恒星日与太阳日练习图解

恒星日与太阳日练习图解

关于地球自转周期的表述,大都涉及恒星日和太阳日两个概念。这两个概念的差别可以说是地理教学难点中的难点。如果我们在教给学生恒星日与太阳日概念的基础上，引导学生做一些关于恒星日与太阳日的变式练习，特别是通过图解的形式来做这些练习，不仅有助于学生对概念的理解和掌握，加深学生的印象，而且有助于开发学生的智能，训练学生的思维，激发学生学习地理知识的强烈兴趣。

按照一般教科书上的说法，太阳日是太阳连续两次上中天间隔的时间，或者说是太阳连续两次经过当地子午线间隔的时间。对北回归线以北的人们来说，当然也可以理解为是太阳连续两次通过当地正南方向间隔的时间。同理，恒星日可以理解为是某一恒星（确切地说是春分点）连续两次上中天间隔的时间，或者说是某一恒星（春分点）连续两次经过当地子午线间隔的时间。如果该恒星（春分点）位于当地南方天空中，当然也可以理解为是该恒星（春分点）连续两次通过当地正南方向间隔的时间。

弄清了上述概念之后，教师就可以引导学生通过分析下面五幅示意图做恒星日与太阳日的变式练习，帮助学生理解、掌握恒星日与太阳日的差别。

1、假定地球只自转而不公转，即地球只是在原地自转，则恒星日与太阳日等长。如图一所示：

图一地球原地自转

图中，太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。从此刻开始，地球在原地自转一圈360°后，太阳与该恒星又一次同时在M点上中天。这段时间的间隔，既是一个太阳日，也是一个恒星日。所以，如果地球只有自转，而没有公转，那么，太阳日与恒星日就总是等长的，他们都是地球自转一圈360°用的时间，因而他们都是地球真正的自转周期。

2、假定地球向东自转向东公转，即与现在的情况完全相同，则恒星日一定短于太阳日。如图二所示：

图二地球向东自转向东公转

图中，在地球轨道A点，太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。从此刻开始，地球一边自转，一边围绕太阳公转，且方向都是向东。地球自转一圈360°的同时，又在绕太阳公转的轨道上运动到地球轨道B点。此时，该恒星又一次在M点上中天，完成了一个恒星日，用的时间是23h56m4s。但此刻太阳并没有再次上中天。太阳要再次在M点上中天，地球必须再多自转一个角度α（当然，再自转这个角度的同时，地球必定还要在公转轨道上再往前公转一个角度）。多自转角度α，大概需要3m56s。因此太阳日要长于恒星日3m56s，即一个太阳日的时间为23h56m4s+3m56s=24h。

3、假定地球向西自转而向东公转，则恒星日要长于太阳日。如图三所示：

图三地球向西自转向东公转

图中，在地球轨道A点，太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。从此刻开始，地球一边向西自转，一边围绕太阳向东公转。地球自转一圈360°的同时，又在绕太阳公转的轨道上运动到地球轨道B点。此时，该恒星又一次在M 点上中天，完成了一个恒星日。但在此之前，太阳已经再次上中天。太阳再次在M点上中天时，比该恒星再次上中天整整少自转了一个角度α（当然，少自转这个角度的同时，地球公转必定也少转一个角度）。因为少自转角度α，所以，太阳日要短于恒星日。在这样的一个太阳日中，地球实际自转的度数是360°－α。

4、假定地球向东自转而向西公转，则恒星日要长于太阳日。如图四所示：

图四地球向东自转向西公转

图中，在地球轨道A点，太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。从此刻开始，地球一边向东自转，一边围绕太阳向西公转。地球自转一圈360°的同时，又在绕太阳公转的轨道上运动到地球轨道B点。此时，该恒星又一次在M 点上中天，完成了一个恒星日。但在此之前，太阳已经再次上中天。太阳再次在M点上中天时，比该恒星再次上中天整整少自转了一个角度α（当然，少自转这个角度的同时，地球公转必定也少转一个角度）。因为少自转角度α，所以，太阳日要短于恒星日。换句话说，在这样的一个太阳日中，地球实际自转的度数是360°－α。

5、假定地球向西自转向西公转，则恒星日一定短于太阳日。如图五所示：

图五地球向西自转向西公转

图中，在地球轨道A点，太阳与某一恒星同时在地球表面M点上中天。从此刻开始，地球一边向西自转，一边围绕太阳向西公转。地球自转一圈360°的同时，又在绕太阳公转的轨道上运动到地球轨道B点。此时，该恒星又一次在M 点上中天，完成了一个恒星日。但此刻太阳并没有再次上中天。太阳要再次在M点上中天，地球必须再多自转一个角度α（当然，再自转这个角度的同时，地球必定还要再在公转轨道上往前公转一个角度）。因此，太阳日要长于恒星日。换句话说，在这样的一个太阳日中，地球实际自转的度数是360°+α。

做完上述变式练习，学生自然可以得出以下结论：

1、如果地球只是在原地自转，则恒星日与太阳日等长。或者说，恒星日与太阳日不等长，完全是因为地球在自转的同时还在围绕太阳公转造成的。

2、如果地球自转方向与公转方向一致，即两种运动方向都是向东或者都是向西，则恒星日要短于太阳日。

3、如果地球自转方向与公转方向不一致，即两种运动方向一个向东一个向西，则恒星日要长于太阳日。

通过图解的形式做这些练习，学生很容易理解：恒星日是地球自转一圈360°所用的时间，是地球真正的自转周期。因为太阳日比恒星日多自转了一个角度α，所以，太阳日比恒星日长3m56s，太阳日并非地球真正的公转周期。

需要说明的是：虽然恒星日是地球真正的自转周期，但由于它与人们的生活关系不是很密切，所以平时生活中我们较少用到。尽管太阳日不是地球真正的自转周期，但因为太阳是地球上的主要自然光源，太阳日是地球上昼夜更替的周期，所以太阳日与我们的生活关系非常密切。从远古的时候开始，地球上的人类就奉行“日出日作，日落日息”的作息习惯。地球上的人们总是习惯于用太阳日作为历法的基本单位—“日”。但严格说来，太阳两次上中天间隔的时间（称

“视太阳日”）也并非等长的，历法上用的“日”是“平太阳日”，而非“视太阳日”。由于这个问题已经超出了我们要讨论的范围，故此不赘述。

原载《地理教育》2006年第4期