《太阳周日视运动轨迹图的画法及应用》小专题
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《太阳周日视运动轨迹图的画法及应用》小专题太阳直射点在南北回归线之间做周年回归运动,从而引起地球上不同地点每日太阳高度的变化,表现在太阳在天空中的视位置和每日划过的视轨迹的周年变化,由于地球的自转,每日太阳都是东升西落,高度角是由零(晨线上)变到最大(正午),再变到零(昏线上)。可以得出结论:6月22日太阳升起的位置最北,12月22日位置最南,3月21日和9月23日居中。
现在以夏至日(6月22日)时,北京为例介绍太阳周日视运动轨迹图画法。
要画好太阳周日视运动轨迹图,需进行以下几个步骤:
步骤1、确定所在观测点的位置和方向:
如图1:P点为北京的地理位置(116ºE,40ºN),N、S、W、E分别表示地平圈的北、南、西、东四个方向。
E
P
N S
W
图1
步骤2、确定日出点位置和日落点位置:
夏至日时,太阳直射点在北半球,此时北京,太阳应是东北升,西北落。
如图2:α=β=23º26’,即日出、日落的偏角(α=β)为当日太阳直射点的纬度。
春秋分日太阳直射赤道,太阳光线平行于所有纬线圈平面,太阳在地球赤道上空运动,我们看到太阳从正东升起,至正西落下;夏至,太阳直射北回归线,太阳光线与纬线圈面成23º26’的夹角,太阳从东北升起到西北落下;日出、日落的位置东(西)偏北23º26’;冬至,太阳直射南回归线,太阳光线与纬线圈面成23º26’的夹角,太阳从东南升起到西南落下;日出、日落的位置东(西)偏南23º26’;其他时间依此类推。
N S
图2
日出点位置和日落点位置归纳如下:
北半球日出点和日落点位置
步骤3、确定观测点的的昼夜长短情况:
夏至日为北半球的夏半年,北京是昼长夜短,参考人教版《高中地理》必修本上册1.6节插图,可得北京(40ºN )这一天的白昼长达14小时51分,进而可估算出北京在夏至日这天大致4:35日出,19:25日落。白昼长于黑夜,在太阳周日视运动轨迹图上,表现为太阳在天空中停留的弧线长。如图3所示:地平线上A1—A2—A3所构成的弧线要比在地平线以下的弧线长。
N
S
图3
步骤4、确点正午太阳高度角的大小:
根据公式:H=δφ--0
90,计算出北京在夏至日时的太阳高度角为73º26’。 如图所示:γ=H=73º26’
N
S
图4
至此,北京在夏至这天的太阳周日视运动轨迹图已绘出,同理可分析北京在冬至日,春秋分时的情况。
根据图4所示的太阳周日运动轨迹。此时,显然可从图中看出A 1处时,太阳从东偏北方向升起,A 3处时太阳从西偏北方向落下。从A1处开始,太阳视运动方位渐趋偏南, A2时位于正南方,太阳视运动方位渐趋偏北,直至A3。用日影图可表示如5。
图5
图4和图5中涉及到近年高考地理复习中常出现的两类问题:太阳方位和日影日运动问题,掌握好太阳周日视运动的轨迹图的画法,可以让学生从充分理解这两类问题的根源所在。现举实例说明:
例1、科学家于12月18日,在a 地(62ºS ,59ºW )进行科学考察,若在a 地观察太阳,观察时间(当地时间)与太阳所在方向组合正确的是( )
A、3:00 东北方 B、8:00 西南方 C、15:00 西北方 D、19:00 东南方
[解析]:例1中,a 地位于南半球高纬度,此时a 地昼长大于夜,故当地3时太阳位于东南方,8时位于东北方,12时位于正北方,15时位于西北方,19时位于西南方。答案C 。 例2、如图为某地某日某时段内的杆影轨迹示意图,O为立杆处,虚线为杆影,曲线为杆影端点轨迹。据此回答:
北
东 南 西
地平圈
A 1
立杆点
A 3
A 2
· · · · · · · ·
S N ①
②
③
④
北
南
1.1——4四个杆影中最接近日出时段的是( ) A、1 B、2 C、3 D、4 2.该地可能是下列城市中的( )
A、堪培拉 B、圣地亚哥 C、开普敦 D、巴黎
[解析]:第1小题中杆影2位于西北方向且影子最长,故最接近日出。第2小题中,日出为东南方向,日落为西南方向,说明太阳直射点位于南半球,图示弧线长度反应了太阳在地平线上停留的时间较短,说明此时该地昼短夜长,因此选一北半球城市,答案D 。
巩固练习: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。它由200面大镜子和一个大铁塔组成,镜子聚焦,将太阳光反射至塔上,塔内产生的热量与天然气、水混合后发电,英才便形成了太阳能热发电,发电容量高达20万千瓦。而塔底镜子的数量还可以根据所需太阳能的多少随时进行调整。据此完成1—3题。
1.右图中能正确表示米尔迪拉市六月份太阳升落视运动路径的是 A .① B .② C .③ D .④ 2.200面大镜子中朝北的镜面,在春分日时与地面的倾角最好是 A .34° B .23°26′ C .57°26′ D . 56° 3.在该地建太阳能电站的区位条件是 ①位于热带沙漠气候区,太阳辐射强 ②位于热带草原气候区,晴天较多
③地处墨累达令盆地,水源有保证 ④靠近该国东南部,能源市场需求量大 A .①②③ B .②③④ C .①③④ D .①②④ 参考答案:1D .2A .3B