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1、太阳视运动在地平面上方位角的求法洪湖二中 王冲摘 要：太阳视运动在地平面上的方位是高考中的一个难点，可以通过某一公式来计算地平面上 某时的太阳方位。关键词：太阳视运动太阳在地平面上的方位 计算公式太阳视运动，是由于地球的自转，使位于地球上的人觉得太阳每天都是从东方升起，又在西方 落下，从而认为是太阳绕地球的运动（严格的说，这是不成立的，毕竟日心说已经成为教科书采用 的观点，所以不太可能出现上述最后一句的看法）。但是，太阳视运动只是人的一种观测表示，也就 是说以观测者为参考系（假定观测者保持相对静止），那么就是太阳相对于观测者是运动的了，由此， 才有下述例子。以洪湖为例，每年的3 月21日（春分
2、）和9月 23（秋分）当日的太阳是从正东方升起，十 二个小时后再从正西方落下但，3 月 21 日以后至 9 月 23 日前，每天的日出方位是东北方，日落 方位是西北，正午太阳位于正南方天空，此时地表物体影子朝正北9月23日以后至次年的3月 21 日，日出方位是东南方向，日落方位是西南方向，正午太阳仍然位于正南方天空因此也产生了昼 夜长短的变化 早晨，太阳从东方的地平线上升起，中午时升到最高位置，傍晚又向西方落下。人 们感到太阳运行的轨道好似在天空中走过了一个弧形的半圆。太阳在天穹背景上的这种经天而行的 运动被称为是太阳的周日视运动。实际上太阳在地平线之下还有另一半的弧形轨道，只是我们看不 到罢
3、了。在夜晚，我们还可以看到，所有的星星也都有这种东升西落的视运动现象。一天之中，太阳什么时候在什么方位是我经常考虑的问题？也是高考常考内容，如：图 11为我省平原地区某中学的操场和行道树示意图（晴天8：00 前后，东操场大部分被行道树 的树荫覆盖）。完成30-31 题30.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是A. B. C. D. 31. 下列日期中，阳光照射行道树产生的阴影在地面转动角度最大的是A. 5 月 1 日B. 6 月 1 日 C. 7 月 1 日D. 8 月 1 日对第30题的常见解析：本题考查日影方位及其影响。6月某日16时左右，太
4、阳位于南偏西位置， 因此树荫位于树的东北，处是上体育课的最佳场地，考察太阳方位问题，还好降低了难度，没有 考察南北极的太阳方位！这道题并不是什么高科技，请看图： 6月当地地方时12点到18点之前， 北半球除极昼区之外，太阳方位都应该如图所示。题干中给出的时刻是16： 00到16： 45分，所以 太阳位于西南方向，树荫应该朝向东北方向，所以应该选择区域是最佳的！在讲这一题的过程中，我发现在地平面上太阳的方位旋转不是匀速的，我分析如下：CEF水平矩形是地平面，椭圆是太阳的视运动轨迹。在太阳视运动图上，过 C 点作地平面垂线垂直 点为D,过C点作AE垂线垂直点为A,过A点作BE垂线垂直点为B,连接B
5、D设当地纬度为 W, ZAEC为J,EC为R.,求ZBED ZAEB=90 -W根据立体几何可证明ABDC为矩形，ACAE, ABE, DBE都为直角三角形。BD=AC=RXSinZAECAE=RX Cos ZAECBE=AEXCosZAEB= RX Cos ZAEC XSinWtgZDEB=DBBE= tgJXSinW因为 J 在视运动面上是匀速的,每小时转 15,所以地平面上太阳的方位旋转不是匀速的。我 们还可以通过这个公式计算方位角,如：纬度是南纬40,在二分日,我们还可以计算某地地方时 是8 时时太阳的方位。此时，A的地方时为12时，C的地方时为8时，则J （在视运动平面上与12时所在
6、方位的夹角） 为 60tgJ= tg60 =1.73205SinW= Sin40 =0.64278761tgJXSinW=1.11334J=48 所以在南纬40的某地，二分日地方时8时，太阳的方位为东偏北52ACBf考虑太阳的视运动都是沿地轴旋转的（假定观测者保持相对静止，不影响分析结果），所以二分日的太阳视运动与其他的日期的视运动是平行的，AE上的时间也是12时，以它为起点来计算是正 确的。所以在南纬 40的某地，某日日出或者日出后地方时 8 时，太阳的方位为东偏北 52。那么在 某纬度w,某地日出或者日出后地方时（便于计算在视运动平面上与12时所在方位的夹角），由于 上午与下午对称，那么日落或者日落前都是适合tgZDEB=DB / BE= tgJXSinW该公式的。J是与12 时方向的夹角（在视运动平面上），W是当地纬度（南北半球都适应的）缺点对于昼短夜长的区域不适合，需要在寻找规律。望各位专家给与帮助。参考文献：1、太阳视运动观测仪的制作及其教学应用-地理教学-2013 年 第 1 期 （3）2、百度-太阳视运动
