如何判断日出日落时的太阳方位

王冬梅

【经典回顾】

(2008年天津卷)图中X、Y分别为晨昏圈与纬线圈的切点。据图回答

1. X、Y两点情况相同的是()

A. 太阳所在方向

B. 所在时区

C. 正午太阳高度

D. 白昼长短

本题除考查考生空间想象、分析判断能力外,还涉及到一个难点知识,就是晨昏线上看太阳的升落方位,即日出日落时太阳的方位,尤其是极昼极夜地区太阳的升落方位。日出日落的方位,既是我们身边常见的地理现象,也是地理学科高考备考中的难点问题之一。它是由地球自转和公转引起的,随纬度和季节的变化而变化。下面就从日照图和太阳周日视运动图两方面对该问题进行论证。

一、 利用日照图来判断不同季节日出日落时太阳的方位

利用平面的日照图并结合日影进行判断是一种比较直观容易的方法。我们知道,物影朝向与太阳方位始终是相反的。根据物影朝向可推知太阳方向。

1. 当北半球夏半年时,太阳直射点在北半球(以夏至日为例),如图1、图2。

图1中各点均位于晨线上,正值日出,黑色粗箭头为各点此刻日影方向,由图可以看出,B、C、D三点此时的日影均朝向西南,说明太阳均从东北方向升起;B、D两点日影与经线的夹角比C点日影与经线的夹角要小,说明纬度越高,太阳升起的方位越偏北。

图2中各点均位于昏线上,正值日落,由图可以看出,B、C、D三点此时的日影均朝向东南,说明此时太阳均从西北方向落下;B、D两点日影与经线的夹角比C点日影与经线的夹角要小,说明纬度越高,太阳落下的方位越偏北;A、E两点特殊,是切点,分别刚好处在这一天的极昼和极夜处,并且两点既处于日出时刻,同时也处于日落时刻,从两图中看出,此时其日影与经线重合,且朝向正南,说明太阳从正北升起,也从正北落下,只是E点的太阳正午时在正北露一下脸就落下去了。从图中还可看出在其他极昼地区(北极点除外),均为正北升落。

规律一:太阳直射北半球时,全球各地除极昼极夜地区外,太阳都是从东北方向升起,从西北方向落下,纬度越高的地方日出日落的方位越偏北。极昼地区(北极点除外)和南半球有一天极夜的切点正北升落。

2. 当春秋分日时,太阳直射在赤道上。如图3、图 4。

图3中各点均位于晨线上,正值日出,此时日影均朝向正西,说明此时太阳均从正东方向升起; 图4中各点均位于昏线上,正值日落,此时日影均朝向正东,说明此时太阳均从正西方向落下。

规律二:春秋二分日,全球各地除南北两极点外太阳均从正东方向升起,正西方向落下。

3. 当北半球冬半年时,太阳直射在南半球(以北半球冬至日为例)。如图5、图6。

图5中B、C、D三点均在晨线上,日影都指向西北方,说明此时太阳均从东南方升起;图6中三点此时都在昏线上,日影都指向东北方,说明此时太阳均从西南方落下。A、E两点特殊,和北半球夏半年情况相同,只不过两点日影与经线重合,却朝向正北,说明太阳从正南升起,也从正南落下,只是A点的太阳正午时在正南露一下脸就落下去了。从图中也可看出在其他极昼地区(南极点除外),均为正南升落。

规律三:太阳直射在南半球时,全球各地除极昼极夜地区外,太阳都是从东南方向升起,从西南方向落下,纬度越高的地方日出日落的方位越偏南。极昼地区(南极点除外)和北半球这一天极夜的切点正南升落。

二、 利用太阳周日视运动图来判断不同纬度日出日落时太阳的方位

由于地球自转,太阳每天东升西落,太阳周日视运动图就是记录了人们的这种视觉现象。据图我们可以清晰地判断出不同纬度在不同季节太阳的升落方位。

1. 没有极昼极夜的纬度

下面图7和图8分别表示观测点在0°~23°26′N 间和23°26′N~66°34′N间的地区二分二至日的太阳周日视运动图。由图看出,各地春秋分时太阳都是正东升正西落,冬至时都是东南升西南落,而夏至时,虽然0° ~23°26′N 间的观测者正午时看太阳在正北(图7),而23°26′N~66°34′N间的观测者正午时看太阳在正南(图8),但太阳的升落方位还是相同的,即均为东北升西北落。由此也可推知各地在春分日至秋分日期间均为东北升西北落,而在秋分日至次年春分日期间均为东南升西南落,只不过各地正午太阳高度的大小和正午太阳的方位不同罢了。

图9、图10分别表示观测点在0°～23°26′S 间和23°26′S～66°34′S间的地区二分二至日的太阳周日视运动图。由图看出,各地春秋分时太阳都是正东升正西落的,夏至时都是东北升西北落,而冬至时,虽然0° ～23°26′S间的观测者正午时看太阳在正南(图9),而23°26′S～66°34′S间的观测者正午时看太阳在正北(图10),但太阳的升落方位还是相同的,即均为东南升西南落。由此也可推知各地在春分日至秋分日期间均为东北升西北落,而在秋分日至次年春分日期间均为东南升西南落。只不过各地正午太阳高度的大小和正午太阳的方位不同罢了。

规律总结:地球上除极昼极夜地区外,其余地区同一天日出、日落太阳方位都是一样的。

2. 出现极昼的纬度(不包括极点),太阳虽一直在地平圈以上,但仍有高度变化,如图11为北半球的极昼处观测到的太阳视运动情况,图12为南半球的极昼处观测到的太阳视运动情况。正午时太阳最高,当午夜太阳最低时,如图中a点,即为太阳升落的时刻,故北半球极昼处太阳升落方位均为正北。南半球极昼处太阳升落方位均为正南。

3. 极昼期间的极点上,由于太阳周日圈始终平行于地平圈,故一天中的太阳高度没有变化,就无所谓升落了。如图13为北极点太阳周日视运动,图14为南极点太阳周日视运动,北极点看太阳永远在南方,南极点看太阳永远在北方。

总结以上两方面,太阳升落方位的纬度变化和季节变化有以下几种规律:

1. 北半球的夏(冬)半年:除出现极昼极夜的地方外,其他各地,无论南北半球,太阳均从东北(南)升起,西北(南)落下,且纬度越高,太阳的升落方位越偏北(南)。

2. 春秋分日:除极点外,全球各地太阳均正东升起,正西落下。

3. 出现极昼的地方(除极点)和有一天极夜的切点:若位于北半球,太阳从正北升起,正北落下,南半球有一天极夜的切点情况相同;若位于南半球,则正南升起,正南落下。北半球有一天极夜的切点情况相同。

4. 极昼期间的极点:太阳高度一直不变,无所谓升落。北极点太阳永远在南方,南极点太阳永远在北方。

理解掌握以上几点规律,能基本解决太阳升落的方位问题。我们再来回顾开始的那道08年天津高考题,图中显示的是太阳直射南半球时的昼半球图(右图),图中X、Y是切点,其中X有一天极夜,Y位于南半球的极昼地区,此时两点看太阳都在正南,A项正确。利用规律中的第3条,这个问题也可迎刃而解。