有時候我們在拒絕别人的時候,會這樣說“要我怎樣怎樣,除非太陽從西邊出來”,我們知道由于地球的自轉現象,地球上絕大多數地方看到的太陽都是“東升西落”,隻不過一年中隻有春秋分時全球太陽才會從正東升起,從正西落下。此外,當太陽直射點位于北半球時,全球太陽從東北升起,從西北落下;而當太陽直射點位于南半球時,全球太陽從東南升起,從西南落下。
全球各地正午影子的朝向
不過有極晝極夜現象發生的地區情況又有所不同,當極晝極夜發生時,太陽就沒有了升落現象,極晝時太陽24小時都在地平線以上,而極夜時太陽24小時都在地平線以下。當北極圈以北地區發生極晝時,我們可以理解為太陽是從正北升起的,而當南極圈以南地區發生極晝時,我們可以理解為太陽是從正南升起的。那麼,如果研究物體的影子,剛好和太陽的方位相反,比如北半球夏季,太陽直射點位于北半球,日出時太陽位于東北方位,而物體影子位于西南方位;日落時太陽位于西北方位,而物體影子位于東南方位,那麼正午時刻物體影子位于什麼方位呢?
正午影子朝向
同樣道理,正午時刻物體的影子方向,主要是由正午時刻太陽的方位決定的,而正午時刻全球任何地方太陽的方位隻有三種可能,那就是要麼位于某地正上方,要麼位于某地正南,要麼位于某地正北。這樣一來,正午時刻任何地方物體影子的方位隻有三種可能性,如果太陽位于正上方,那麼物體就沒有影子;如果太陽位于正南方位,物體影子就朝正北方位;如果太陽位于正北方位,物體影子就朝正南方位。
北緯40°二分二至日太陽視運動示意圖
從正午物體影子的緯度分布來看,我們可以把全球劃分為三個緯度區間。第一個區域是南北回歸線之間的熱帶地區,由于太陽直射點在南北回歸線之間移動,所以這一區域是一年中有太陽直射現象的地區,除了南北回歸線外,其餘緯度一年中都有兩天太陽直射,當太陽直射時,這一緯度當天正午就沒有影子。位于南北回歸線(不包括南北回歸線)之間的區域,一年中太陽直射點所在的緯度既可能在你所在緯度的北側,也可能在南側,所以正午影子有可能朝向正南,也有可能朝向正北。
太陽直射點移動圖
也就是說南北回歸線(不包括南北回歸線)之間的區域,正午影子的三種情況(沒有影子、朝向正南和朝向正北)都有可能出現。而北回歸線上的地區,正午影子有兩種可能,分别是沒有影子(夏至日)和朝向正北;南回歸線上的地區,正午影子有兩種可能,分别是沒有影子(冬至日)和朝向正南。第二個區域是北回歸線以北地區,這一地區沒有太陽直射現象,而且一年中任何日子太陽直射點所在的緯線都在這一地區以南,所以這一地區正午時太陽總是位于正南方位,而正午時刻的影子也始終朝向正北。
晝夜半球和晨昏線
我國,絕大多數地區都位于這一地區,因此我國大部分地區正午影子都是朝向正北,我們可以利用正午日影來确定當地方位。第三個區域是南回歸線以南地區,這一地區也沒有太陽直射現象,而且一年中任何日子太陽直射點所在的緯線都在這一地區以北,所以這一地區正午時太陽總是位于正南方位,而正午時刻的影子也始終朝向正南。此外,由于正午時刻太陽高度為一天中的最高值,所以正午時的日影為一天中的最短。
我國各地正午影子朝向分布圖
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