时处于极点与极昼圈之间地带的某地点太阳高度日变化曲线及太阳视运动图如图7、图8(南半球图)和图9(北半球图)所示。
提示 h 1图中表示该地日最大太阳高度角,h 2表示该地日最小太阳高度角,
若该日直射点纬度为h ,a 表示该地纬度,b 表示该日极昼圈纬度,则它们存在以下关系式: ①2×h =h 1+h 2 ②a =b +h 2=90°-(h 1-
h 2)÷2 ③b =90°
-h °=90°-(h 1+h 2))÷2
例 3 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。
⑴.这一天,太阳直射点的纬度是( )
A.15°N
B.20°N
C.15°S
D.20°⑵.该地的地理纬度是( ) A.70°N B.75°N C.70°S D.75°S ⑶.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( )
A.120°W
B.0°
C.60°E
D.180°
解析 北半球极昼圈及其以北地区(极点除外),日最小太阳高度角朝向正北 N E 地平圈 图8 N E 地平圈 图9 h h 图7
S 某地
(出现在当地0时),日最大太阳高度(即正午太阳高度)朝向正南方向,并且两极值之和等于直射点纬度的2倍,据此可推知该日阳光直射20°N。
该地纬度等于该日极昼圈纬度70°(90°-20°)与日最小太阳高度之和,即75°N。
当太阳处于正北方上空时,该地地方时为0时(或24时),而此时0°经线地方时(国际标准时)为20时,通过时差经度计算可知该地经度为60°E。
答案⑴ B ⑵ B ⑶ C
综上可知,阳光直射点的纬度决定着极昼范围的大小,并影响着极昼区各纬度地点太阳高度角的日变化及视运动状况。
在分析极昼问题时,牢固把握直射点纬度与极昼区内各纬度地点正午太阳的数量关系,并联系上述三类地区的太阳视运动轨迹,问题往往会迎刃而解。