日出方位角的判读
太阳升落地平的方位随季节、纬度而异，日出、日落点偏角是指日出、日落点分别相对于正东和正西的偏角。
如下图所示：夏至日时，北半球三个不同纬度的太阳视运动轨迹图
此时，太阳直射点在北（南）半球，全球各地日出东北（南），但是在不同的纬度，日出方位角大小不同，日出方位角大小和纬度有何关系呢？
从图中可以看出，三个地区的太阳视运动轨迹，红色的纬度稍低，其次是绿色的，纬度最高的为蓝色，并且出现极昼现象，说明此地刚好位于极昼圈上。而图中的角1、2、3分别为次日三地的日出方位角，很直观的反映出，纬度越高，日出方位角越大，并且极昼圈上的日出方位角等于90度（角3等于90度）。
表二：北京（39°54′N）不同日期的日出、日落点偏角
表三：同一日期的不同纬度日出、日落点偏角
因此，可以得出结论：
同一日期，纬度越高，日出方位角越大。（注：赤道上的日出方位角始终等于太阳直射点的纬度），极昼圈日出方位角等于90°（北半球极昼圈日出方位是正北，南半球极昼圈日出方位是正南）。
同一纬度，从春分到夏至和秋分到冬至，直射点纬度变大，日出方位角变大，夏至日和冬至日这两天，日出方位角最大；从夏至到秋分和冬至到春分，直射点纬度变小，日出方位角变小，秋分日和春分日这两天，日出方位角等于0°。 注意：当直射点在赤道上时，全球各地日出方位是正东，当直射点在北半球时，日出方位是东偏北；直射点在南半球时，日出方位是东偏南。
一道例题：
日出时，太阳所在方位与正东方向的夹角称为日出方位角（如图中的角α），当日出方位为东北方时，0α>，当日出方位为东南方时，0α<，回答1—2题。
1．如果一年中α始终小于等于23°26′，则关于该地
的说法正确的是 （ ）
A ．一年中，该地太阳均正东升起，正西落下
B ．一年中，该地昼长最长约13时13分
C ．该地一定在热带雨林气候区
D ．该地正午太阳高度最小值为66°34′
2．某日，同一半球（南或北半球）的甲、乙两地日出方位角分别是1α、2α正确的说法是（ ）
A ．如果12,αα>则甲的正午太阳高度小于乙
B ．如果190α=，则甲地此日一定出现极夜现象
C ．如果12,αα<则此日甲的昼长比乙长
D ．如果12||||αα<，则甲的纬度比乙低
解析：
1.题干中提到的一年中始终小于等于23°26′，赤道上日出方位角始终等于太阳直射点纬度，直射点纬度（23°26′N ～23°26′S ），只有赤道符合，因此该地在赤道上，一年中只有二分日，日出正东，日落正西，故A 错；赤道始终昼夜等分，故B 错；赤道经过的地区不一定全是热带雨林气候，如东非高原，故C 错；赤道上一年中正午太阳高度取值为[66°34′，90°]，故D 正确。
2. 同一日期，纬度越高，日出方位角越大。12,αα>有两种可能，一、都在北半球，说明甲的纬度大于乙的纬度，二、都在南半球，说明甲的纬度小于乙的纬度，所以正午太阳高度甲大于乙或甲小于乙，故A 错；190α=，说明此时甲位于极昼圈上，故B 错；同A 选项一样，有两种可能性，故C 错；12||||αα<，不管直射北半球还是南半球，甲的纬度都比乙的纬度低，故D 正确。
精品文档 日出方位角的判断及计算 纵观近年来各地的高考题和模拟试题，涉及日出方位角考查的题目不在少数，而这个知识点可以说是高中阶段自然地理的最难点之一，学生很难理解和掌握。下面本文就这个问题进行具体的阐述。 日出方位角，即日出时，太阳所在方位与正东方向的夹角。根据太阳视运动图(图1)，可知：太阳直射北半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东北升西北落；太阳直射南半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东南升西南落；直射赤道时，除南北极点外，全球太阳正东升正西落。 然而，不同纬度的日出方位角(日出方位偏离正东方的角度)到底多大？日出方位角与太阳直射点的纬度到底是什么关系？本文试图运用中学地理知识，定量研究一下日出方位角问题。 图2表示太阳直射北回归线的日照情况。0号光线为直射北回归线的光线，光线①②③④⑤分别表示赤道、纬线圈A 、北极圈P 、纬线圈B 和南极圈Q 日出时刻光照情况。过P 、Q 图1 二分、二至日北半球(左)与赤道地区(右)太阳视运动示意图 S ③ c ′ c ′ c ′ e ′ Q 图2 ① ② ②′ ④ ⑤ A B N 赤道 P 1 2 3 a b c d o c ′ d ′
一、赤道地区日出方位角的大小 1、赤道夏至时的日出方位角的计算 如图2，∵太阳直射北回归线∴∠1=23°26′ 辅助线ab与赤道共面，且在晨昏圈与赤道的交点a上与赤道相切。直线ab与光线①的夹角为∠2 又∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，∴∠2=∠1=23°26′ ∠2=23°26′的地理意义：夏至时，赤道地区日出方位为东偏北23°26′。 2、推论： 赤道地区日出方位角(日出方位偏离正东方的角度)的度数与太阳直射点的纬度度数相等。赤道地区，冬至时太阳直射23°26′S，日出方位角为23°26′，日出方位为东偏南23°26′。春秋分时太阳直射赤道，日出方位角为00，日出方位为正东。 二、其它纬度日出方位角的大小变化规律 1、夏至日其它纬度日出方位角的计算 如图2，辅助线cd、ef分别与纬线圈A、纬线圈B共面，且在地方时为6：00的经线与纬线圈A和纬线圈B的交点c、e处与纬线圈相切。 直线cd与光线②′的夹角为∠3。 ∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，纬线圈彼此平行。 ∴∠3=∠2=23°26′。 ∠3=23°26′的地理意义：夏至时，纬线圈A上，地方时6：00太阳光线与当地纬线夹角为23°26′。同理，夏至时，纬线圈B上，地方时6：00太阳光线与当地纬线夹角为23°26′。 这并不是纬线圈A、B日出时刻的太阳方位。 光线②与纬线圈A的切线c′d′的夹角,才是纬线圈A日出时的方位角。这个角明显大于23°26′。 在北极圈P上，光线③从正北方向照射，那里的日出方位偏离正东90°。 2、推论： 赤道以外的其它地区，日出方位角的度数大于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离角度越大。刚好发生极昼现象的地区偏离正东方90°，太阳从正北(或正南)方升起。 三、一道典型错题的纠 正 题：下图为某地某日的 太阳视运动示意图(图3)。 已知∠A=20°,∠B=65°,则 此地的地理纬度是 ( )。 参考答案为：45°N。 试题提供的参考解析： 由∠A=20°可知，太阳直射 20°N，又由∠B=65°可知此 日该地正午太阳高度为 65°。由H午=90°- 纬度 差，推出该地与直射点的纬 度差为250，所以该地纬度可能是50S或450N。再根据正午太阳位于正南方天空，排除50S。 其实，除了赤道地区日出方位偏离正东方的度数与太阳直射点的纬度度数相等外，其N 图3 精品文档
高中地理知识：日出方位和时间的判断在教学过程中发现学生对日出方位和时间的判断上存在着较多的问题，学生普遍反映不好理解。下面就这一问题简单分析如下。 一、以北半球为例 (一)选取23°26′N～66°34′N之间的任意一点为研究对象，O点为观测者所在点，A、B、C、D所在的平面为观测者所在的地平面，方向与生活中的实际方向相同：A为正东、B为正南、C为正西、D为正北，如图1所示。 粗线AC弧为观测地(O点所在地)当日的太阳视运动轨迹，A点为日出、C点为日落，两者的太阳高度角均为0°。AC弧上除A、C点外的各点太阳高度角均大于0°。太阳视运动轨迹，是在地球自转过程中(以太阳为参照物)观测地被太阳照射的时间的反映，也即是当地经历的白昼时间──昼长。那么太阳视运动轨迹AC弧的度数和O地所在昼夜弧中的昼弧度数相当。为了观测、研究方便，我们把太阳视运动轨迹AC弧投影到观测点所在的地平面上，这样太阳视运动轨迹AC弧投影在地平面上弧线ABC弧就相当于当地的昼长，因此我们可以把ABC弧作为观测地的昼弧使用，ADC弧则可以相当于当地的夜弧。B为昼弧中点，太阳高度角最大，时间为当地时间12时;C为夜弧中点时间为当地时间24时(或0时)。 同理，A为6时、C为18时。如图2所示：这样我们就把时 间、方位、昼夜弧长都整合到要研究的观测地平面中，以方便我们的观测和讨论。下面以北半球为例从春秋分(昼夜等长)、夏至或夏季(昼长夜短)、冬至或冬季(昼短夜长)三个方面进行讨论。 1.春秋分 如图3所示：此时昼夜弧等长──昼夜等长，日出点A方位为正东，时间为6时;日落点B方位为正西，时间为18时。 2.夏季或夏至
日出日落方向图解 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
学生理解：北回归线以北昼长大于昼长，且正午太阳在南，因此东北_南_西北，太阳视运动轨迹大于180度。 钟表定向推导：夏季日出时在6时以前，因此太阳自东北升起，西北落下。 不过以上两种方法缺乏必要的科学性，虽然都能解释、并使学生进一步记忆，但却不利于进一步探究。对于初中及高一学生来说足以。 简易图解释： 太阳光线与晨昏线垂直（上图中能表示），站在晨线上看太阳（图中选择了几个点，也就是蓝点位置），应该就是顺着太阳光线的方向看到的。从图中可以明显看出，夏至日除极昼、极夜区外，太阳都从东北升起，赤道上是东偏北23度26分，向南北两侧角度变大。夏半年的其它日期同理可得。 视运动图分析： 左图是南半球中纬度的太阳视运动，右图是北半球中纬度的太阳视运动，可以很明显的看出日出日落方向。 下面是从原初中课本上的图简化来的。 这是网友制作的，大家都可以依据地概的相关知识制作，也都可以说明日出日落的方向。
如果再进一步细化的分析：要计算任意一个地方在任意一天日出日落的方位角度，可以用下面的公式： 方位角=90 - 0.5arccos[2(sinM/cosN)^2 - 1]公式中，M表示的是某天太阳直射的纬度，N表示的是某地的纬度，^2表示平方。 【例如】北京在北纬40度，则N=40，夏至这一天太阳在北纬23.5度（太阳直射北纬23.5度），即M=23.5，把N和M的值代入上式，可求得：方位角=31度 意思是，夏至这一天，在北京的人看来，太阳是从东偏北31度的方位升起的，是在西偏北31度的方位落下的。 下面是一些特殊地区，特殊时间的日出日落方位。 结论：? 北半球夏半年，全球除极昼极夜现象的地区外，太阳均从东北升起，从西北落下。 北半球冬半年，全球除极昼极夜现象的地区外，太阳均从东南升起，从西南落下。 春分、秋分，从正东升起从正西落下（极点除外）
如何判断日出日落的方位 太阳东升西落是地球自西向东自转的反映，太阳的这种视运动不仅反映出地球自转的方向。同时还反映出地球自转的速度，即地球每小时向东自转15°，那么站在地球上的观测者看到太阳东升西落的角速度也是每小时15°。但是，严格说来，笼统地认为太阳东升西落是不准确的。由于黄赤交角的存在，导致了太阳直射点的回归运动。直射点位置的变化，使得我们在不同季节看到的太阳日出、日落的方位并不相同，那么世界各地日出日落方位的变化有什么规律呢？下面我们就利用日照图来分析这个问题。按太阳直射点的位置，分三种情况来进行讨论。 一、太阳直射赤道 For personal use only in study and research; not for commercial use 我们知道在晨线上看到的是日出，在昏线上看到的是日落。在上图中，选任意一点A，我们来分析一下A地日出日落的方位。因为纬度相同的地方，日出日落的方位也相同，所以我们首先作出过A地的纬线，找到该纬线与晨线的交点B、与昏线的交点B’。只要得出太阳光线相对于B地的方向，就可知道A地日出的方位；只要得出太阳光线相对于B’地的方向，就可知道A地日落的方位。显然，相对于B地而言，太阳光线来自正东方向，所以在A地太阳从正东方向升起；相对于B’地而言，太阳光线来自正西方向，所以在A地太阳从正西方向落下。 由此可得出规律一：春秋二分日，全球各地的日出日落方位除了南北两极点外均为从正东方向升起、从正西方向落下。 For personal use only in study and research; not for commercial use 二、太阳直射北半球 我们讨论一下任意一点C地的日出日落方位，作出过C地的纬线，找出该纬线与晨线的交点D、与昏线的交点D’，显然太阳光线相对于D地来说来自东北方向；相对于D’地来说
日出方位角的判断及计算 纵观近年来各地的高考题和模拟试题，涉及日出方位角考查的题目不在少数，而这个知识点可以说是高中阶段自然地理的最难点之一，学生很难理解和掌握。下面本文就这个问题进行具体的阐述。 日出方位角，即日出时，太阳所在方位与正东方向的夹角。根据太阳视运动图(图1)，可知：太阳直射北半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东北升西北落；太阳直射南半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东南升西南落；直射赤道时，除南北极点外，全球太阳正东升正西落。 然而，不同纬度的日出方位角(日出方位偏离正东方的角度)到底多大？日出方位角与太阳直射点的纬度到底是什么关系？本文试图运用中学地理知识，定量研究一下日出方位角问题。 图2表示太阳直射北回归线的日照情况。0号光线为直射北回归线的光线，光线①②③④⑤分别表示赤道、纬线圈A 、北极圈P 、纬线圈B 和南极圈Q 日出时刻光照情况。过P 、Q 的粗黑线椭圆为晨昏圈。 图1 二分、二至日北半球(左)与赤道地区(右)太阳视运动示意图 ③ c ′ c ′ ① ② ②′ ④ ⑤ A B N 赤道 P 1 2 3 a b c d o c ′ d ′
一、赤道地区日出方位角的大小 1、赤道夏至时的日出方位角的计算 如图2，∵太阳直射北回归线∴∠1=23°26′ 辅助线ab与赤道共面，且在晨昏圈与赤道的交点a上与赤道相切。直线ab与光线①的夹角为∠2 又∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，∴∠2=∠1=23°26′ ∠2=23°26′的地理意义：夏至时，赤道地区日出方位为东偏北23°26′。 2、推论： 赤道地区日出方位角(日出方位偏离正东方的角度)的度数与太阳直射点的纬度度数相等。赤道地区，冬至时太阳直射23°26′S，日出方位角为23°26′，日出方位为东偏南23°26′。春秋分时太阳直射赤道，日出方位角为00，日出方位为正东。 二、其它纬度日出方位角的大小变化规律 1、夏至日其它纬度日出方位角的计算 如图2，辅助线cd、ef分别与纬线圈A、纬线圈B共面，且在地方时为6：00的经线与纬线圈A和纬线圈B的交点c、e处与纬线圈相切。 直线cd与光线②′的夹角为∠3。 ∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，纬线圈彼此平行。 ∴∠3=∠2=23°26′。 ∠3=23°26′的地理意义：夏至时，纬线圈A上，地方时6：00太阳光线与当地纬线夹角为23°26′。同理，夏至时，纬线圈B上，地方时6：00太阳光线与当地纬线夹角为23°26′。 这并不是纬线圈A、B日出时刻的太阳方位。 光线②与纬线圈A的切线c′d′的夹角,才是纬线圈A日出时的方位角。这个角明显大于23°26′。 在北极圈P上，光线③从正北方向照射，那里的日出方位偏离正东90°。 2、推论： 赤道以外的其它地区，日出方位角的度数大于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离角度越大。刚好发生极昼现象的地区偏离正东方90°，太阳从正北(或正南)方升起。 三、一道典型错题的纠正 题：下图为某地某日的太阳视运动示 意图(图3)。已知∠A=20°,∠B=65°,则 此地的地理纬度是( )。 参考答案为：45°N。 试题提供的参考解析：由∠A=20°可 知，太阳直射20°N，又由∠B=65°可知 此日该地正午太阳高度为65°。由H午 =90°- 纬度差，推出该地与直射点的纬 度差为250，所以该地纬度可能是50S或 450N。再根据正午太阳位于正南方天空， 排除50S。 其实，除了赤道地区日出方位偏离正 东方的度数与太阳直射点的纬度度数相等 外，其它地区，日出方位偏离正东方的度数大于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离角度越大。该题中直射点的纬度应低于200N，该地纬度应低于450N。N S E A B W 图3
昼夜长短的季节变化教学设计 一、设计思路 地理是一门研究人类活动与地理环境的学科，我们生活中到处都有各种地理现象。当前学生的地理学习仅仅注重书本知识，脱离实际，一味地为了应付升学而被动学习，无法将知识与现实生活联系起来。高中地理必修一学习了地球运动产生了昼夜长短的季节变化，在生活中我们能够知道不同季节日出日落时间会发生变化，今天我们就来研究一个地方不同季节昼夜长短的变化规律与计算方法。 二、教材分析：地球围绕太阳公转，使太阳直射点在地球表面不停的做周期性的运动，从而使得不同纬度的地区不同季节昼夜长短不同，日出日落时间，这是地理必修一的一个难点，学生一方面要掌握规律，最主要的是要结合实际生活，理解规律，并且能够灵活应用，达到学以致用的目的。 三、学生情况分析：由于高一年级15级文科班学生我没有带他们的课程，所以具体情况不清楚，但是通过高二教学中的表现，发现他们的基础非常差劲，同时由于自然地理的难度较大，所以在教学中要联系实际，接近生活，让同学们从理性认识转变为感性认识，养成一切联系生活实际的好习惯。 四、教学目标 三维目标 『知识与技能』 1.联系生活实际，理解昼夜长短的变化。
2.比较不同季节的昼夜长短时间，掌握昼夜长短的计算方法。 『过程与方法』 1.记录当地一年四季日出日落时间，总结昼夜长短的变化。 2.通过小组讨论，互相交流，总结计算昼夜长短时间的方法。 『情感态度与价值观』 能够运用所学地理知识解释生活中的一些地理现象，做到联系生活实际，一切从生活实际出发，注重生活经验，并用知识指导生活实践，激发学习地理的兴趣，培养发现问题、分析问题、解决问题的能力，树立正确的人地思想，走可持续发展道路。 教学重点 昼夜长短时间的变化规律 教学难点 昼夜长短时间的计算方法 教学方法：提问式、小组讨论式、讲授式 教学手段：多媒体课件 课时安排：1课时 五、教学过程： 导入：老师：同学们，每天的太阳从哪个方向升起来？ 学生回答：东方。 老师：一个地方每个季节太阳升起来的时间一样吗？对我们有哪些影响？ 学生回答：不一样。太阳光照强度不一样、白天夜晚长短不一样等等。
（一）、日出和日落方位问题： 不论是南半球还是北半球的任何地点（出现极昼和极夜的区域除外），其太阳出没点的地平方位是偏南还是偏北，取决于太阳直射南半球还是北半球，而与观测地点位于南北半球无关。具体来说： （1）在两分日时，太阳直射赤道，全球各地太阳正东升，正西落（极点除外） （2）北半球的夏半年（太阳直射点位于北半球，即从春分日经过夏至日到秋分日），全球各地太阳东北升，西北落，而且纬度越高，太阳升落的方位越偏北（极点和出现极昼夜的地方除外）；北半球的冬半年（太阳直射南半球，从秋分经过冬至到春分日），全球各地太阳东南升，西南落，纬度越高，太阳升落的方位越偏南（极点和出现极昼夜的地方除外）。 （3）就某一地点而言，在太阳直射点向北运动期间，太阳升落的方位将日渐偏北；反之则日渐偏南。（4）南北极点上，太阳高度在一天中是不变的（即太阳周日视运动轨迹总是与极点的地平圈平行），太阳在一天中没有明显的升起和落下。 （二）、太阳视运动图的判断方法： 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。 （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：北回归线以北和南回归线以南地区，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。 （3）南北回归线之间地区，太阳轨迹也是平行的，只不过正午时太阳有时位于观测者以北，有时位于观测者正头顶（正午太阳高度为90度，正午太阳高度为太阳与地平
例题： 纽约曼哈顿街区，每年7月12日前后，在天气晴朗的日落时分， 就会出现太阳悬在城市街道上空的现象，被称为“曼哈顿悬日”(见下 图)。据此回答下题。 1.日落时，出现“曼哈顿悬日”的街道走向及每年出现的次数分别为 ( ) A．正东—正西走向两次B．东北—西南走向四次 C．西北—东南走向两次D．西北—东南走向四次 日出日落方位的解法 1.一般情况下，日出日落方位只考察北温带或者南温带地区，我们以北温带为例 2.在北温带任意地点O，东南西北四个方向如下图所示 O点为人站立位置，EW为纬线，指示正东正西方向；SN为经线，指示正南正北 方向，蓝色半圆表示天顶，即太阳视运动所在弧面 3.我们知道，在两个特殊时间——春秋二分时，全球日出正东，日落正西，我们在北 温带看到太阳在天空的日运动轨迹应该是从E点出发，到W点结束，轨迹向南方 偏的弧线，如下图绿色弧线
在此期间，日出正东，日落正西 4.春分至秋分之间的夏半年，地轴向指向太阳的方向倾斜，在我们看来，则是太阳的 日运行轨迹整体北移，所以，在夏半年，太阳的日运行轨迹逐渐向北移动，如下图红色弧线。直到夏至日，地轴倾斜角度达到最大，太阳的日运行轨迹达到最北，开始向南返回初始位置。 如图，在此期间内，日出东北，日落西北 5.同理，在秋分日到来年春分日之间的冬半年，地轴向太阳相反方向倾斜，太阳日运 动轨迹向南移动，如下图蓝色弧线所示
如图，在此期间，日出东南，日落西南 6.综上，对于北温带来说：二分日，日出正东，日落正西 夏半年，日出东北，日落西北 冬半年，日出东南，日落西南 南温带与北温带日出日落太阳方位相同，只是太阳的日运动轨迹倾斜方向相反。 解例题： 曼哈顿每年7月12日前后日落时出现悬日，说明是北温带夏半年的日落，根据刚才的分析，我们判断出当日日落西北，故该街道走向为西北-东南走向。太阳的日运动轨迹往返各一次，所以每年两次，正确答案选C
关于日出日落方位和物体影子方位的判断问题 一、地球上某地一年中日出日落方位 由于地球不停的自西向东自转，地球上的人们看到太阳每天一周的东升西落现象，这种现象称为太阳的周日视运动。太阳的周日视运动轨迹平面与天赤道平行，与天轴（观测者与北极星的连线）相垂直。如图一所示 我们知道，由于地平圈的存在，我们只能观测到半个天球（即天球在地平圈上的部分）。当太阳在地平圈以上的部分运行时，即为白昼，当太阳在地平圈以下的部分运行时，即为夜晚。如图一所示 太阳经过观测者的子午圈时称为中天。经过包括天极和天顶的那半个子午圈时，太阳到达一天中最高位置，称为上中天，此时即为地方时12点；经过包括天极和天底的那半个子午圈时，太阳到达一天中最低位置，称为下中天，即为地方时0时（或24时）。 太阳经过观测者的地平圈时称为出没，也称升落。太阳从地平圈下升到地平圈上称为日出，反之称为日没。 由于黄赤交角的存在，在一年之中太阳的黄道面上的位置是不断变化的。因而每天太阳的周日视运动轨迹也不一样，从而造成每天日出日落方位及中天的高度也不相同。 由于地球的公转，太阳黄道上自西向东每天移动约1°。在一年的不同日期内，太阳的赤经、赤纬的变化，引起昼夜长度的变化。 对北半球来说，一年内只有两天，即春分和秋分，太阳由正东点日出，正西点日没，昼夜相等。从春分起，太阳的出没方位逐渐北移，夏至日到达最北点。在这段时间内，日出的时刻逐日提早，而日没的时刻逐日延迟。同时中天高度越来越高，白昼变长，黑夜缩短。夏至那天中天高度最高，白天最长。夏至以后，太阳的出没方位逐渐南移，中天高度逐渐下降。秋分以后，太阳的出没位置已在东、西点以南，昼短夜长。这个过程一直延续到冬至日为止。这时，太阳的出没位置到达最南点，白昼最短，黑夜最长。以后，太阳的出没点重新北移，到春分点时昼夜又相等，完成一年一周的运动。由于纬度不同，太阳周日视运动的变化情况也有所不同。纬度越高，夏季白天越长，冬季白天越短。极圈以北开始出现“白夜”和“黑昼”。在地球北极，则是半年白天，半年黑夜，太阳不再每天东升西落。南半球的情况和北半球完全相同，只是冬和夏、春和秋，恰好相反。在赤道上，一年四季昼夜的长短是不变的。 因而，对于全球任意点而言，在二分日时，均为正东方日出，正西方日落，昼夜平分；当太阳直射点在北半球移动时（春分到秋分），全球均为东偏北方向日出，西偏北方向
日出方位角的定量问题 根据太阳视运动图(图1)，可知：太阳直射北半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东北升西北落；太阳直射南半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东南升西南落；直射赤道时，除南北极点外，全球太阳正东升正西落。 然而，不同纬度的日出方位角(日出方位偏离正东方的角度)到底多大？日出方位角与太阳直射点的纬度到底是什么关系？本文试图运用中学地理知识，定量研究一下日出方位角问题。 图2表示太阳直射北回归线的日照情况。0号光线为直射北回归线的光线，光线①②③④⑤分别表示赤道、纬线圈A 、北极圈P 、纬线圈B 和南极圈Q 日出时刻光照情况。过P 、Q 的粗黑线椭圆为晨昏圈。 一、赤道地区日出方位角的大小 1、赤道夏至时的日出方位角的计算 如图2，∵太阳直射北回归线 ∴∠1=23°26′ 图1 二分、二至日北半球(左)与赤道地区(右)太阳视运动示意图 S ③ c ′ c ′ c ′ e ′ Q 图2 ① ② ②′ ④ ⑤ A B N 赤道 P 1 2 3 a b c d o c ′ d ′
辅助线ab与赤道共面，且在晨昏圈与赤道的交点a上与赤道相切。直线ab与光线①的夹角为∠2 又∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，∴∠2=∠1=23°26′ ∠2=23°26′的地理意义：夏至时，赤道地区日出方位为东偏北23°26′。 2、推论： 赤道地区日出方位角(日出方位偏离正东方的角度)的度数与太阳直射点的纬度度数相等。赤道地区，冬至时太阳直射23°26′S，日出方位角为23°26′，日出方位为东偏南23°26′。春秋分时太阳直射赤道，日出方位角为00，日出方位为正东。 二、其它纬度日出方位角的大小变化规律 1、夏至日其它纬度日出方位角的计算 如图2，辅助线cd、ef分别与纬线圈A、纬线圈B共面，且在地方时为6：00的经线与纬线圈A和纬线圈B的交点c、d处与纬线圈相切。 直线cd与光线②′的夹角为∠3。 ∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，纬线圈彼此平行。 ∴∠3=∠2=23°26′。 ∠3=23°26′的地理意义：夏至时，纬线圈A上，地方时6：00太阳光线与当地经线夹角为23°26′。同理，夏至时，纬线圈B上，地方时6：00太阳光线与当地经线夹角为23°26′。 这并不是纬线圈A、B日出时刻的太阳方位。 光线②与纬线圈A的切线c′d′的夹角,才是纬线圈A日出时的方位角。这个角明显大于23°26′。 在北极圈P上，光线③从正北方向照射，那里的日出方位偏离正东90°。 2、推论： 赤道以外的其它地区，日出方位角的度数大于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离角度越大。刚好发生极昼现象的地区偏离正东方90°，太阳从正北(或正南)方升起。 三、一道典型错题的纠正 题：下图为某地某日的太阳视运动示 意图(图3)。已知∠A=20°,∠B=65°,则 此地的地理纬度是( )。 参考答案为：45°N。 试题提供的参考解析：由∠A=20°可 知，太阳直射20°N，又由∠B=65°可知 此日该地正午太阳高度为65°。由H午 =90°- 纬度差，推出该地与直射点的纬 度差为250，所以该地纬度可能是50S或 450N。再根据正午太阳位于正南方天空， 排除50S。 其实，除了赤道地区日出方位偏离正 东方的度数与太阳直射点的纬度度数相等 外，其它地区，日出方位偏离正东方的度数大于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离角度越大。该题中直射点的纬度应低于200N，该地纬度应低于450N。 四、任意纬度某日日出、日落太阳方位角的通用计算方法 图4表示北半球O地太阳周日视运动图。ESWN为O地所在地平圏，其纬度为φ°N，太阳直射点的纬度为δ°N，该日太阳从东北方A点升起，正午位于最高点B，日落地点为西N S E A B W 图3
中国 四川 成都日出日落方位角 日 期日出日落1月1日117244 1月2日116244 1月3日116244 1月4日116244 1月5日116244 1月6日116244 1月7日116244 1月8日116244 1月9日116245 1月10日115245 1月11日115245 1月12日115245 1月13日115245 1月14日115246 1月15日114246 1月16日114246 1月17日114246 1月18日114246 1月19日114247 1月20日113247 1月21日113247 1月22日113247 1月23日112248 1月24日112248
1月25日112248 1月26日112249 1月27日111249 1月28日111249 1月29日111249 1月30日110250 1月31日110250 2月1日110250 2月2日109251 2月3日109251 2月4日109251 2月5日108252 2月6日108252 2月7日108253 2月8日107253 2月9日107253 2月10日107254 2月11日106254 2月12日106254 2月13日106255 2月14日105255 2月15日105256 2月16日104256 2月17日104256 2月18日103257 2月19日103257
2月20日103258 2月21日102258 2月22日102259 2月23日101259 2月24日101259 2月25日101260 2月26日100260 2月27日100261 2月28日99261 2月29日99262 3月1日98262 3月2日98262 3月3日97263 3月4日97263 3月5日97264 3月6日96264 3月7日96265 3月8日95265 3月9日95266 3月10日94266 3月11日94267 3月12日93267 3月13日93267 3月14日92268 3月15日92268 3月16日92269
中国 宁夏回族自治区 银川日出日落方位角 日 期日出日落1月1日119241 1月2日119241 1月3日119241 1月4日119241 1月5日119241 1月6日119242 1月7日118242 1月8日118242 1月9日118242 1月10日118242 1月11日118242 1月12日118243 1月13日117243 1月14日117243 1月15日117243 1月16日117244 1月17日116244 1月18日116244 1月19日116244 1月20日116245 1月21日115245 1月22日115245 1月23日115245 1月24日114246
1月25日114246 1月26日114246 1月27日113247 1月28日113247 1月29日113247 1月30日112248 1月31日112248 2月1日112249 2月2日111249 2月3日111249 2月4日111250 2月5日110250 2月6日110250 2月7日109251 2月8日109251 2月9日109252 2月10日108252 2月11日108253 2月12日107253 2月13日107253 2月14日106254 2月15日106254 2月16日106255 2月17日105255 2月18日105256 2月19日104256
2月20日104257 2月21日103257 2月22日103257 2月23日102258 2月24日102258 2月25日101259 2月26日101259 2月27日101260 2月28日100260 2月29日100261 3月1日99261 3月2日99262 3月3日98262 3月4日98263 3月5日97263 3月6日97264 3月7日96264 3月8日96265 3月9日95265 3月10日95266 3月11日94266 3月12日94267 3月13日93267 3月14日93268 3月15日92268 3月16日92269
可以通过数学知识得出任意一个地方在任意一天日出日落的方 位角度，可以用下面的公式： 方位角=90 - 0.5arccos[2(sinM/cosN)^2 - 1] 公式中，M表示的是某天太阳直射的纬度，N表示的是某地的纬度，^2表示平方。下面是太阳升落方位随纬度变化规律： （一）在赤道上（北天极的高度φ=0°，即天赤道和地平圈垂直）：一年四季太阳都是垂直地升起而又垂直的落下，且太阳直射点纬度是多少度，太阳升落防卫便是多少度。例如：每年11月7日，太阳直射南纬16°19'，此日的太阳升落方位亦为16°19'，即在赤道上看11月7日这天太阳是从正东偏南16°19'处升起，在正西偏南16°19'处落下。 （二）在开始出现极昼的纬度上（太阳直射点与刚好出现极昼的纬度互余，即太阳的赤纬与北天极的高度互余）：太阳升落方位最大为90° （三）在开始出现极昼的纬度到极点看：一天中太阳高度有变化，太阳开始升起和下落到的最低点方位均为90°。例如：6月22日，在北纬70°处看太阳，一天中太阳总是在地平以上转圈，只在半夜时下落到最低点，此时太阳位于正北方天空。 （四）极昼期间在极点上看（北天极的高度φ=90°，即天赤道和地平圈重合）：一天中太阳高度没有变化，始终等于该日太阳直射点纬度，太阳只有方位变化而无所谓升落，因而不存在升落方位问题。
（五）在赤道与极昼极夜出现的纬度之间看：纬度越高，太阳升落的方位角就越大。例如，12月22日，太阳直射点纬度为23°26'，赤道上方位角为23°26'，南北回归线上为25°41'，南北纬45°为34°1 3'（即在北纬45°上，太阳此日从东偏南34°13'地平线上升起，西偏南34°13'落下），极圈上为90°。 感谢mryangfk提供的计算公式,相信科学,应该没错的. 补充一下找到的计算昼夜长短、日出日落时间的通式 计算昼夜长短、日出日落时间的通式 下面是一个计算任意地方在任意一天昼夜长短、日出日落时间的通式，不知道正确不正确，现在贴出来，请大家批评指正。 假设某天太阳直射的纬度为M度（M在+23.5到-23.5之间），观察者所处的纬度为N度（N在+90到-90之间），那么这天N度地点的夜长为： T=（2/15）arccos(tgMtgN) 小时 (1) （说明：如果人在北半球，太阳在南半球，则M应该取负值，那么结果也是负值，该值表示的是北半球那人所看到的昼长。） 日出时刻为arccos(tgMtgN)/15 （当地时刻） (2) 日落时刻为24-arccos(tgMtgN)/15 （当地时刻） (3) 例如，要计算北京在夏至这一天的夜长，已知北京在北纬40度，即N=40，夏至这天太阳直射北纬2 3.5度，即M=23.5，把N和M的值代入（1）式，可计算出这天北京的夜长为9.15小时。 上面的公式中，M和N的地位等同，所以在一定范围内可互换。比方说，某人在北纬20度、太阳在北纬10度与某人在北纬10度、太阳在北纬20度的昼夜长短一样，日出日落时刻也一样。 用上面的公式（1）也可以计算某天极昼和极夜出现的纬度。例如计算太阳在北纬M度这一天，北极出现极昼的纬度。把T=0（极昼时夜长为0）代入（1）式，可以得到N=90-M 。就是说，当太阳在北纬2 0度时，北极出现极昼的最低纬度是北纬70度；当太阳在北回归线（北纬23.5度）这一天，北极出现极昼的最低纬度是北纬66.5度。当然，因为地球两极略扁，不是个标准球，所以计算结果比实际值略大。 上面的公式是在简化的理想条件下得到的，所以是个近似值。简化理想条件是：1假设地球是个标准球体；
日出方位角的定量问题 根据太阳视运动图(图1)，可知：太阳直射北半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东北升西北落；太阳直射南半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东南升西南落；直射赤道时，除南北极点外，全球太阳正东升正西落。 然而，不同纬度的日出方位角(日出方位偏离正东方的角度)到底多大？日出方位角与太阳直射点的纬度到底是什么关系？本文试图运用中学地理知识，定量研究一下日出方位角问题。 图2表示太阳直射北回归线的日照情况。0号光线为直射北回归线的光线，光线①②③④⑤分别表示赤道、纬线圈A 、北极圈P 、纬线圈B 和南极圈Q 日出时刻光照情况。过P 、Q 的粗黑线椭圆为晨昏圈。 图1 二分、二至日北半球(左)与赤道地区(右)太阳视运动示意图 S ③ c ′ c ′ c ′ e ′ Q 图2 ① ② ②′ ④ ⑤ A B N 赤道 P 1 2 3 a b c d o c ′ d ′
一、赤道地区日出方位角的大小 1、赤道夏至时的日出方位角的计算 如图2，∵太阳直射北回归线∴∠1=23°26′ 辅助线ab与赤道共面，且在晨昏圈与赤道的交点a上与赤道相切。直线ab与光线①的夹角为∠2 又∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，∴∠2=∠1=23°26′ ∠2=23°26′的地理意义：夏至时，赤道地区日出方位为东偏北23°26′。 2、推论： 赤道地区日出方位角(日出方位偏离正东方的角度)的度数与太阳直射点的纬度度数相等。赤道地区，冬至时太阳直射23°26′S，日出方位角为23°26′，日出方位为东偏南23°26′。春秋分时太阳直射赤道，日出方位角为00，日出方位为正东。 二、其它纬度日出方位角的大小变化规律 1、夏至日其它纬度日出方位角的计算 如图2，辅助线cd、ef分别与纬线圈A、纬线圈B共面，且在地方时为6：00的经线与纬线圈A和纬线圈B的交点c、d处与纬线圈相切。 直线cd与光线②′的夹角为∠3。 ∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，纬线圈彼此平行。 ∴∠3=∠2=23°26′。 ∠3=23°26′的地理意义：夏至时，纬线圈A上，地方时6：00太阳光线与当地经线夹角为23°26′。同理，夏至时，纬线圈B上，地方时6：00太阳光线与当地经线夹角为23°26′。 这并不是纬线圈A、B日出时刻的太阳方位。 光线②与纬线圈A的切线c′d′的夹角,才是纬线圈A日出时的方位角。这个角明显大于23°26′。 在北极圈P上，光线③从正北方向照射，那里的日出方位偏离正东90°。 2、推论： 赤道以外的其它地区，日出方位角的度数大于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离角度越大。刚好发生极昼现象的地区偏离正东方90°，太阳从正北(或正南)方升起。 三、一道典型错题的纠正 题：下图为某地某日的太阳视运动示 意图(图3)。已知∠A=20°,∠B=65°,则 此地的地理纬度是( )。 参考答案为：45°N。 试题提供的参考解析：由∠A=20°可 知，太阳直射20°N，又由∠B=65°可知 此日该地正午太阳高度为65°。由H午 =90°- 纬度差，推出该地与直射点的纬 度差为250，所以该地纬度可能是50S或 450N。再根据正午太阳位于正南方天空， 排除50S。 其实，除了赤道地区日出方位偏离正 东方的度数与太阳直射点的纬度度数相等 外，其它地区，日出方位偏离正东方的度数大于太阳直射点的纬度度数。纬度越高偏离角度越大。该题中直射点的纬度应低于200N，该地纬度应低于450N。N S E A B W 图3
太阳日出日落方位 太阳东升西落是地球自西向东自转的反映，太阳的这种视运动不仅反映出地球自转的方向。同时还反映出地球自转的速度，即地球每小时向东自转15°，那么站在地球上的观测者看到太阳东升西落的角速度也是每小时15°。但是，严格说来，笼统地认为太阳东升西落是不准确的。由于黄赤交角的存在，导致了太阳直射点的回归运动。直射点位置的变化，使得我们在不同季节看到的太阳日出、日落的方位并不相同，那么世界各地日出日落方位的变化有什么规律呢？下面我们就利用日照图来分析这个问题。按太阳直射点的位置，分三种情况来进行讨论。 一、太阳直射赤道 我们知道在晨线上看到的是日出，在昏线上看到的是日落。在上图中，选任意一点A，我们来分析一下A地日出日落的方位。因为纬度相同的地方，日出日落的方位也相同，所以我们首先作出过A地的纬线，找到该纬线与晨线的交点B、与昏线的交点B’。只要得出太阳光线相对于B地的方向，就可知道A地日出的方位；只要得出太阳光线相对于B’地的方向，就可知道A地日落的方位。显然，相对于B地而言，太阳光线来自正东方向，所以在A地太阳从正东方向升起；相对于B’地而言，太阳光线来自正西方向，所以在A地太阳从正西方向落下。 由此可得出规律一：春秋二分日，全球各地的日出日落方位除了南北两极点外均为从正东方向升起、从正西方向落下。 二、太阳直射北半球 我们讨论一下任意一点C地的日出日落方位，作出过C地的纬线，找出该纬线与晨线的交点D、与昏线的交点D’，显然太阳光线相对于D地来说来自东北方向；相对于D’地来说来自西北方向，所以，在C地太阳从东北方向升起，从西北方向落下。 由此可得出规律二：太阳直射北半球时，全球各地除了极昼、极夜地区以外，太阳都是从东北方向升起、从西北方向落下，而且太阳直射点的纬度越接近北回归线，各地日出、日落的方位就越偏北；纬度越高的地方日出日落的方位也越偏北。 三、太阳直射南半球
日出方位角的定量问题 漳州师范学院 刘铭明 根据太阳视运动图 (图1>，可知：太阳直射北半球时，除极昼、极夜区域外，全球太 阳东北升西北落；太阳直射南半球时，除极昼、极夜区域外，全球太阳东南升西南落；直射赤道时，除南北极点外，全球太阳正东升正西落。 b5E2RGbCAP 然而，不同纬度的日出方位角(日出方位偏离正东方的角度> 到底多大？日出方位角与太阳直射点的纬度到底是什么关系？本文试图运用中学地理知识，定量研究一下日出方位角问题。p1EanqFDPw 图2表示太阳直射北回归线的日照情况。 0号光线为直射北回归线的光线，光线①② ③④⑤分别表示赤道、纬线圈A 、北极圈 P 、纬线圈B 和南极圈 Q 日出时刻光照情况。过P 、Q 的粗黑线椭圆为晨昏圈。 DXDiTa9E3d 一、赤道地区日出方位角的大小1、赤道夏至时的日出方位角的计算如图2，∵太阳直射北回归线∴∠1=23°26′ 辅助线ab 与赤道共面，且在晨昏圈与赤道的交点a 上与赤道相切。直线ab 与光线① 的夹角为∠ 2 又∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，∴∠ 2=∠1=23°26′ ∠2=23°26′的地理意义：夏至时，赤道地区日出方位为东偏北23°26′。 2、推论： 赤道地区日出方位角(日出方位偏离正东方的角度>的度数与太阳直射点的纬度度数相 等。赤道地区，冬至时太阳直射 23°26′S ，日出方位角为 23°26′，日出方位为东偏南 23°26′。春秋分时太阳直射赤道，日出方位角为 00 ，日出方位为正东。RTCrpUDGiT 二、其它纬度日出方位角的大小变化规律 1、夏至日其它纬度日出方位角的计算如图2，辅助线cd 、ef 分别与纬线圈A 、纬线圈B 共面，且在地方时为 6：00的经线 与纬线圈A 和纬线圈B 的交点c 、d 处与纬线圈相切。 5PCzVD7HxA 直线cd 与光线②′的夹角为∠ 3。 ∵所有太阳光线均为彼此平行的射线，纬线圈彼此平行。 ∴∠3=∠2=23°26′。 ∠3=23°26′的地理意义：夏至时，纬线圈 A 上，地方时6：00太阳光线与当地经线 夹角为23°26′。同理，夏至时，纬线圈 B 上，地方时6：00太阳光线与当地经线夹角为 图1 二分、二至日北半球(左>与赤道地区(右>太阳视运动示意图 S ③ c ′c ′ c ′ e ′ Q 图2 ① ② ②′ ④⑤ A B N 赤道P 12 3 a b c d o c ′d ′
求太阳升起的方位角 太阳从何方升起，这似乎是一个再简单不过的问题，一般人会不假思索地回答是从东方升起。从总体上来说，这也是对的，但是这种情况只能是说从全年的平均情况看是这样的。对于我们有了一定的地理知识，特别是有了地球运动、地平圈、方位角、天球概念有关知识的人来说就不能简单地这么认为了。 实际上在不同的季节、不同的纬度，太阳升起的方位角是不同的，不一定是从正东方升起。在夏季时，较高纬度地区太阳可以从东偏北50°到60°甚至更高角度升起，在西偏北同样的角度落下；冬季时可以从东偏南50°或者更多升起，在西偏南50°或以上落下。这时候我们还能说太阳是从东方升起吗？显然不能这么说。所以我们在夏天时可以说：“一轮红日从东北方升起，在西北方落下”。 那么怎样来准确计算太阳升起的方位角呢？这里我们来推导一个计算公式，把地理概念和数学中的立体几何知识结合起来就不难解决这个问题了。 例：当太阳直射北纬20度时，求北纬30度地区太阳升起的方位角。 具体解决这个问题我想可以通过下面的8个步骤来解决和说明 （1）我们可绘如下的图 图一 设观测者在北纬30度线上的某一点A点上，则D圈为A点所在的地平圈（注意地平圈一定与观测点A点到地心O的连线是垂直的，另外由图中可看出地平圈与赤道平面的夹角即二面角为60度）。 地平圈和赤道（这里理解为天赤道）的交点E为正东方（东点）、交点W为正西方（西点）。另外，N为正北、S为正南、O为地心。
（2）还是见上面的图（图一），设地平圈与北纬20°的交点为B。 由于太阳直射在北纬20°线上，随着地球的自转，总有一刻太阳会直射到B点，光线同时指向地心O，太阳和地平圈在同一平面上，这时候A点的人太阳刚好可看到太阳升起。（为什么这样说呢？这里我们要引入天球的概念，地平圈和赤道都无限延伸与天球面相交，在天球尺度上，地球可以认为是一个点，位于天球的中心。图中的观测点A可以认为就在地平圈的中心点，也就是图中地心O点。本文中的图一、二、六都是天球尺度。）显然太阳不是从正东点E升起的，而是偏北升起的。偏北多少呢？我们只要求出地平圈上BE弧段所对应的弧度（即∠BOE，设为α）就行了，这是解题的关键，接下来就是一个纯数学的问题了。 （3）如何求BE弧段所对应的弧度呢？我们又可画如下的图（图二） 图二图三 画过B点的经线L与赤道交于F点，再象切西瓜一样取出 锥体O---BEF，又可画右面的图（图三）。 （4）现在专门研究锥体O---BEF（也可见图四）求出∠BOE（即角α）。 不难理解平面BFO与平面EFO垂直（这是因为经线圈平面与赤道平面是垂直的）。由于观测者在A点所处的纬度为30度，