地球上白天與黑夜的分界線,叫做“晨昏線”。地球的自轉方向為自西向東,順着自轉的方向,由黑夜進入白天的分界線,叫做晨線;由白天進入黑夜的分界線,叫做昏線。根據晨昏線,可以判斷時間、季節和太陽直射點的經緯度:
①判斷時間。晨線與赤道的交點為早上6:00,昏線與赤道的交點為晚上18:00;夜半球的中央經線為0:00,晝半球的中央經線為正午12:00;
②判斷季節。a)晨昏線與北極圈相交,且北極圈以北一直處于晝半球,則為夏至;若北極圈以北一直處于夜半球,則為冬至;b)晨昏線與北極點相交,則為春分或者秋分;
③判斷太陽直射點的經緯度。a)晝半球的中央經線,即為太陽直射點的經度;b)太陽直射點的緯度=90°-晨昏圈最北端的緯度,例如晨昏圈最北端為66°34′N(北極圈),則此時太陽直射點的緯度為23°26′N。
圖1 根據晨昏線,判斷太陽直射點
正午太陽高度角,指的是當地時間12:00時,太陽光線與地平面的夾角(下圖中的α)。正午太陽高度角的計算公式如下:
α = 90° - | β - γ |
其中α為正午太陽高度角,β為觀察者所處的緯度,γ為太陽直射點的緯度。觀察者(β)與太陽直射點(γ)的緯度差越小,太陽高度角越大。
注意:當觀察者與太陽直射點位于同一半球時,|β-γ|用減法;當位于不同半球時用加法。例如位于同一半球時,40°N-23°26′N=16°34′;位于不同半球時,40°N-23°26′S=40° 23°26′=63°26′。
圖2 太陽高度角示意圖
圖3 例題
答案:A、D
精講精析:(1)分析太陽直射的位置。①圖中為地球的俯視圖(側着一點),中心偏上的位置為北極點,最下方的一圈緯線圈為赤道,深色陰影表示夜半球,淺色陰影(白色)表示晝半球。晝夜半球的分界線為晨昏線,晨昏線經過北極點,因此此時全球晝夜等長,為春分或者秋分,太陽直射赤道(0°);②晝半球中央的經線,為太陽直射的經線。從圖中可以看出,此時晝半球中央的經線位于丙地右側;③丙地左側經線經過英國和非洲的幾内亞灣,因此為0°。此時晝夜平分,晝半球占經度180°,分為了6份,因此相鄰兩條經線間隔30°。因此此時丙地右側的經線為30°E。因此此時太陽直射點的位置為(0°,30°E)。
(2)計算正午太陽高度角。①正午太陽高度角=90°-|當地緯度-太陽直射點緯度|,太陽直射點緯度為0°,因此正午太陽高度角=90°-當地緯度,即當地緯度越小(越接近赤道),正午太陽高度角越大;②從圖中可以看出,甲地距離赤道最近,緯度最低,因此甲地的正午太陽高度角最大。
(3)分析太陽的方位。①分析觀察者所看到的太陽方位時,不能用太陽直射點的位置,而要采用太陽的視運動軌迹;②此時晝半球的中央經線為正午12:00,即甲地和乙地為早上、丙地為正午、丁地為下午;③此時為春分或者秋分,因此太陽正東升起、正西落下,運動軌迹向南偏,即日出~正午時,太陽位于東南,正午時太陽位于正南,正午~日落時太陽位于西南。因此此時甲地和乙地觀察的太陽位于東南,丙地位于正南(偏一點東),丁地位于西南。
本節例題的解題思路為:①根據晨昏線的位置,判斷季節,進而判斷太陽直射點的緯度;②根據晝半球的經度範圍,找出太陽直射點的經度;③根據太陽直射點的經緯度,判斷各地的太陽高度角;④根據太陽的視運動軌迹,判斷各地的太陽方位。
太陽視運動軌迹,可以判斷日出日落方向和太陽方位,這主要與觀者者的位置、觀察時間有關:
(1)觀察者的位置
①位于北半球,則太陽的視運動軌迹向南傾斜,正午太陽位于正南;
②位于南半球,則太陽的視運動軌迹向北傾斜,正午太陽位于正北;
③位于赤道,則太陽的視運動軌迹不傾斜,正午太陽位于正上方。
(2)觀察的日期
①春分~秋分,太陽東北升起、西北落下,即東北日出、西北日落;
②秋分~次年春分,太陽東南升起、西南落下,即東南日出、西南日落;
③春分和秋分,太陽正東升起,正西落下,即正東日出、正西日落。
(3)觀察的時間(假設為北半球,春分)
①早上6:00,剛剛日出,太陽位于正東;
②上午6:00~12:00,太陽從正東向正南移動,即太陽位于東南;
③中午12:00,正午,太陽位于正南;
④下午12:00~18:00,太陽從正南向正西移動,即太陽位于西南;
④傍晚18:00,剛要日落,太陽位于正西。
圖4 太陽的視運動軌迹
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