日出方位角的判断及计算
日出方位角的判断及计算资料讲解
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③c ′ c ′①② ②′④ ⑤ABN赤道P12 3abc d oc ′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。
日出方位角查询
日出方位角查询
日出方位角是太阳初升是的太阳方位角。
对于地球上任何位置，当太阳处于春分点或秋分点，即太阳赤纬是0°的时候，初升的太阳方位角是90°整，正午太阳方位角是180°，落日的时候太阳方位角是270°。
太阳方位角是太阳在方位上的角度，它通常被定义为从北方沿着地平线顺时针量度的角。
对北半球而言，当太阳赤纬大于0°的时候太阳从东偏北方向升起，此时太阳方位角小于90°，中午180°，落日时太阳方位角大于270°。
当太阳赤纬小于0°的时候太阳从东偏南方向升起，此时太阳方位角大于90°，中午180°，落日时太阳方位角小于270°。
1。
精选-高中地理知识：日出方位和时间的判断
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.夏季或夏至如图4所示：相当于昼弧的ABC弧长大于180°即昼长大于12小时──昼长夜短，由图可以看出昼弧分别由A点和B点向北扩展，结果则是日出点A方位为东北，时间为6时以前;日落点B方位为西北，时间为18时以后。
日出日落的方位角度计算公式
计算日出日落的方位角度公式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。
说明：1本公式是在理想条件下推导出来的，即假设地球是个标准球体。
而实际上地球两极略扁，而且各地也有高山、洼地等，所以计算结果可能与实测结果有一点误差。
2 太阳围绕地球旋转的轨迹实际上是螺旋线（好象在地球外面套一根弹簧），所以实际上每天日出和日落的方位角稍微有点差别。
例如，在春分到夏至这段时间，日出方位角要略小于日落方位角。
昼夜长短的计算公式：Cost=-tgδ*tgφ太阳视位置太阳视位置指从地面上看到的太阳的位置，用太阳高度角和太阳方位角两个角度作为坐标表示。
太阳高度角指从太阳中心直射到当地的光线与当地水平面的夹角，其值在0°到90°之间变化，日出日落时为零，太阳在正天顶上为90°（本万年历中显示的高度角均已进行了蒙气差的订正，蒙气差值取自天文年历）。
太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。
方位角以正南方向为零，由南向东向北为负，由南向西向北为正，如太阳在正东方，方位角为-90°，在正东北方时，方位为-135°，在正西方时方位角为90°，在正北方时为±180°。
实际上太阳并不总是东升西落，只有在春秋分两天，太阳是从正东方升，正西方落。
在北半球，从春分到秋分的夏半年中，太阳从东偏北的方向升（方位角为-90°到-180°之间），在西偏北的方向落（方位角为90°到180°之间）；而从秋分到下一年春分的冬半年中，太阳从东偏南的方向升（方位角为-90°到0°之间），在西偏南的方向落（方位角为0°到90°之间）。
地理计算日出公式
地理计算日出公式日出是指太阳从地平线上升起的时刻。
由于地球是一个略微扁球体且自转轴倾斜，所以每天的日出时间是不同的。
在地理学中，有几种不同的公式可以用来计算日出的时间，其中最常用的是三角法和经纬度公式。
下面将介绍这两种公式的原理和计算过程。
一、三角法计算日出时间三角法计算日出时间的基本原理是根据地球的自转轴倾斜和太阳的视位置来计算日出的时间。
在这个公式中，需要知道地理位置的纬度、经度和日期。
具体计算过程如下：1.计算假设的太阳位置角度。
首先需要计算出太阳的视位置角度，该角度与太阳的方位角和高度角有关。
太阳方位角是太阳位于地平线的方向角，范围从0到360°。
太阳高度角是太阳与地平线之间的角度，范围从-90°到90°。
2.计算太阳视位置角度时，需要知道日出方位角、地点纬度和地球自转轴的倾角。
3.计算太阳高度角。
太阳高度角的计算需要已知的数据有：地点纬度、地球自转轴的倾角、日期和太阳的视位置角度。
4.根据太阳高度角计算日出时间。
a.根据太阳高度角的正负来判断日出或日落。
b.高度角等于零时的太阳位置即为日出或日落的时间。
c.考虑到地球大气折射的影响，需要对高度角进行修正。
d.计算修正后的高度角的太阳位置时间即为日出时间。
二、经纬度公式计算日出时间经纬度公式计算日出时间的基本原理是以太阳在地平线上升的角度来计算日出的时间。
具体计算过程如下：1.根据地点的经纬度计算该地点的时区。
2.根据当地的时区，计算出地方标准时间。
标准时间是以世界协调时为基准的24个时区的本地时间。
3.根据标准时间和地点的经度来计算太阳的位置角度。
太阳位置角度是指太阳位于地平线上的角度。
4.通过计算太阳位置角度和当地经度的差异，来推算出日出时间。
5.考虑到地球大气折射的影响，需要对计算结果进行修正。
6.最终得到修正后的日出时间。
以上两种方法都可以较准确地计算出日出的时间。
但是要注意，这些公式都是理论计算，实际情况中可能还会受到地理和气象方面的其他因素的影响，如地形、季节、天气等。
怎么推算自己所在地的日出、日落时间以及日出日落的准确方位？
怎么推算自己所在地的日出、日落时间以及日出日落的准确方
位？
答：太阳对地球的照射，使地球有昼半球、夜半球，这个交界线会在春分、秋分当天和地球经线完全重合。
也就是说春分秋分，你所在的地方是12小时。
经线是南北朝向，整条线上同时看到太阳，那么日出就是正东6点整，日落18点整正西。
用电脑查一下自己所在地夏至日的昼长，比如说是14小时，14-12=2小时。
正午12点，太阳正南位置常年不变，等于说上午多了1小时，下午多了1小时。
太阳一小时转角15度。
所以，夏至日出时间是5点整，东偏北15度；日落时间19点整，西偏北15度。
又因为：
1、日出时间提前1小时，春分到夏至间隔天数是91天，所以3600秒➗91天，大约每天提前40秒。
2、太阳1小时转角15度，就是240秒转1度。
所以，累计6天为1度；也就是说春分后第6天，日出是5点56分，方向是东偏北1度。
日落是18点4分，方向是西偏北1度。
照着这个道理，你只要知道了所在地任何一个节气的昼长时间，就能推算出全年所有日子的日出日落。
⚠️24节气是地球对太阳的公转分成均匀的24段，所以间隔日数是相等的。
⚠️文中时间都是指：太阳正南、影子最短为12点正的天文时，不是北京时间，两者时间差自己补上。
日出方位角的变化规律
日出方位角的变化规律一、引言日出方位角是指太阳在地平线上升起的方位角度，是天文学中的一个重要概念。
随着时间的推移，日出方位角会发生变化，本文将探讨其变化规律。
二、基础知识在探讨日出方位角的变化规律之前，我们需要了解一些基础知识：1. 地球自转：地球自转是指地球绕自己的轴线旋转，一周大约需要24小时。
2. 地球公转：地球公转是指地球绕太阳运动，一年大约需要365天。
3. 赤道面：赤道面是指通过地球中心且垂直于地轴的平面。
4. 黄道面：黄道面是指通过太阳中心且与赤道面交于黄道两点的平面。
三、日出方位角日出方位角是指太阳在地平线上升起的方位角度。
由于地球自转和公转带来的影响，日出方位角会随着时间发生变化。
四、季节性变化1. 夏至时期：夏至时期，即每年6月21日左右，在北半球最长白昼和最短黑夜。
此时北极圈内整个夜晚都是白天，而南极圈内整个白天都是黑夜。
在赤道附近地区，日出方位角约为东北方向。
2. 冬至时期：冬至时期，即每年12月21日左右，在北半球最短白昼和最长黑夜。
此时北极圈内整个白天都是黑夜，而南极圈内整个夜晚都是白天。
在赤道附近地区，日出方位角约为东南方向。
3. 春分和秋分时期：春分和秋分时期，即每年3月21日和9月23日左右，在全球范围内昼夜长相等。
在赤道附近地区，日出方位角约为正东方向。
五、经度的影响除了季节性变化外，经度也会对日出方位角的变化产生影响。
1. 在赤道附近地区，无论经度如何变化，日出方位角始终约为正东方向。
2. 在北半球中高纬度地区（如欧洲、美洲等），在夏至时期日出方位角偏向东北方向，在冬至时期则偏向东南方向。
3. 在南半球中高纬度地区（如澳大利亚、南非等），在夏至时期日出方位角偏向东南方向，在冬至时期则偏向东北方向。
六、纬度的影响纬度也会对日出方位角的变化产生影响。
1. 在赤道附近地区，无论纬度如何变化，日出方位角始终约为正东方向。
2. 在北半球低纬度地区（如中国南部、印度等），在夏至时期日出方位角偏向东北方向，在冬至时期则偏向东南方向。
日出日落的方位角度计算公式
计算日出日落的方位角度公式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。
说明：1本公式是在理想条件下推导出来的，即假设地球是个标准球体。
而实际上地球两极略扁，而且各地也有高山、洼地等，所以计算结果可能与实测结果有一点误差。
2 太阳围绕地球旋转的轨迹实际上是螺旋线（好象在地球外面套一根弹簧），所以实际上每天日出和日落的方位角稍微有点差别。
例如，在春分到夏至这段时间，日出方位角要略小于日落方位角。
昼夜长短的计算公式：Cost=-tgδ*tgφ太阳视位置太阳视位置指从地面上看到的太阳的位置，用太阳高度角和太阳方位角两个角度作为坐标表示。
太阳高度角指从太阳中心直射到当地的光线与当地水平面的夹角，其值在0°到90°之间变化，日出日落时为零，太阳在正天顶上为90°（本万年历中显示的高度角均已进行了蒙气差的订正，蒙气差值取自天文年历）。
太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。
方位角以正南方向为零，由南向东向北为负，由南向西向北为正，如太阳在正东方，方位角为-90°，在正东北方时，方位为-135°，在正西方时方位角为90°，在正北方时为±180°。
实际上太阳并不总是东升西落，只有在春秋分两天，太阳是从正东方升，正西方落。
在北半球，从春分到秋分的夏半年中，太阳从东偏北的方向升（方位角为-90°到-180°之间），在西偏北的方向落（方位角为90°到180°之间）；而从秋分到下一年春分的冬半年中，太阳从东偏南的方向升（方位角为-90°到0°之间），在西偏南的方向落（方位角为0°到90°之间）。
测量日出方位角的首要步骤
测量日出方位角的首要步骤首先，这是把地球假想成了平面，所推理出的结果，这个结果在一定程度上没有错，但它只在赤道上适用;其次，假如我们想想，地球的南北极，是有极昼和极夜的，假如同一天全球各地的日出日落方位都是相同的，那么当极地是极昼或极夜时，那里的日出和日落方位是什么?我们可以用一个特例来说明，当极地中的某地处于极昼/极夜和非极昼极夜的临界点时，意味着这一天太阳升起和落下的地点在同一处，显然,不可能有一天全球所有的地方都是太阳升起和落下的地点在同一-处。
所以，地球上任意一个地点日出/日落方位的计算，并不像想像的那么简单。
要想知道日出/日落方位到底如何计算，就可能需要借助一些空间几何和向量的知识。
假如身边有一个地球仪，用灯光模仿着太阳光照射它的一边，观察其上面的晨昏线,我们可以看出,对于晨昏线上的一点来说，太阳光线的方向与经过这个点的纬线圈(或经线圈)的切线方向所成的夹角，就是这个地点的日出/日落方位。
不过这里有个问题,通过经线圈的切线与纬线圈的切线,各可以求出一个夹角,如何保证它们所表示的日出(日落)方位是一致的呢？众所周知，经线圈表示南北方向,纬线圈表示东西方向,经过同一个点的经线圈切线与纬线圈的切线的夹角总是90 ,故只有太阳光线与经过此点的经线圈切线和纬线圈的切线形成的两个夹角之和等于90 ,才能保证通过经线圈和纬线圈求出的日出方位是一致的。
经线圈切线和纬线圈切线所决定的平面表示这个点附近的地面,对这个点来说,日出或日落时,太阳光照射过来的方向应该正好在地面这个平面内。
两个夹角之和等于90°,也正表明太阳光线与经线圈切线和纬线圈切线所决定的平面。
也就是说,在晨昏线上任意一点,太阳光线与经过这个点的经线圈的切线和经过这个点的纬线圈的切线所决定的平面应该是共面的。
如果这个结论成立,那么就可以通过求太阳光线与经线圈切线和纬线圈切线中的任意一个所成夹角,来求出日出/日落方位。
先观察一些特殊点。
日出方位角和日落方位角
日出方位角和日落方位角
日出方位角，指太阳升起时太阳光线在地平面上的投影与当地经线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。
日出方位角以目标物正北方向为零，顺时针方向逐渐变大，其取值范围是0到360°。
因此日出方位角一般是以目标物的北方向为起始方向，以太阳光的入射方向为终止方向，按顺时针方向所测量的角度。
每天日出日落的方位角是不同的，夏天靠北，冬天靠南。
每年的春分和秋分这两天，太阳从正东方出来，正西方落下。
日出日落方位
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°。
太阳高度角和日出日落时刻太阳方位角一年变化范围的计算
太阳高度角是指太阳离地平面的角度，对于日出和日落来说，太阳高度角等于0度。
太阳高度角的变化主要受到地球自转轴的倾斜度（地轴倾角）的影响，地轴倾角约为23.5度。
地球公转轨道的椭圆度也会对太阳高度角产生一定的影响。
在一年中，太阳高度角的变化是周期性的。
在春分和秋分的时候，太阳高度角在正午达到最大值，约为90度减去地轴倾角。
而在冬至和夏至时，太阳高度角在正午达到最小值，约为90度加上地轴倾角。
此外，在赤道附近的地区，太阳高度角的变化更加平缓，而在极地附近的地区，太阳高度角的变化更加剧烈。
计算两个显而易见的日期，即夏至和冬至的太阳高度角。
夏至时，太阳直射点位于北回归线上，即北纬23.5度，此时太阳高度角最大，约为90度加上地轴倾角23.5度，即113.5度。
相应地，冬至时，太阳直射点位于南回归线上，即南纬23.5度，此时太阳高度角最小，约为90度减去地轴倾角23.5度，即66.5度。
除了太阳高度角，太阳的方位角也会随着季节而变化。
太阳方位角是指太阳相对于观察者的位置，通常用正东方向为0度，正南方向为90度，正西方向为180度，正北方向为270度。
太阳方位角的计算需要考虑地球自转和公转的影响，以及观察者所在的经度和纬度。
在一年中，太阳方位角的变化也是周期性的。
在春分和秋分的时候，太阳方位角在正午达到最大值，即正南方向。
而在冬至和夏至时，太阳方位角在正午达到最小值，即正北方向。
此外，观察者所在的经度也会对太阳方位角产生影响，比如位于东经120度的观察者，在夏至时，太阳在正午的方位角约为80度，而在冬至时，太阳在正午的方位角约为160度。
为了计算太阳高度角和方位角的变化范围，可以采用数学模型和计算工具，如天文学软件或在线计算器。
这些工具可以根据地球自转、公转和观察者所在位置的参数，计算出太阳高度角和方位角在一年中的变化。
通过观察和分析计算结果，我们可以得出太阳高度角和方位角的最大值和最小值，以及变化的趋势。
日出方位角的判断及计算
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③c′c′①②②′④⑤ABN赤道P123a bcdoc′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。
日出方位角的定量问题
日出方位角的定量问题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，世界太阳东北升西北落；太阳直射南半球时，除极昼、极夜区域外，世界太阳东南升西南落；直射赤道时，除南北极点外，世界太阳正东升正西落。
图1 二分、二至日北半球(左)与赤道地区(右)太阳视运动示意图不过，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？本文试图使用中学地理知识，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′辅助线ab与赤道共面，且过晨昏圈与赤道的交点[Y1]。
直线ab与光线①的夹角为∠2（批注1：“与赤道共面，且过晨昏圈与赤道的交点”的直线有无数条，建议修改为：“为a点所在地平面与赤道平面的交线，则光线①与直线ab共面，b点位于a点正东方”。
）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，且过地方时为6：00的经线与纬线圈A 和纬线圈B的交点c、d。
日出方位及时间的判
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.夏季或夏至如图4所示：相当于昼弧的ABC弧长大于180°即昼长大于12小时──昼长夜短，由图可以看出昼弧分别由A点和B点向北扩展，结果则是日出点A方位为东北，时间为6时以前；日落点B方位为西北，时间为18时以后。
具体日出、日落时间可由昼长或夜长求出，例如：已知某地昼长为14小时，求该地日出和日落时间？昼长14小时比昼夜平分时长2小时，这2小时是由昼弧变长而造成的，而昼弧的变长是上午和下午同时等量变长，也即是日出提前1小时，为5时；日落落后1小时，为19时。
日出日落方位详解[1]
![日出日落方位详解[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/6caf33e6900ef12d2af90242a8956bec0975a517.png)
（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圈中心连线与地平圈夹角），有时位于观测者以南。
一天中太阳入射角变化及其计算方法
太阳入射角变化规律及其计算方法地面上，以向东为x+,向北为y+,向上为z+,纬度为\theta,天球半径取为1，则北极星位置是(0,cos(\theta),sin(\theta)).以北极星为y1+方向，仍然以向东为x1+方向，那么，x,y,z与x1,y1,z1的换算关系为x1=x,y1=cos(\theta)y+sin(\theta)z,z1=cos(\theta)z-sin(\theta)y.太阳在一天的t时刻（以太阳日为单位，0:00点为0）的x1,y1,z1坐标为,(cos(\alpha)*cos(2\pi*t-0.5\pi),sin(\alpha),cos(\alpha)*sin(2\pi*t-0.5\p i)),化为x,y,z得x=cos(\alpha)*cos(2*\pi*t-0.5*\pi)y=cos(\theta)*sin(\alpha)-sin(\theta)*cos(\alpha)*sin(2*\pi*t-0.5\pi)z=cos(\theta)*cos(\alpha)*sin(2*\pi-0.5*\pi)+sin(\theta)*sin(\alpha)入射角=arccos（z)阳光辐射度与入射方向和板的垂线夹角的余弦成正比，因为余弦值在0 ± 15 °范围内变化较小，所以光伏板设计时其倾角可在15 °范围内调节。
太阳方位角太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。
方位角以正南方向为零，向西逐渐变大，向东逐渐变小，直到在正北方合在±180°。
太阳方位角的变化一天中，太阳升起时的方位角为-180°~0°，落下时的方位角为0°~180°，正午时北回归线以北地区为0°，南回归线以南地区为180°，热带（南北回归线之间）太阳直射点以北为0°，以南为180°。
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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
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
图3
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 地太阳某日视运动图。
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 ，日落地点为西北方C 点。
日出方位角为α。
O ′B 为太阳视运动轨迹半径，AC 为日出、日落地点连线,O ″为此连线与过O 点经线的交点。
求日出、日落太阳方位角，就是要找出，α与φ、δ的数量关系。
求解：
依据天球有关知识及几何关系：天球半径与地平圈半径相等，设为R.如图4所示 ∠1=α，在三角形OAO ″中，sin ∠1=sin α=OO ″/OA=OO ″/R …① δ为直射点的纬度，在三角形OBO ′中，sin δ=OO ′/OB=OO ′/R …② φ为O 地的纬度，在三角形OO ′O ″中，cos φ=OO ′/OO ″ …③ 由①②③式可得：sin α=sin δ/cos φ ∴α=arcsin(sin δ/cos φ) 结论：
(1)太阳直射赤道时，δ=0°,sin α=0,α=0°,全球太阳正东升，正西落。
(2)赤道地区，φ=0°，cos φ=1, sin α=sin δ,α=δ,日出方位角与直射点纬度度数相等。
非赤道地区(除极点外)，cos φ<1，sin α>sin δ,日出方位角α大于直射点纬度角δ。
(3) 同一地区不同季节，直射点纬度越高，α越大；同一天不同地区，纬度越高，α越大。
恰好发生极昼地区，φ+δ=90°，sin α=1，α=90°，正北升正北落。
(4) 南半球日出方位角大小计算与北半球完全相同。
S。