昼夜长短的变化规律及判断技巧

昼夜长短的变化规律及判断技巧

安徽明光中学周兵

一、昼夜长短的变化规律

（一）纬度变化

1．春分日（3月21日）或秋分日（9月23日），太阳直射点位于赤道，晨昏线与经线重合，全球各地昼夜平分。

2．一年（除春秋分日）中任何一天，昼长由刚好出现极昼的地方向刚好出现极夜的地方减少，即昼长由24小时递减至0小时。例如太阳直射点位于北半球（设直射点位于北纬α上），晨昏线与经线斜交，北纬（90°-α）到北极点出现极昼现象，南纬（90°-α）到南极点内出现极夜现象，赤道上昼夜平分。在这一天，自北纬（90°-α）至南纬（90°-α），昼长由24小时递减至0小时。

3．从南北半球来看，太阳直射点所在的半球各地都是昼长夜短，纬度越高，昼长越长，极点周围有极昼现象，另一个半球的情况正好相反。例如，春分日至秋分日，太阳直射点位于北半球。此半年内，北半球各地昼长夜短，为夏半年；南半球各地昼短夜长，为冬半年。此半年内，北半球纬度越高，昼越长；越往南，南半球反之。

4．昼长差规律：随纬度的增加，昼夜长短的变化幅度越来越大，即昼长年较差随纬度的增加而增大（极昼极夜除外）。在赤道上，昼夜终年等长，昼长年较差为0，到南北极圈上发展到了极端，最长昼达24小时，最短昼仅为0，昼长年较差达24小时。北极圈以北和南极圈以南，极昼极夜的日数，随纬度的增加而增多，到了极地达到最大值。但是，不论在哪个纬度，当地的全年平均昼长和平均夜长都是相等的，都是12小时。故与赤道地区或春秋分12小时昼长比较：同一时期纬度愈高昼长差愈大；同一地点两至日昼长差最大。

（二）季节变化

1．赤道总是被晨昏线平分成相等的两部分，全年昼夜平分。

2．自极点至极圈，出现极昼（夜）现象的时间由大约半年减少至1日。

3．北半球各地，夏至日（6月22日）昼最长；冬至日（12月22日）昼最短。自夏至日至冬至日半年内，昼渐短；自冬至日至次年夏至日半年内，昼渐长。南半球各地反之。

4．全球各地，春秋分昼夜平分。北半球各地自春分日至秋分日半年内，昼长夜短；自秋分日至次年春分日半年内，昼短夜长。南半球各地反之。

二、昼夜长短的判断技巧

1．利用太阳直射点来判断昼夜长短

太阳直射点在北半球，北半球昼长夜短；太阳直射点在南半球，南半球昼长夜短。太阳直射点向北移动，北半球昼渐长；太阳直射点向南移动，南半球昼渐长。

2．利用日出日落时间来判断昼夜长短

昼长＝日落时间-日出时间＝2|日落时间-12|或昼长＝2|12-日出时间|。理论上来讲，某地的日落时间（地方时）与日出时间（地方时）之差即为该地昼长。某地的正午时间（地方时12点）为白昼的中间时刻，上午（晨至正午）与下午（正午至昏）的时间相等，均为昼长的一半，则可在只知某地日出时间（晨）或日落时间（昏）的情况下，便可求得该地昼长和夜长。

3．特殊地区在特殊日期的昼长

夏至日，10°N地区昼长为12小时34分，20°N地区昼长为13小时13分，40°N地区夜长为09小时09分，40°N地区昼长为14小时51分，50°N地区夜长为7小时51分，65°N地区夜长为2小时51分。冬至日，15°N地区夜长为12小时53分，55°N地区昼长为06小时53分，60°N地区夜长为18小时30分。

【典型例题】1.地球上某日甲地（110°E，40°N）昼长比乙地（115°E，30°N）长56分钟，则甲地比乙地

①日出早8分钟②日出早56分钟③日落晚20分钟④日落晚48分钟A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

解析：不同经线不同纬度要考虑两地地方时的早晚。设乙地的昼长为t分钟，则甲地为（t+56）分钟。通过计算，可以得出表中的结论。（北京时间是120°E

三、纬向行程中昼夜更替周期的计算

纬向（东西向）运动的物体上见到的昼夜更替周期Ｔ的计算公式Ｔ＝360°/（15°±θ）：θ为纬向运动的物体的运动角速度，单位为度/小时。当纬向运动的物体向东运动时，公式中取加号；向西运动时，公式中取减号。

1.当纬向运动的物体向东运动时，即物体的运动方向与地球自转方向相同，地球自转的角速度大约为15°度/小时，物体运动的角速度为θ度/小时，那么最终物体围绕地轴运动速度为（15°+θ）度/小时，因而物体围绕地轴运动速度加快，因此物体上见到的昼夜更替周期短于一个太阳日。

2. 当纬向运动的物体向西运动时，即物体的运动方向与地球自转方向相反。

（1）若0<θ<15°时，那么最终物体围绕地轴运动速度为（15°-θ）度/小时，因而物体围绕地轴运动速度减慢，因此物体上见到的昼夜更替周期长于一个太阳日。

（2）若θ＝15°时，那么最终物体围绕地轴运动速度为（15°-θ）=0°度/小时。物体保持初始状态不变，即物体与太阳相对静止。太阳位于观测者的某一方向静止不同，无昼夜交替现象，无昼夜更替周期。

（3）若30°>θ>15°时，那么最终物体围绕地轴运动速度为（θ-15°）度/小时，因而物体围绕地轴运动速度减慢，因此物体上见到的昼夜更替周期长于一个太阳日长，只不过T值为负，理论上观测者看到太阳西升东落。

【典型例题】2.一飞机沿赤道以555km/小时的速度向西飞行，乘客感觉到的昼夜长短

A.昼长约12小时，夜长约12小时

B.昼长约9小时，夜长约15小时

C.昼长约18小时，夜长约18小时

D.昼长约18小时，夜长约6小时

解析：赤道上经度相差1°的弧长为111km，那么，以地面为参照物的该飞机绕地飞行的角速度Φ地=（555÷111）°/h=5°/h；地球自转的角速度15°/h。

由于飞机的飞行方向与地球自转方向相反，用昼夜更替周期Ｔ的计算公式Ｔ＝

360°/（15°-θ）；在飞机上一个昼夜更替周期=360°/（15°-5°）=36h。在

赤道上昼夜等长，所以乘客感觉到的昼长=夜长=36÷2=18小时。

答案：C

【典型例题】3．太阳东升西落是地球上的自然法则，但在某些特条件下，在较高纬度地区上空飞行的飞机上，飞行员却能够看见太阳从西边升起的奇妙现象。这需要具备的特定条件是

A．清晨，飞机向西飞，飞行速度越快B．清晨，飞机向东飞，飞行速度较快C．傍晚，飞机向西飞，飞行速度越快D．傍晚，飞机向东飞，飞行速度越快解析：纬向运动的飞机向西运动，其运动角速度θ°/h，若30°>θ>15°时（飞行速度运行的角速度比地球自传的角速度15°/h快，说明飞机飞行速度快），飞行员才能够看见太阳西升东落。太阳从西边升起，说明太阳位于西方，此时应是傍晚。

答案：C