太阳周日视运动的重难点突破

张太美

摘 要：太阳周日视运动是教学的难点，在新课程标准的要求下，从周日视运动的认识误区出发，运用特例进行剖析，总结太阳周日视运动的变化规律；以北半球为例，对不同地区的太阳高度日变化和太阳视运动轨迹的规律进行总结。

关键词：太阳周日视运动；规律；太阳高度日变化；太阳视运动轨迹

太阳周日视运动是指以一个太阳日为周期的自东向西（与地球自转方向相反）的“巡天”运动。高中地理教材对于太阳周日视运动几乎是空白的，而这部分内容在近几年的高考中频繁出现，例如2012年福建文综第8题求日照竿影的朝向；大纲全国卷第7题求日出和日落方向；安徽卷文综第30题求安徽省某平原为充分利用树荫遮阳，6月某日16：00-16：45该校某班同学上体育课的最佳场地；2011年上海高考地理第44～46题有关太阳周日视运动的综合题；2010年全国文综第10题关于北极科考黄河站的日落方向，2009年天津文综第5题北极极昼现象太阳日出日落的时间和方位。这些都充分说明太阳周日视运动在高考中有一定的地位，所以在高三地理复习中太阳周日视运动不可或缺。对于大多数高中学生而言，由于缺乏足够的空间想象能力，对太阳周日视运动难以理解，我在长时间的摸索和做了大量相关高考试题的基础上，将太阳周日视运动的规律总结如下：

一、太阳周日视运动的认识

1.认识误区

误区一：人们通常认为太阳东升西落，习惯把日出地平圈的一点代表东方，日落地平圈的一点代表西方。然而，在同一纬度地区不同日期，或同一日期的不同纬度地区，太阳在地平圈上的升落位置存在很大的差异。

误区二：即使我们知道太阳的升落有位置变化，也会出现以下的认识误区，认为在太阳直射的纬线上，太阳正东升起，正西落下；在太阳直射点以北的地区，太阳东南升起，西南落下；太阳直射点以南的地区，太阳东北升起，西北落下。从而得出结论：北回归线以北地区，全年太阳东南升起，西南落下；南回归线以南地区，全年太阳东北升起，西北落下。这些与现实的太阳周日视运动不相符合。

2.特例剖析

在进行特例分析之前，光照图的基本常识必须清楚。纬线指示的是东西方向，晨昏线总是与太阳光线垂直，太阳光线是平行光线，过球心作与晨昏线垂直的线，即确定太阳直射点位置及直射点的太阳光线。本文提到的夏至日、冬至日、春秋分日是根据北半球的节气来划分的。

我们都知道，在晨昏线上太阳高度角为0度，可以表示日出、日落的方位和时间。从图1、2、3中可以看出，夏至日、冬至日太阳光线的方向与纬线方向并不平行，而是呈一定的夹角，也就是说太阳升落方位并不与纬线平行，不是正东和正西方位，夏至日偏北升落；冬至日偏南升落；春、秋分日太阳光线与纬线平行，正东升正西落。

如图1夏至日太阳直射图，判断A、C、E三点的太阳升落方向。在晨线上作A、C、E三点的太阳光线，确定B、D、F分别在A、C、E三点的东北方，说明夏至日太阳从东北方位升起。同理，在昏线上作A、C、E三点的太阳光线，确定B、D、F分别在A、C、E的西北方，说明夏至日太阳从西北落下。同理即可证明冬至日全球太阳东南升起西南落下。春秋分日全球正东升起正西落下。

3.太阳周日视运动的变化规律

通过以上分析，得出太阳周日视运动变化的两个规律：

规律一：太阳的升落偏移位置与直射点的南北半球位置有关：

①太阳直射北半球，全球（极昼极夜区域除外）太阳从东偏北升起，西偏北落下（东北升、西北落）；北半球极昼区域正北升，正北落。

②太阳直射南半球，全球（极昼极夜区域除外）太阳从东偏南升起，西偏南落下（东南升、西南落）；南半球极昼区域正南升，正南落。

③太阳直射赤道（春秋分日），全球太阳从正东升起，正西落下。

这个规律不用考虑地面观测者的纬度位置与太阳直射点的相对位置。

规律二：正午时，太阳的位置

①直射点所在地区，太阳在头顶正上方；

②直射点以北地区，太阳在正南。因此，北回归线以北的地区都在正南。

③直射点以南地区，太阳在正北。因此，南回归线以南的地区都在正北。

二、太阳视运动轨迹图的判读

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，也能反映出某地全年日出日落方位、正午太阳方位的变化，有助于师生从整体上把握地球在运动过程中产生的地理现象。

1.地平圈上的方向判读

在判读太阳视运动轨迹图之前，首先对地平圈上的方向进行判读，根据地图方向的一般规律“上北下南，左西右东”定向，利用太阳的升落方位判断东西方向，根据正午太阳上中天的方位判断南北方向。图4描述了40°N地区二分二至日正午太阳高度和昼夜长短的情况、日出日落的时间以及正午太阳的方位全年都在正南方向。

2.影子变化的判读

在做题的过程中，经常碰到影子长短和影子方位的试题，这些题的实质是考查太阳的视运动。现将影子的变化规律总结如下：

（1）影长日变化、年变化

①影长日变化：日出时影子最长，之后缩短，正午时最短，之后变长，日落时达最长。②一年内正午影长变化：随正午太阳高度而变化，正午太阳高度最大时，正午影子最短；正午太阳高度最小时，正午影子最长。

（2）影子方向判读

影子方向与太阳方位相反，所以正午时刻影子方向利用正午太阳方位判断，日出日落时刻影子利用日出日落太阳方位，上午和下午利用中间方位判断。

三、不同地区的太阳视运动轨迹（以北半球为例）

1.北极点的太阳高度日变化和太阳视运动轨迹。在北极点上看太阳，太阳在地平圈以上做圆周运动，表现为不升不落。这是因为一天中北极点离太阳的距离都相等，太阳高度在坐标图上呈一条直线。春秋分日时，太阳高度为0°；夏至日时，北极点上为极昼，太阳整日不落，太阳高度为一年中最大值23°26′。如：若太阳直射22° N，则北极点上看到的太阳高度为22°；反之，北极点上看到的太阳高度为22°，则可推知太阳直射22° N。因此可以推出以下两个结论：①极点上，极昼期太阳高度在0°～23°26′之间变化。②极点上所见的太阳高度与相同半球太阳直射的纬度相等。

2.北极圈至北极点之间处于极昼期的地区（除该日刚开始极昼的地点），以80° N为例，太阳高度日变化特点是一天中太阳都在地平线以上，非极点地区表现为斜升斜落，一天中最小的太阳高度大于0°；这些地点中最大的正午太阳高度小于46°52′（非北极圈）；正午太阳在正南方向。

3.该日刚开始出现极昼的地区（北极圈至北极点之间的地区），以66°34′N（北极圈）为例，这些地区总是0时日出，24时日落。这些地区中最大的正午太阳高度为46°52′，且有两个规律很实用：

①当地纬度与该日太阳直射纬度互余（夏至日太阳直射23°26′N，刚开始出现极昼的纬度是66°34′N；太阳直射20°N，刚开始出现极昼的纬度是70°N）；②该点的正午太阳高度是直射点纬度的2倍（夏至日太阳直射23°26′N，北极圈66°34′N的正午太阳高度是23°26′的2倍即46°52′；当太阳直射20°N时，70°N的正午太阳高度是40°）。太阳周日视运动的规律：太阳从正北方向升起，正北方向落下，正午太阳在正南方向。

4.北回归线与北极圈之间的地区，这些地区最大的正午太阳高度小于90°。以40° N为例，处于夏半年的地区（非极昼区、非直射地点）：6时以前日出，18时以后日落，太阳从东北升起，西北落下；处于冬半年的地点（非极夜区）：6时以后日出，18时以前日落，太阳从东南升起，西南落下。全年正午太阳都在正南方向。

5.太阳直射点上的太阳高度日变化和太阳视运动轨迹。太阳直射点上的太阳高度日变化特点是日出日落的太阳高度为0°，正午的太阳高度为90°。除赤道地区以外，其他有太阳直射的地区在6时以前日出，18时以后日落。以20°N为例，太阳从东北升起，西北落下，正午时太阳在正上方。

6.赤道地区的太阳高度日变化和太阳视运动轨迹。赤道上因全年昼夜等长，所以总是6时日出、18时日落，一年中，正午太阳高度在90°至66°34′间变化。太阳直射北半球，太阳东北升起、西北落下，正午太阳在正北；太阳直射南半球，太阳从东南升起、西南落下，正午太阳在正南；太阳直射赤道（春秋分日），太阳从正东升起，正西落下，正午太阳在头顶正上方。

参考文献：

[1]王毅军.太阳周日视运动规律的几何学剖析.福建教育学院学校，2007（3）.

[2]冯丹.关于周日视运动的论坛.中学地理教学参考，2007（7）.

（作者单位 广东省东莞市东华高级中学）