关于日出日落方位和物体影子方位的判断问题

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

三、北半球某地物体影子一天内的变化

如果北半球某地有一垂直旗杆，在一天之内其影子的变化情况，则要看当地的纬度和不同的季节而定。

1．对于北温带地区一年之内物体影子一天内的变化情况，如下图所示

2．对于北半球热带地区一年之内物体影子一天内的变化情况，则要分以下几种情况（1）当太阳直射南半球时，其变化情况如图七所示。

（2）当太阳直射赤道时，即春秋分，其变化情况如图五所示。

（3）当太阳直射赤道和该地所在的纬线之间时，其变化情况如图六所示。

（4）当太阳直射该地所在纬线之时，其变化情况如图八所示。

（5）当太阳直射该地所在的纬线和北回归线之间时，其变化情况如图九所示。

四、北半球某地物体影子长短的变化

1．在一天之内，物体影子在日出和日落时最长，在正午时最短，甚至影子消失2．在一年之中，正午时物体的影子的长短变化情况则要视当地的纬度而定

（1）北半球所有地点，正午物体的影子都是在冬至日时最长

（2）北回归线以北地区，正午物体的影子都是在夏至日时最短

（3）在赤道和北回归线之间的地区，正午物体的影子都是当太阳直射该地所在纬线时影子消失。

五、对正午时物体的影子的长度的计算

关于正午时物体的影子的长度的计算问题，则要考虑当时正午太阳高度角，如果物体的高度为H，则物体的影子长度为H·ctg（90－△）。其中△为当地纬度与太阳直射点的纬度之差。