谈日出日落时的太阳反应

河北省邢台学院地理系 （054001） 杨印书

谈日出日落时的太阳反应

河北省邢台学院地理系 （054001） 杨印书

《地理教学》2009年第9期发表了王永民老师“从海南高考试题看日出日落时的太阳方位”一文。王老师认为，海南卷第7小题是有问题的，指出东南亚“‘某校一年之内绝大部分时间∠MON接近直角’的说法是极为不准确的”(见第40页倒2行)，并强调“地球上除极昼、极夜地区外，其余地区同一天的日出、日落太阳方位都是一样的”（见第40页倒一段第1行）。

鉴于王老师文中反映的观点带有一定的普遍性，所以笔者觉得有必要就此问题谈一点自己粗浅的看法。

笔者认为，这道试题并无大问题。须知：全球各纬度（极昼、极夜区除外）同一日（春、秋分日除外）所见太阳升落的方位是不一样的。东南亚“某校一年之内绝大部分时间∠MON接近直角”的说法大体也是可以的。

太阳升落地平方位是一个重要问题，因为它同许多自然现象如太阳直射点南北移动、日出日落时刻、昼夜长度、正午太阳高度、季节变化等都是密不可分的，可以说这是同一个问题的几个侧面。例如，在北半球，太阳直射点越靠北，日出日落方位越靠北，日出时刻越早、日落时刻越晚，白昼时间越长，正午太阳高度越大。反之，亦然。因其较为重要，所以这方面的文章并不鲜见，出现的问题也较多。如有的认为“太阳直射点的纬度数等于日出光线与正东的夹角”,又有的认为“夏至日，太阳直射23°26＇N，南北半球日出的方位在东偏北23°26＇，日落在西偏北23°26＇；春、秋分日，太阳直射赤道，全球各地是正东日出，正西日落；冬至日太阳直射23°26＇S，南北半球的日出处位于东偏南23°26＇，日落处位于西偏南23°26＇。”等等。那么实际情况又如何呢？

我们知道，由于黄赤夹角的存在，从而引起太阳直射点的周年南北移动，进而引起太阳升落地平方位的变化。

一、太阳升落地平的方位随季节而异

从冬至日到次年夏至日，随着太阳直射点的北移，全球各地(极昼、极夜区除外)所见日出点和日落点也逐日北移，到夏至日，太阳直射达到地表最北位置(北回归线)上，日出点和日落点也达到一年之中的最偏北位置。从夏至日到冬至日，随着太阳直射点的南移，全球各地（极昼、极夜区除外）所见日出点和日落点也逐日南移，到冬至日，太阳直射达到地表最南位置（南回归线）上，日出点和日落点也达到一年之中的最偏南位置。这里，我们万不可想当然地认为日出点和日落点的偏角（即日出点和日落点分别相对于正东和正西的偏角）的大小恒等于太阳直射点的纬度数值。需要特别强调的是，除赤道外，全球各纬度（极昼、极夜区除外）同一日（春、秋分日除外）所见日出点和日落点的偏角大小均不等于太阳直射点的纬度数值。现举例说明。

1、赤道上。春、秋分日，太阳直射赤道，赤道上所见日出点在正东方即偏角为零、日落点在正西方即偏角也为零；夏至日，太阳直射在23°26＇N上，赤道上所见日出点的偏角为东偏北23°26＇，日落点的偏角为西偏北23°26＇；冬至日，太阳直射在23°26＇S上，赤道上所见日出点的偏角为东偏南23°26＇，日落点的偏角为西偏南23°26＇。

2、赤道以外各地(极昼、极夜区除外)。以北京（约39°54＇N）为例，见下表：

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显而易见，除春、秋分日外，其它日期北京所见日出点和日落点的偏角大小均不等于当日太阳直射点的纬度数。

二、太阳升落地平的方位随纬度而异

前已述及，在北半球夏半年（春分日到秋分日），全球各地（极昼、极夜区除外），所见太阳从东偏北升起、从西偏北落下；在北半球冬半年（从秋分日到次年春分日），所见太阳从东偏南升起，从西偏南落下；在春、秋分日，所见太阳从正东方升起，从正西方落下。但需特别强调的是：在同一日期，不同纬度处太阳升落地平的方位是随纬度而变化的，即不同纬度处日出点或日落点的偏角并不相等。下表为二至日不同纬度处日出点的偏角值。

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由表可知：

1、同一日期，不同纬度处，日出点或日落点的偏角并不相等。由赤道向高纬，随着纬度的增加，向北或向南偏角逐渐增大。如夏至日，赤道、30°、60°、极圈处日出点的偏角分别是东偏北23°26＇、东偏北27°19＇、东偏北52°41＇、东偏北90°。

2、同一日期，南北半球上相同纬度处，日出点或日落点的偏角相等。如夏至日，北纬10°和南纬10°日出点的偏角都是东偏北23°49＇；又如冬至日，北纬50°和南纬50°日出点的偏角都是东偏南39°31＇。

3、除赤道外，不论何日（春、秋分日除外），其它纬度日出点或日落点的偏角均大于当日的太阳直射点的纬度数。如夏至日，太阳直射23°26＇N上 ，除赤道外各纬度日出点或日落点的偏角均大于23°26＇。又如立冬日，太阳直射16°19＇S上，除赤道外各纬度日出点或日落点的偏角均大于16°19＇。

以上为太阳升落地平方位的一点粗浅分析。对此，老师们可根据公式 sinA= sinδ/cosφ做更多的探讨。式中A为太阳升落地平的偏角，其中偏北为正、偏南为负；δ为太阳直射点纬度，北半球为正、南半球为负；φ为当地纬度，北半球为正、南半球为负。

综上所述，全球各纬度（极昼、极夜区除外），同一日（春、秋分日除外）所见太阳升落地平的方位即日出点的偏角并不相等。由赤道向高纬方向，随着纬度的增加，向北或向南的偏角逐渐增大。除赤道外，不论何日（春、秋分日除外），其它纬度日出点的偏角均大于当日的太阳直射点的纬度数。

至此，海南卷第7题答案的是非就不难回答了。

由于同一日（春、秋分日除外）各纬度所见太阳升落地平的方位不同，这样各地日出时旗杆影子OM的指向就不同，日出时旗杆影子OM和正午时旗杆影子ON的夹角∠MON的大小就不同。一年之内，不同纬度处∠MON变化的幅度随纬度的增加而增加。各纬度∠MON变化幅度取决于夏至日和冬至日时日出点偏角的大小。如北纬30°处，夏至日、冬至日时日出点的偏角分别是东偏北27°19＇和东偏南27°19＇，因此夏至日∠MON=90°+27°19＇=117°19＇，冬至日∠MON=90°－27°19＇=62°41＇，一年之内∠MON的变化范围是62°41＇～117°19＇。又如北纬60°处，夏至日、冬至日时日出点的偏角分别是东偏北52°41＇和东偏南52°41＇，因此夏至日∠MON=90°+52°41＇=142°41＇，冬至日∠MON=90°－52°41＇=37°19＇，一年之内∠MON的变化范围是37°19＇～142°41＇。

显而易见，除极昼、极夜区外，纬度越高，一年之内∠MON变化的幅度越大。赤道是∠MON变化幅度最小之处，其范围是66°34＇～90°（注意：二分日正午时，赤道处不存在日影，故∠MON无等于90°情况）。试题给出的中亚、西亚、东南亚、南欧四地之中，东南亚是唯一穿越赤道的地区，因此，东南亚“某校一年之内绝大部分时间∠MON接近直角”是完全可能的。这里需说明的几点是：

1、此处的某校理论上讲应在赤道及其附近地区，不适于整个东南亚地区。

2、“∠MON接近直角”的界定问题。是大于70°算作接近直角呢？还是大于80°算作接近直角呢？甚至大于85°才算作接近直角呢？这一点，可能引起分歧。

3、题干中的“绝大部分”改为“大部分”可能更容易接受些。

最后指出的一点是，王老师文中主要问题在于把同一天不同纬度处日出点的偏角认为是相等且等于当日太阳直射点的纬度数了。实际上，持有这种观点的老师估计不在少数。在这个错误前提下，得出其它一些错误结论就在所难免了。