太阳周日视运动模型
2023届高考地理三轮复习讲义太阳周日视运动
太阳周日视运动天球天空呈球形，这是有目共睹的。
众星列宿布满天空，对于这些极其遥远的天体，人眼无法辨别它们的相对远近，好像是等距的。
它们同观测者的关系，如同球面上的点同球心的关系。
既然天空看起来像个球面，人们就把广漠的宇宙当作球体看待，并把天体在天空中的视位置，当作它们的真实位置。
这对于那些无需考虑距离因素，如对时间、纬度的测定来说，带来极大的便利。
这样一个假想的球体，叫做天球。
天空的昼夜旋转说明，天球不但存在于地平之上，而且还有一半隐入地平之下。
人们所能直接观测到的地平之上的半个球形的天空，又被叫做天穹。
〔天穹有别于天球。
天球是整球，天穹是半球；天球是圆的，而天穹是扁的。
“天似穹庐，笼盖四野〞，我们日常所见的蔚蓝色的天空，其实是包围地球的大气层，沿地平方向，好像距离很遥远；沿天顶方向，距离较近。
〕天文上在定义天球时，规定了两个条件：一，天球的球心是观测者或地心；其次，天球的半径是任意的。
它包涵一切，不管天体如何遥远，总可以在天球上有它的投影。
这样，既成认天体事实上的距离悬殊；又可以利用天球上的视位置对于地球的等距性。
概括地说，天球就是以地心为球心，以任意远为半径的一个假想的球体〔图1—1〕，天文学用作表示天体视运动的帮助工具。
图1－1 天球示意图天球的半径是任意的，全部天体，不管多远，都可以在天球上有它们的投影以上所说是地心天球。
在说明地球或行星公转的时候，人们也使用以太阳中心为球心的天球，叫日心天球。
通常所说的天球，皆指地心天球。
天球上的位置为了确定一个地点在地球上的位置，人们设置地理坐标系；同理，为了确定天体在天球上的位置，需要设置天球坐标系。
地理坐标系和天球坐标系，都是球面坐标系。
在天文学上，依据不同的需要，使用不同的天球坐标系。
各种天球坐标系，有不同的特点。
但是，它们都有球面坐标系的共同特点。
这些特点是：——球面坐标系都有一个根本大圆，称为基圈。
例如，在地理坐标系中，赤道就是它的基圈。
——基圈上都有一个原点。
太阳周日视运动图解
太阳周日视运动图解一、太阳周日视运动图二、不同纬度两分两至日太阳视运动图1．赤道上两分两至日二、北回归线以北、北极圈以南三、北回归线上四、北极圈上五、夏至日北极圈内例1：下图表示某地一天中两个不同时刻太阳光线与地面的夹角，据此回答下列三题。
1．这一天，太阳直射点的纬度是（）°N °N °S °S2．该地的地理纬度是（）°N °N °S °S3．当太阳处在正北方上空时，国际标准时为20时，则该地的经度位置是（）°W °°E °六、北极点处太阳视运动图例2：下图为某科考队员在某地观测到的太阳高度日变化示意图，这一天他观察到的太阳在天空呈逆时针方向运行。
据此回答下面两题。
1.该科考队员所处的纬度位置是（）°S °N °S °N2.假设图示太阳高度为该地一年中的最大值，则（）A.地球上的热带范围将变大B.地球上温带范围将变小C.地球上有极昼极夜现象的范围将变小D.武汉（30°N）正午太阳高度的年变化幅度将变大七、南半球中纬度地区SN35°5°某地0 12 24 时刻太阳高度22°九、南极圈上夏至日（或南半球刚好出现极昼的地方，即该地纬线与晨昏圈相切）十、南极圈内视运动例3 下图表示某地点A 某日所观察到的太阳运行轨迹，其中箭头表示太阳运行方向，E 、W 、S 、N 分别表示东、西、南、北四个方向。
当太阳位于图中B 点时，北京时间为16点。
据此回答下面两题。
1.观察地点的地理坐标可能是（ BD ） °N ，120°W B. 60°N ，60°E °N ，120°W D. 70°N ，60°E2.该日，太阳升起的方向是（ B ）A.地平正北方向B. 地平东北方向C.地平东南方向D. 地平正东方向例4：右图为北半球冬至日不同纬度地区太阳高度的日变化曲线，图中各曲线对应的纬度分别是：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。
(重要)不同纬度二分二至太阳的周日视运动情况
不同纬度二分二至太阳的周日视运动情况每天在地球上看到的天体的东升西落现象，称为天体的周日视运动现象。
太阳在一天中的东升西落，称为太阳的周日视运动。
天体的周日视运动是由于地球绕地轴自转形成的。
随着季节的变化，不同纬度地区，太阳升落的方向及正午太阳高度的方位也在不断的变化。
本文结合地平圈天球图讨论一年四季不同纬度（以北纬为例）太阳的周日视运动情况。
一、赤道地区二分二至太阳的周日视运动情况图一：赤道上（0º） 从图一可以看出：春秋分时，赤道上，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º；正午时，太阳在正头顶，太阳高度达一天中最大值为90º；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。
夏至时，赤道上，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正北方，太阳高度达一天中最大值为66º34¹；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0º。
冬至时，赤道上，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为66º34¹；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。
NS二、赤道与北回归线之间的地区二分二至太阳的周日视运动情况（以20ºN 为例）图二：赤道与北回归线之间（20º）从图二可以看出：春秋分时，20ºN ，日出时，太阳位于正东方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为70º；日落时，太阳位于正西方，太阳高度为0º。
夏至时，20ºN ，日出时，太阳位于东北方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正北方，太阳高度达一天中最大值为86º34¹；日落时，太阳位于西北方，太阳高度为0º。
冬至时，20ºN ，日出时，太阳位于东南方，太阳高度为0º；正午时，太阳在头顶正南方，太阳高度达一天中最大值为46º34¹；日落时，太阳位于西南方，太阳高度为0º。
太阳的周日视运动
南极
南天极
10°N
E
S 南天极
北天极
N
升
落
W
天顶
北天极
10°N 10°
北极
天北极
N
升
E
S
赤道
天赤道
南极
落
W
天南极
南天极
夏至日
两分日
冬至日
夏至日 两分日 冬至
北回归线上
S E
北天极
升 W 落 N
南天极
北回归线上
北天 极
天顶
升
E
N
落 W
S
夏至日
两分日
冬至日
南天 夏至
极
日 两分 日
冬
45°N
S
ห้องสมุดไป่ตู้
E 北天极 W 南天极
赤道上
天顶 升 北天极 N 落 W E S 南天极
夏至日
两分日
冬至日
太阳影子
总则 影子的方向：与太阳光线过来的方向相反 影子的长短：与太阳高度角成反比
正午日影长短：与正午太阳高度成反比。 正午日影方向：直射纬线以南——向南； 直 射纬线以北— —向北； 有极夜的地区正午 无日影。 半夜0点日影：出现在极昼地区。 半夜0点日影方向：北极附近地区朝正南 南极附近 地区朝正北
升 落
45°N 45°
天顶
极
N
N
夏 至
北
天
E S W
落
升
南 冬 日 至
天
极
夏至日
两分日
冬至日
日 两 分 日
北极圈上
北天极 N
E
W
S
南天极
北极圈上
北天
太阳周日视运动轨迹的绘制及计算
太阳周日视运动轨迹的绘制及计算洛阳市第十九中学（471000） 王安周本刊在2015年第17期发表《日出日落时间和方位的计算及太阳周日视运动轨迹示意图的制作方法》[1]，经过仔细阅读发现一些值得商榷的地方，比如日出太阳方位计算公式、赤道上日出方位、太阳周日视运动轨迹的绘制等。
以地面观测者为中心，太阳“东升西落”，24小时绕地轴并随天球旋转一周，其在天球上运行的轨迹称为太阳周日视运动(简称太阳周日圈)。
借助天球坐标体系，对其构成要素、特点和绘制方法进行量化分析，实现了对其运动轨迹路径图准确绘制。
一、太阳周日视运动轨迹探究地球仪地轴水平横放，固定粉笔垂直放于地球仪表面，拨动地球仪自转一周，记录留下痕迹；多次重复上述操作且更换粉笔颜色，观察留下的笔迹。
表明地球仅自转，不同季节太阳直射点运动轨迹均为平行于纬线圈的一系列圆圈，范围介于南北回归线之间（图1）。
图1 仅自转太阳直射点运动轨迹 图2太阳周日视运动在天球上的投影地心天球是以地球球心为中心，以无限大为半径，内表面分布着各种各样天体的假想球体。
为了研究方便，引入天球坐标体系，地球的地轴无限延伸与天球交点，分别为北天极和南天极，地球的赤道平面无限伸延与天球交线，就是天赤道[2]。
若以地面观察者为中心，观测者和太阳连线无限延长与天球的交点，若把一太阳日内这些交点用平滑曲线连接起来，就是太阳周日视运动的轨迹，其实质上就是一天中太阳直射点移动轨迹在天球上投影（图2）。
二、太阳周日视运动构成要素为了准确描绘太阳视运动的轨迹，假设观察点所在纬度为ϕ，太阳直射点所在纬度为δ，天球半径为R ，在图2基础上绘制图3a 、3b 、3c 。
图3a 表示北纬ϕ的地平圈上二分二至日太阳视运动轨迹分布图，图3b 为图3a 的侧视结构图，可以揭示不同季节太阳视运动在天球中的位置，图3c 为太阳视运动轨迹在地平圈上的立体图，更加清晰表示不同季节太阳在天球中的位置。
根据图3中信息，对太阳周日视运动的构成要素及其特点进行详细分析。
太阳的周日视运动ppt 湘教版
1、日出日落时太阳方位
太阳直射赤道（春秋分日）
正东升
正西落
太阳直射北半球（夏半年）
东北升
西北落
3月21日—9月23日：太阳直射北半球， 未出现极昼极夜的地方均东北方向日出；西 北方向日落。
北半球出现极昼的地方正北方向日出和日落。
太阳直射南半球（冬半年）
东南升
西南落
9月23日—3月21日：太阳直射南半球， 未出现极昼极夜的地方均东南方向日出；西 南方向日落。
日影判断
直射点纬度正午日 影缩短为零
一天中，正午日影 最短，日出日落时 （即晨昏线上）日影 最长。
课堂练习
2009年10月1日，天安门前的国旗影 子的变化 A A 西北—北--东北 长—短—长
B 东北—北—西北
C 西南—南—东南 D 东南—南—西南
长—短—长
短—长—短 短—长—短
B O
南半球出现极昼的地方正南方向日出和日落
正 午 太 阳 方 位 的 判 断
日出太阳方 位 夏至日 东北 两分日 正东 冬至日 东南
正午太阳 日落太阳方位 方位 正南 西北 正南 正西 正南 西南
40°N 地区两 分两至 日时的 太阳视 运动轨 迹图
特殊地区的太阳视运动
a.两极地区：
太阳半年不下落， 半年不升起。
B O
C A
此时日影朝北和朝南的地方是哪里？
直射点所在经线上，北回归线以北地区此时日 影朝北， 北回归线以南地区和经线OB段（包 括极点）日影朝南
下图为北半球甲乙两地某日“太阳视运动路线图”，圆 O为地平圈，箭头为太阳视运动方向，<1=<2=22º 。
4．甲地的地理纬度为 A．23º26’N D B．66º34’N C．22º N D．90º N
太阳周日视运动20200826
0时的太阳高度h
为13.5°
正午的太阳高度H
为33.5°
南
当地的纬度为80°
33.5°
13.5 ° 北
东
夏至日
极昼区的最小（子夜）太阳高度 +正午太阳高度=直射点纬度的2倍。
A δ
太阳直射点A的纬度为δ时，刚好出现极昼现象的地方B， 其纬度为（90°－δ），此点（B点）的正午太阳高度 H＝90°－AB两点的纬度差＝90°－[（90°－δ）－δ]=2δ。
结论：刚好出现极昼现象的地方，其正午太
阳高度角是直射点纬度的两倍。
极点太阳高度计算
N H
A δ
太阳直射点A的纬度为δ时，极点的正午太阳高度 H＝90°－AB两点的纬度差＝90°－（90°－δ）=δ。
正午（地方时12时）太阳位置： *直射点以北地区(除北极点)，正午 太阳位于正南方 *直射点以南地区(除南极点)，正午 太阳位于正北方
太阳视运动轨迹的绘制（40°N）
绘制步骤： 1.先画地平圈和天穹。 2.在地平圈上标出方位。 3.确定日出日落正午太阳方位。 4.连出太阳视运动轨迹并标明太 阳运动方向。
南半球各纬度的太阳视运动轨迹Biblioteka 夏 至 日二 分 日
冬 至 日
夏 至 日
二 分 日
冬 至 日
冬 二至 夏分日 至日 日
E N
W
SN
E
E
N
S
S
W
W
赤道
南回归线
南回归线——南极圈
冬至日
N
夏至日
N
h° h°
N
S
N
冬至日
E
二分日
SN
E
S
N 地平圈
太阳周日视运动(孝高)
2、北极点上太阳总在其正南方向，且物影总是指向正南方向； 南极点相反。
竹竿
物影 经线
极点
竹竿
物影
N
经线
经线
S
经线
S
S
N
N
如在北极出现极昼期间看太阳升落情况，太阳终日不落，而且 高度基本不变。
高度
H
极点
0
6 12 18 24 小时
例题 下图为某地某日太阳视运动路线图，当太阳位于视运动路线上 A点时，北京时间为6时，回答： 1此时，太阳直射点的地理坐标 230N 1500W 2此国家是
日出日落方向的判读： 太阳东升西落是地球自西向东自转的结果 二分日全球太阳东升西落 北半球夏半年时，全球太阳东北升西北落 南半球夏半年时，全球太阳东南升西南落 赤道上，每天东升西落 出现极昼的地区，正北/正南升，正北/正南落。 北回归线以北地区太阳最高时在正南， 南回归线以南地区太阳最高时在正北
七、太阳直射点位置的判读 如果太阳从东北升起西北落下，太阳直射点在北半球；如果太阳从东南升 起西南落下，太阳直射点在南半球；如果太阳从正东升起正西落下，太阳 直射点在赤道。 八、影子变化的判读 ⑴影长变化： ①日出时影长最长，之后缩短，正午时最短，之后变长，日落时达最长。 ②直射点上无影子。 N ⑵太阳周日运动与日影关系 ： W （以北半球为例） E W O S N O ①北半球冬半年（不包括赤道） E
S 0°~23°26′N 图11
N S 赤道 图12
N S
0°~23°26′S 图13
N
• 赤道上如图１２所示：春秋分日正午太阳高度为９０°，影 长为０；夏至日太阳由南向北照射，太阳高度最小，物体影 子最长；冬至日太阳由北向南照射，太阳高度最小，物体影 子最长。 • 赤道和北回归线之间地区如图１２所示：直射该地时太阳最 高，影长为０；冬至日这一天，太阳最低，物体影子最长且 朝向正北。夏至日，太阳高度介于冬至日和９０°之间，物 体影子大于０但短于冬至日的影长。 • 赤道和南回归线之间地区如图１３所示：直射该地时太阳最 高，影长为０；夏至日这一天，太阳最低，物体影子最长且 朝向正南。冬至日，太阳高度介于夏至日和９０°之间，物 体影子大于０但短于夏至日的影长。
第八讲 太阳周日视运动试题及变式图解
太阳周日视运动试题及变式图解基础知识讲解：（一）太阳周日视运动图的特征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。
（二）、太阳视运动图的判断方法：（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、南回归线之间的地区，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。
思考：南北回归线之间的地区太阳周日视运动图是怎样的？（三）周日视运动图的应用：1、确定地平面东、西、南、北的方向；2、正午太阳高度、太阳高度角的计算；3、确定该地的经纬度；4、确定日影的日变化和年变化；例题1：11月5日，北京（40°N、116°E）当地看到太阳升落的视运动轨迹示意图为（）例题2：下图是北纬40°某地二分二至日太阳视运动示意图，K、L、M三条曲线为二分二至日太阳视运动曲线。
读图回答（1）～（2）题。
（1）图中a、b、c、d分别表示地平圈上的四个方位，其中代表南方的是（）A．a B．bC．c D．d（2）有关K、L、M所对应的日期的说法，正确的是（）A．K一一天安门广场升旗时刻为一年中最迟B．L一一江苏白昼时间比北京长C．M一一此时该地太阳从东南方向升起D．L一一长江口外海域盐度达一年中最小值例题3：图1是北半球某地观测到的太阳周日视运动图，（1）求太阳直射点的纬度和该地的纬度。
（2）画出该地的太阳高度角日变化坐标图。
（四）特殊的太阳视运动图例题4：图3为某地某日“太阳视运动路线图，圆O为地平圈，箭头为太阳视运动方向，＜1＝＜2＝22°，完成下列问题：（1）太阳直射点的纬度及该地的纬度；（2）悉尼该日太阳升起的方向。
太阳的周日视运动
太阳的周日视运动由于地球每天自西向东自转，太阳相对地球而言，是自东向西运动的东升西落，这就叫太阳的周日视运动（如下图）。
但由于不同地区、不同季节，太阳的周日视运动有些差异，甚至是完全不同。
一、周日视运动图的一些概念如上图：圆心：是以观察者为圆心；所在平面为地平面。
方位：符合上北下南左西右东的原则，故我们只需确定某一个方位，其余的方位也应是确定（如根据太阳升起的方位—东、落下的方位—西、正午太阳的方位—北半球一般在南，南半球一般在北）。
天顶：观察者的头顶（即图中的Z点）上中天：过Z点的圆周的地平面以上部分，地方时为12时即正午时太阳上中天。
下中天：与上中天对应的地平面以下部分，地方时为子夜24时（或0时）。
太阳的特殊位置：1—日出；2—上中天；3—日落；4—下中天。
正午太阳高度：太阳上中天时，太阳与观察者的连线与地平面所成的夹角，即图中的∠H。
昼夜长短：太阳的周日视运动圈（即图中的1—2—3—4—1）以地平面为界，分为两部分，地平面以上部分可代表白昼长，地平面以下部分可代表黑夜长，在一天24小时的前提下，根据两者各自所占的比例可确定观察者当地此时的昼夜长短情况。
二、周日视运动圈的特征一年中的周日视运动圈我们可认为它们是互相平行的。
故一般题目中只讨论二分二至的三个视运动圈（可根据正午太阳高度角大小或昼夜长短情况区分）。
一年中所有的周日视运动圈均在二至日两个视运动圈之间，其中二分日日出必然在正东方地平面上，日落必然在正西方地平面上。
三、常见的各种周日视运动图一般的周日视运动图如果在二至日两个周日视运动圈之间包括天顶位置，表明该地位于回归线以内。
赤道的特征是周日视运动图垂直于地平面；赤道至北回归线之间地区的周日视运动圈的特征是太阳上中天的部分天顶以南部分多于天顶以北部分；赤道至南回归线之间地区的周日视运动圈的特征是太阳上中天的部分天顶以北部分多于天顶以南部分。
如果太阳上中天的部分全部位于天顶以南（如下图），则表明当地位于北回归线以北地区；相反，如果太阳上中天的部分全部位于天顶以北，则表明当地位于南回归线以南地区。
解读太阳周日视运动轨迹图
纬线 （ 处在极昼 ）上的太阳周 日视 运动轨 迹
Ｎ
硷 Ｎ
Ｗ Ｗ
Ｎ
Ｗ
图１ １南回归线与 南极 圈之 间某纬线上
二 分 二 至 日的 太 阳周 日视 运 动 轨 迹
图１ ２ 北 回 归线 上 二 分 二 至 日的 太 阳周 日视 运 动 轨 迹
图１ ３ １ ０ ｏ Ｎ纬线上二分二至 日的
太 阳 周 日视 运 动 轨 迹
图３ 、图ｌ ０ 到 图ｌ ３ 中的ｌ 、２ 、３ 分别代表二分 日、
斜的 ，因为是 极昼 ，整个太 阳周 日视运动轨迹在地平
夏至 日、冬至 日的太 阳周 日视运动轨迹。
由图２ 得知 ，赤道 上的地平面与赤道平面垂直 ，而 太阳周 日视运动轨迹与赤道平面平行 ，所以赤道上的太 阳周 日视运动轨迹与地平面垂直 （ 见 图３ ）。 地球 自西 向东 自转 ，从北极上空看 ，地球 自转为
面 以上 ，而且整体高出地平 面 ，其 中最低点的太阳高
度 （ 见 图８ 中 Ａ Ｏ Ｎ） 为该 日与晨 昏线相切 的纬线 圈 （ 正好为极昼 ）以内的某纬线和该 日与晨昏线相切 的
纬线的纬度 差 ，例如 某 日太 阳直射２ ０ 。 Ｎ，与晨 昏线 相切正好为极 昼的纬 线纬度 为７ Ｏ 。 Ｎ，如果 图８ 中绘制
堡Ｗ
Ｎ
图５ 南 极 点 极 昼 时 的 太 阳周 日视 运 动 轨 迹
图６ 北半球 与展昏线 相切 并 为极 昼的纬 线
上 的 太 阳周 日视 运 动 轨 迹
图７ 南半球 与晨 昏线相切 并为极昼 的 纬 线上 的 太 阳周 日视 运 动 轨 迹
天 顶
天 顶
，
天 顶
运用天球模型画太阳周日视运动轨迹并研判
载于《数学通报》2014年第2期运用天球模型画太阳周日视运动轨迹并研判汪和平（安徽省潜山野寨中学246309）太阳周日视运动轨迹通常运用定性画法，难以准确研判太阳与地球的相对运动规律．笔者运用不同天球模型及其转换画出太阳周日视运动轨迹，从图中能准确研判极昼极夜、日出日落方位角、日出日落日刻、日照时间、正午太阳高度角等自然现象．1 天球模型的数学分析1.1 天球以空间中某一定点为球心，一般情况下天体与该球心之间的距离是无穷远的，故以足够远的距离为半径作一个球面，天体的位置可用天体投影在这个球面上的图像表示．为了精确表达天体的位置，人们通常取定该球中一个大圆为基本大圆，并取与之垂直的直径为轴，用天体在该球中所对应的半径与基本大圆所成线面角（如太阳高度角），及与基本大圆都垂直的两相交大圆所成的二面角（如太阳方位角）来表示天体的位置，天文学上称这样一个球面为天球．常见的天球模型有：(1)黄道坐标系天球：以地心或日心为球心，黄道面（即地球公转面）为基本大圆的天球；(2)赤道坐标系天球：以地心为球心、赤道为基本大圆、地球自转轴NS为轴的天球；(3)地平坐标系天球：人们仰望天空时，直观感觉到与地平线相接的称之为“天穹”的半个球面就是天球的一部分，该天球的球心是地球球面上的观测点，基本大圆是地平圈，也就是与地球球面相切于观测地的一个平面，地平圈的铅垂线为轴，轴与天球的交点为天顶和天底，地平圈以上的半球称为日半球，以下的半球称为夜半球，一般地，不同纬度观测地的地平坐标系天球是不同的．我们是用角度而不是距离来度量天体的在天球上的位置，天体在天球中的位置与所画天球半径大小无关，因此度量同一天体在不同天球中的位置及它们之间的关系时，可将两天球半径画成相等，且若两个天球球心之间的距离相对于天球足够大的半径来说很小时，可将天球球心画成重合，也就是说球心位置的小距离移动并不改变天体在该天球中的位置．如地心赤道坐标系天球与北极地平坐标系天球，基本轴重合、基本大圆互相平行，由于太阳距离地球很远，太阳照射到地球的光线是平行，因此同一时刻太阳在这两个坐标系天球中位置（角度）是相同，可认为两天球是相同的．1.2 太阳与地球相对运动在天球中的表示地球与太阳之间的位置关系与地球的运动有关．地球的运动主要有两种：绕过南北两极的地轴NS的自转运动和绕太阳的公转运动．地球自转从北往下看是逆时针（自西向东）方向，这导致太阳周日运动．由于黄赤交角的存在，地球公转运动使太阳直射点在地球上南北来回移动，移动范围为[-23º26'12"，23º26'12"]，一年一个周期，即太阳的周年运动，导致地球上出现一年四季变更现象．如图1所示的赤道坐标系天球中，太阳周年运动轨迹在此天球中表示为黄道大圆，黄道大圆与赤道大圆相交于春分点P和秋分点Q，夹角为23º26'12"．当Z Z的两端点时，太阳分别在赤道坐标系天球的太阳在黄道大圆上运动到与PQ垂直的直径12北、南回归线上，为地球上的二至（夏至与冬至）日．当某日太阳运动到黄道大圆上的B点，则赤道坐标系天球中过B点的纬线圆是该日太阳周日运动轨迹(的近似)，表示太阳一天24小时的运动，其纬度β为太阳直射纬度，若B地位于北半球，β取正值，若B在南半球，β取负值，该圆半径'cos O B R β=，该圆与赤道圆的距离'sin OO R β=．图1 图21.3 两运动轨迹在两个天球中的转化由于地球球面上的人习惯于凭自己的感官判断太阳在天空中的位置，太阳在不同的观测地A 的地平坐标系天球中的运动轨迹称为该地太阳周日视运动轨迹．设观测地A 的纬度为α，若A 点在北半球，α0>，若A 点在南半球，α0<．在地平坐标系天球中，除两极外，其基本大圆和轴与赤道坐标系天球的赤道和地轴的夹角均为90︒α-；由于周日运动轨迹与赤道重合或平行，所以太阳周日运动轨迹也与地平圈成90︒α-．过A 地的经线指示南（S ）北（N ），纬线指示东（E ）西（W ），赤道面、太阳周日运动轨迹、A 地地平圈都与过A 地的经线面垂直．如图2，以NS 为直径、A 为圆心的水平大圆为A 地地平圈，将赤道坐标系天球的球心移至A 点（或将A 点移至地球球心），使赤道坐标系天球与A 地地平坐标系天球球心重合，半球相等．设平移后赤道坐标系天球中的太阳周日运动轨迹圆'O 与地平圈交于FH ；UV 为太阳周日运动轨迹与FH 垂直的直径，也是太阳周日运动轨迹与A 地经线面的交线；UV 与NS 均在A 地经线面内，它们所成的角为太阳周日运动轨迹与A 地地平圈交角的平面角，为90︒α-．若将A 地经线面直立横向放置，由作图习惯知：面内几何元素的位置与度量关系与实际一致．设UV 与NS 交于J ，则SJV ∠= 90α︒-='O JA ∠，由于平移球心、半径不变，所以''s i n A O O O R β==，sin cos R AJ βα=（90α≠±︒），2'2c o sU V O B R β==． 图2中以'O 为圆心、UV 为半径的圆是太阳周日运动轨迹在A 地地平坐标系天球中的图像，所以它就是太阳直射纬度β、观测地纬度为α的A 处的太阳周日视运动轨迹．2 太阳周日视运动轨迹画法2.1 画法结合以上数学分析，可按下列步骤画太阳周日视运动轨迹，如图2：(1) 画地平圈：画出半径为R 的半球A （也可只画圆A ）的直观图，直径NS 水平放置，EW 与NS 夹角为45︒，表示EW 与NS 垂直，水平放置的圆A 表示观测地A 的地平圈．(2) 画两圆交线（点）：由太阳直射纬度β及观测地纬度α，按公式sin cos R AJ βα=（90α≠±︒）计算出点J 的位置，若0AJ >，太阳直射北半球，则J 点在射线AN 上，若0AJ <，太阳直射南半球，则J 点在射线AS 上；若J 在直径NS 上，则过J 作FH//EW ，交地平圈于F 、H 两点．(3) 画太阳视动轨迹直径：过J 点画直线UV 相对于NS 的倾斜角为90α︒-，V 在直线UV 向上的方向上．若观测点在北半球，90α︒-90<︒，直线UV 倾斜角SJV 为锐角、斜率为正，若观测点在南半球，90α︒-90>︒，直线UV 倾斜角SJV 为钝角、斜率为负；过A 点向UV 作垂线，垂足为'O ，以'O 为中点，在直线UV 上截取''cos O U O V R β==，UV 为太阳周日视运动轨迹的直径．(4) 成图：画出过U 、F 、V 、H 四的点圆的直观图，为太阳周日视运动轨迹，地平圈上方部分画成实线，表示太阳可见，地平圈下方部分画成虚线或不画，表示太阳不可见．2.2 几个示例：（1）北半球夏至日北极圈上的太阳周日视运动轨迹：此时2326'12"β=︒，α=6633'48'︒，如图3，作地平圈，直径为2R ，AJ =R 0>，即J 点与N 点重合，过J 点作直线UV 与直线NS 成90α︒-=2326'12"︒，作'AO UV ⊥垂足为'O ，''cos O U O V R β==cos AJ β=， N 、J 、U 三点重合，出现极昼现象．（2） 北半球夏至日南极圈上的太阳周日视运动轨迹：此时2326'12"β=︒，α=6633'48'-︒，如图4，作地平圈，直径为2R ，AJ =R 0>，即J 点与N 点重合，过J 点作直线UV 与直线NS 成90α︒-=15633'48"︒，作'AO UV ⊥垂足为'O ，''cos O U O V R β==cos AJ β=， N 、J 、V 三点重合，但太阳周日视运动轨迹在地平圈以下，出现极夜现象．图3 图4（3） 南回归线上夏至日的太阳周日视运动轨迹：此时2326'12"αβ==-︒，如图5，作地平圈，直径为2R ，AJ 0.43R =-0<，点J 在AS 上，作倾斜角为11326'12"︒的直线UV ，作'AO UV ⊥垂足为'O ，''0.92O U O V R =≈．（4） 两极点（90α=±︒）太阳周日视运动轨迹：两极点处太阳周日视运动轨迹与地平圈平行，它的直径为2cos R β，与地平圈的距离为sin R β．如图6，圆1O 表示太阳直射点与极点在赤道同侧时的太阳周日视运动轨迹，太阳始终在北极点南面或南极点北面的天空上，出现极昼现象；圆2O 表示太阳直射点与极点在赤道异侧时的太阳周日视运动轨迹，太阳始终在地平线下，出现极夜现象．图5 图63 太阳周日视运动轨迹的研判3.1 极昼、极夜现象当sin ||||cos AJ R R βα=≥，即太阳周日视运动轨迹与地平圈相切或无交点，观测地A 出现极昼或极夜现象．具体地:当0α>︒，观测地A 在北半球，直线UV 的倾斜角90α︒-为锐角．若太阳直射北半球， 0β>︒，因为两直径所在直线交点J 在AN 的延长线上，过A 作'AO UV ⊥的垂足'O 在地平圈上方，太阳周日视运动轨迹在地平圈上方且与地平圈至多有一个交点，出现极昼现象；由sin cos βα≥得cos(90)cos βα︒-≥，90αβ≥︒-，故90β︒-纬度以北的地区出现极昼现象．若太阳直射南半球，0β<︒，J 点在AS 的延长线上，'O 在地平圈下方，太阳周日视运动轨迹在地平圈下方且与地平圈至多只有一个交点，出现极夜现象；又sin cos βα-≥得：cos(90)cos βα︒+≥，90αβ≥︒+，故90β︒+纬度以北的地区出现极夜现象．同理可讨论0α<︒的情况．3.2 日出方位角如图2，EAF ∠为日出时太阳相对于正东方向的方位角δ，正值表示东偏北，负值表示东偏南．δ=EAF ∠=JFA ∠，在直角JFA ∆中，sin sin AJ JFA AF δ=∠=sin cos βα=． （1）赤道地区，0α=︒，cos 1α=，sin sin δβ=，日出方位与太阳直射纬度相同．（2）二分日，太阳直射赤道地区，β=0º，sin δ=0º，δ=0º，日出方位角为0º，二分日地球上除两极外的任意地区太阳都是正东升起，正西落下．（3）当0β≠，即非二分日，对于地球上赤道以外地区，α≠0º，0<cos α<1，故|sin δ|>|sin β|，|δ|>|β|，日出方向相对于正东方向的偏角的绝对值均大于太阳直线点纬度数，且观测点越靠近两极，|α|越大，cos α越小，|sin cos βα|越大，|sin δ|越大，|δ|越大，即观测点距赤道地区越远，日出偏角的绝对值越大．对于南、北半球非极昼极夜且纬度绝对值相同的地区，同一天的日出方位相同．（4）若β>0º，即太阳直射北半球，sin δ=sin cos βα>0，δ>0º，即除两极外的任意有日出地区太阳均从东偏北方向升起．同理若β<0º，除两极外的任意有日出地区太阳均从东偏南方向升起．3.3 昼夜长短分析当0αβ>︒，太阳直射点与观测点在同一半球．若0α>︒，0β>︒，太阳直射点与观测点同在北半球，J 点在N 侧，90α︒-为锐角；太阳周日视运动轨迹圆心'O 在地平圈上方，地平圈上方的太阳周日视运动轨迹为优弧，昼长大于夜长．若0α<︒，0β<︒，太阳直射点与观测点同在南半球，J 点在S 侧，直线的倾斜角90α︒-为钝角；太阳周日视运动轨迹圆心'O 在地平圈上方，地平圈上方的周日视运动轨迹为优弧，昼长大于夜长．同理，当0αβ<︒，太阳直射点与观测点分别在两个半球时，阳周日视运动轨迹圆心'O 在地平圈下方，地平圈上方的太阳周日视运动轨迹为劣弧，昼长小于夜长．当0α=︒，观测地为赤道地区，直线UV 与地平圈垂直，太阳周日视运动轨迹圆心'O 在地平圈内，太阳周日视运动轨迹被地平圈平分，全年昼夜等长．3.4 日照时间、日出日落时刻如图2，日照时间为太阳周日视运动轨迹在地平圈上方部分的弧所对的圆心角与周角的比值乘以24，设弦FH 所对的圆心角2θ，'FO J θ=∠，'cos O F R β=，在直角'AO J ∆中，'s i n 's O J A J J A O A J α=∠=s i n s i n c o sR αβα=，在直角'O JF ∆中，'s i n s i n c o s t a n t a n 'c o s c o sO J O F αβθαβαβ===，结合3.3有： 日照时间T=15)tan tan arccos(2βα-时． 日出时刻：1t =1215)tan tan arccos(βα--时， 日落时刻：2t =1215)tan tan arccos(βα-+时 ， 注：1t ，2t 为观测地地方时（正午为12时）；上述公式只有当|-tan αtan β|≤1，即非极昼极夜地区适用．赤道地区0α=︒，tan tan 0αβ=，arccos090=︒，16t =，218t =，12T =，全年6时日出，18时日落，昼夜等长．3.5 正午太阳高度角太阳周日视运动轨迹中SAV ∠为正午太阳高度角h ．如图1、图2，''OBO AVO β∠=∠=，故h 1J A O =︒-∠1αβ=︒--︒-9αβ=︒--．若90h <︒，正午时太阳在南面，若90h >︒，正午时太阳在北面．当αβ=时，正午太阳在天顶(如图5)．参考文献:[1]苏宜．天文学新概论[M]．华中科技大学出版社，2005(12)：56－63.[2]蒋洪力．太阳直射点纬度的数学推导与分析[J]．数学通报，2007(9)：39－40.。
(完整版)太阳周日视运动轨迹图
(完整版)太阳周日视运动轨迹图太阳视运动轨迹图的判读【知识总结】太阳视运动轨迹图是以观测点为中心,目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。
它能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化，也能反映某地全年日出日落方向的变化.一、方向的判读(通常指地平圈上方向的判读）（1)可通过太阳的升落先判断东西方向，再利用与普通地图上方向的判读方法“上北下南，左西右东”来定出方向坐标。
例：读图1中太阳在不同节气的视运动图，A点位于观测者的（)方.（2）已知观测点位于南半球或北半球时，可根据正午太阳的位置来判断南北方向.例：图5为北半球某地太阳视运动图,请在图中地平面上标出方向及用箭头画出太阳运动的轨迹。
二、昼夜长短的判读:太阳视运动轨迹在地平圈以上弧长的变化，即表示昼长的变化。
⑴若此轨迹为优弧，则表示观测点所在纬线此时( )；⑵若此轨迹为劣弧,则表示观测点所在纬线此时( )；⑶若轨迹圆心恰好为观测点，则表示观测点所在纬线此时（）；⑷若太阳视运动轨迹在地平圈以上是一个完整的圆，则表示观测点所在纬线此时出现（）。
如果该圆与地平圈平行，表示观测点所在( );如果该圆与地平圈相切，有一个(完整版)太阳周日视运动轨迹图交点，表示观测点所在纬度为（）；如果该圆与地平圈的位置关系是既不相切又不平行，表示观测点所在纬度( ).（如下图所示）三、观测点位于南北半球的判读：⑴若正午太阳高度最低时太阳上中天的位置位于观测点之南，则观测点位于（ )半球；⑵若正午太阳高度最低时太阳上中天的位置位于观测点之北,则观测点位于（）半球；如果太阳上中天的部分全部位于天顶以南(如下左图)，则表明当地位于（）;相反，如果太阳上中天的部分全部位于天顶以北，则表明当地位于（）。
如果出现某一个周日视运动圈全部位于地平面以上，则表明当地位于极圈以内(如下右图）.上中天后太阳位于天顶以南是（）极圈以内，上中天后太阳位于天顶以北是（）极圈以内。
四、正午太阳高度的判读:连接正午时太阳所在位置（即太阳上中天的位置）与观测点之间的连线，与南北向连线的夹角，即为观测点所在纬线此日的正午太阳高度（注：取锐角或直角)。
高中地理_太阳的周日视运动ppt
5．乙地的正午太阳高度为 （ B ） A．22º B．44º C．11º D.68º
科考队员在北极点附近某处一天中不同时刻拍摄 了太阳照片。观察照片（图3），回答第5题。
a
图2
5．太阳位于a所指位置时，拍摄者看到的太
阳方位和他所在地的地方时分别是 A．正北 0:00 B．正北 12:00
A
C．正南 0:00 D．正南 12:00
太阳的周日视运动
1、日出日落时太阳方位
太阳直射赤道（春秋分日）
正东升
正西落
太阳直射北半球（夏半年）
东北升
西北落
3月21日—9月23日：太阳直射北半球， 未出现极昼极夜的地方均东北方向日出；西 北方向日落。
北半球出现极昼的地方正北方向日出和日落。
太阳直射南半球（冬半年）
东南升
西南落
9月23日—3月21日：太阳直射南半球， 未出现极昼极夜的地方均东南方向日出；西 南方向日落。
【高中地理】太阳的周日视运动ppt
日影判断
直射点纬度正午日 影缩短为零
一天中，正午日影 最短，日出日落时 （即晨昏线上）日影 最长。
课堂练习
2009年10月1日，天安门前的国旗影 子的变化 A A 西北—北--东北 长—短—长
B 东北—北—西北
C 西南—南—东南 D 东南—南—西南
长—短—长
短—长—短 短—长—短
B O
B O
C A
此时日影朝北和朝南的地方是哪里？
直射点所在经线上，北回归线以北地区此时日 影朝北， 北回归线以南地区和经线OB段（包 括极点）日影朝南
下图为北半球甲乙两地某日“太阳视运动路线图”，圆 O为地平圈，箭头为太阳视运动方向，<1=<2=22º 。
4．甲地的地理纬度为 A．23º26’N D B．66º34’N C．22º N D．90任一地而言：太阳轨迹是平行的 当地地理纬度: 北回归线以北
正午太阳高度 日出日落方向 白昼长短
太阳直射点的 纬度位置 A点：太阳上中天；达到正午太阳高度； 地方时为12点； 位于正南方向
日影判断
正午日影长短：与正午太阳高度成反比。 日影方向： 与太阳光线方向相反。 正午日影方向：直射纬线以南——向南； 直射纬线以北——向北； 有极夜的地区正午无日影。 子夜0点日影： 出现在极昼地区。
一些课外活动小组，分别观测了其所在学校旗杆日出 时的影子OM和正午的影子ON之间夹角——∠MON的 变化情况。据此完成7～9题。
7．某校一年之内绝大部分时间∠MON接近直角，该校可 能位于 C A．中亚 B．西亚 C．东南亚 D．南欧
8．我国某学校，每年有两天不存在∠MON，该校可能位于 A 的省区（简称）是 A．滇 B．湘 C．皖 D．鄂 9．江苏某学校，在一个月内观测到∠MON发生了小— 大—小的变化。该月是 B A． 3月 B． 6月 C．9月 D．12月
太阳周日视运动模型
同学们，以前我们给大家介绍过天体的视运动，你还记得吗？天体的视运动就是用眼睛看到的天体的运动，这些运动主要是由地球自转与公转引起的。
今天，我们要给大家介绍的是太阳的周日视运动。
由于地球每天自西向东自转一周，就造成了太阳每天早上从东方升起，晚上又从西方落下的自然现象，这就是太阳的周日视运动啦！太阳周日视运动的轨迹，与恒星视运动轨迹一样，也是垂直于地轴的圈。
但这个圈每天都在变化，像螺旋线一样。
就正午太阳高度而言，冬至最低，然后一天天高起来，直到夏至达到最高。
之后再一天天低下来，直到冬至达到最低。
同样地，日出日落的位置也是在冬至达到最偏南，夏至达到最偏北，这样周而复始地变化。
◎文图 中国科学院国家天文台 郭红锋科迷街太阳周日视运动模型以北京地区为例（北回归线以北，北纬40ｏ），太阳周日视运动的轨迹变化见图1。
图1 北京太阳周日视运动的轨迹变化示意图. All Rights Reserved.图2 北京天文台展厅不同纬度地区的太阳周日视运动轨迹变化模型要知道天空是立体的，光靠想象或看平面的照片还不能使我们头脑里有很清楚的印象。
但是，我们可以仿照天文馆里的不同纬度地区的太阳周日视运动轨迹变化模型，自己动手做一个简单的模型，它不仅可以一、准备材料1. 一个淡颜色（最好透明）2. 线、水彩笔；3. 简易打气筒；4. 10厘米宽、40厘米长的硬纸板。
用简易打气筒把气球打足气（或吹气）使气球形状近似球形（图3）。
用红色彩笔在气球的半球位置涂一圈，用粉色水彩笔在气球半球位置的两边各涂一圈（图4）；把涂好的气球放在纸环上，变换不同方向可以模拟不同地理纬度区域的太阳周日视运动轨迹变化。
例如图4可以模拟南北极区太阳周日视运动轨迹的变化，图5可以模拟中纬度地区太阳周日视运动轨迹的变化，图6可以模拟赤道地区太阳周日视运动轨迹的变化。
图3 吹成球形的气球图4 模拟南北极区太阳周日视运动轨迹的变化图5 模拟中纬度地区太阳周日视运动轨迹的变化图6 模拟赤道地区太阳周日视运动轨迹的变化二、制作方法用硬纸板做一个纸环，便于安放气球。
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太阳周日视运动模型
作者：暂无
来源：《军事文摘·科学少年》 2016年第12期
◎文图中国科学院国家天文台郭红锋
同学们，以前我们给大家介绍过天体的视运动，你还记得吗？天体的视运动就是用眼睛看
到的天体的运动，这些运动主要是由地球自转与公转引起的。
今天，我们要给大家介绍的是太
阳的周日视运动。
由于地球每天自西向东自转一周，就造成了太阳每天早上从东方升起，晚上
又从西方落下的自然现象，这就是太阳的周日视运动啦！
太阳周日视运动的轨迹，与恒星视运动轨迹一样，也是垂直于地轴的圈。
但这个圈每天都
在变化，像螺旋线一样。
就正午太阳高度而言，冬至最低，然后一天天高起来，直到夏至达到
最高。
之后再一天天低下来，直到冬至达到最低。
同样地，日出日落的位置也是在冬至达到最
偏南，夏至达到最偏北，这样周而复始地变化。
以北京地区为例（北回归线以北，北纬40ｏ），太阳周日视运动的轨迹变化见图1。
此外，我们也可以在天文馆里看到不同纬度地区的太阳周日视运动轨迹变化模型，见图2。
不过，要知道天空是立体的，光靠想象或看平面的照片还不能使我们头脑里有很清楚的印象。
但是，我们可以仿照天文馆里的不同纬度地区的太阳周日视运动轨迹变化模型，自己动手
做一个简单的模型，它不仅可以活动，而且可以很方便地模拟不同纬度地区的太阳周日视运动
轨迹的变化。
这样的模型可以帮助我们理解每天看到的太阳视运动，还能帮助我们理解地球的
真运动呢！
怎么样？让我们开始动手实践吧！
一、准备材料
1. 一个淡颜色（最好透明）的气球；
2. 线、水彩笔；
3. 简易打气筒；
4. 10厘米宽、40厘米长的硬纸板。
二、制作方法
用硬纸板做一个纸环，便于安放气球。
用简易打气筒把气球打足气（或吹气）使气球形状近似球形（图3）。
用红色彩笔在气球的半球位置涂一圈，用粉色水彩笔在气球半球位置的两边各涂一圈（图4）；把涂好的气球放在纸环上，变换不同方向可以模拟不同地理纬度区域的太阳周日视运动轨迹变化。
例如图4可以模拟南北极区太阳周日视运动轨迹的变化，图5可以模拟中纬度地区太阳周日视运动轨迹的变化，图6可以模拟赤道地区太阳周日视运动轨迹的变化。