二分二至日太阳视运动轨迹解析

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【摘要】太阳视运动轨迹是一个比较抽象的概念，它牵涉到影子朝向、太阳高度角以及地方时的计算等知识，这里我就二分二至日地球六个区域：赤道、直射点与刚好出现极昼的纬线圈之间（为了方便，以下简称极昼圈，反之简称极夜圈）、直射点与极夜圈之间、极昼圈、极昼圈与极点之间、极点的太阳视运动轨迹进行比较详细的解析。

【关键词】太阳视运动轨迹图极昼圈极夜圈

太阳视运动轨迹是一个比较抽象的概念，很多人都对它不是很清晰，它牵涉到影子朝向、太阳高度角以及地方时的计算等知识，所以为大家所关注，这里我就二分二至日地球六个区域：赤道、直射点与刚好出现极昼的纬线圈之间（为了方便，以下简称极昼圈，反之简称极夜圈）、直射点与极夜圈之间、极昼圈、极昼圈与极点之间、极点的太阳视运动轨迹进行比较详细的解析，希望对大家的理解有所帮助。

一、二分日(春分、秋分日)的太阳视运动

（一）二分日太阳视运动轨迹图

赤道轨迹图为图1中的弧EPW，太阳视运动轨迹经过正东、正西方向且垂直于地平面，此时极昼圈正好位于极点，直射点至极昼圈的范围恰好与南北半球的范围重合，而向北倾斜为南半球的视运动轨迹，见图1中的弧EP''''W，向南倾斜的弧EP''W为北半球的视运动轨迹图，极点上的视运动轨迹为太阳围绕地平圈一周的圆。

（二）日出、日落的方向

由图1可知，二分日时，全球的日出方向均为正东方向，日落为正西方向。而此时此刻全球各地昼夜平分，日出时间相同，均为6时，日落时间也相同，均为18时。

（三）太阳高度日变化

太阳高度最小值均为日出、日落时，太阳高度为0o，正午太阳高度为最大值。正午太阳高度此时赤道上为最大值900 ，如图1所示∠POS，而北半球的正午太阳高度为∠P''OS，南半球为∠P''''OS且值的范围00至900之间，数值大小由直射点向两极逐渐递减。

（四）影子朝向及日影范围的变化

二分二至日，赤道上视运动轨迹经过正东、正西方向且与地平面垂直，影子仅朝向正东和正西两个方向，范围为位于正东正西方向上的一条线。南半球轨迹向北倾斜，影子朝向及范围由正西方向绕物体沿逆时针方向旋转至正东方向，北半球则由正西方向绕物体沿顺时针方向旋转至正东方向，日影范围各占半圆。

二、夏至日太阳视运动轨迹

（一）夏至日太阳视运动轨迹图

夏至日，太阳直射点移至北回归线，太阳视运动轨迹也随太阳直射点的北移而向北移动。此时赤道上的太阳视运动轨迹为图2所示的弧E''PW''，并垂直于地平面。直射点到极昼圈位于北半球，与北半球运动轨迹图向南倾斜，见图2中的弧E''P''W''，直射点到极夜圈的轨迹图则向北倾斜，见图2中弧E''P''''W''。

此时极昼圈为北极圈，刚好出现极昼现象，其视运动轨迹图为与地平面相切于正北方向上的圆，见图3中的圆①，而极昼圈到极点的图像为略向南倾斜南高北低的圆，见图3中圆②，北极点为平行于地平面的圆，见图中圆③。

（二）夏至日日出、日落方向

由于视运动轨迹向北移，无极昼地区的日出方向为偏东北方向，日落为偏西北方向。极昼圈至极点日出方向为正北方向，日落方向正北，极点则无明显的日出和日落。

（三）夏至日太阳高度的日变化：

在无极昼地区太阳高度日出日落为太阳高度最小值为均为00，正午太阳高度为最大值，数值由直射点到极昼圈逐渐降低。极圈到极点的太阳高度均大于00，日出为最小值。极点则全天太阳高度相等。

（四）影子朝向与日影范围变化

夏至日，在无极昼地区，各地的日出方向均为偏东北方向，日落为偏西北方向。而对应的影子朝向及范围：直射点到极昼圈为由西南方向绕物体沿顺时针方向旋转至东南方向，范围大于半圆。直射点到极夜圈的影子则由西南方向绕物体沿逆时针方向旋转至东南方向，影子范围小于半圆。而极昼圈内影子为以物体为一个焦点绕物体逆时针方向旋转一周的椭圆，极点的影子则为以物体为圆心绕物体沿逆时针方向旋转的圆。

三、冬至日，各地太阳视运动轨迹：

（一）冬至日视运动轨迹图

冬至日，太阳直射南回归线，赤道上的太阳视运动仍为垂直于地平面的半圆，见图4中的弧E''PW''。直射点到极昼圈（南极圈）的视运动轨迹为图4中弧E''P''''W''，直射点至极夜圈（北极圈）为弧E''P''W''。极昼圈上的视运动轨迹向北倾斜且与地平面相切于正南方向上的圆，见图5中的圆①，极昼圈至极点内为略微向北倾斜北高南低的圆，见图5中的圆②，极点视运动轨迹为平行于地平面的圆，见图5中圆③。

（二）日出日落方向

由于太阳视运动向南移，无极昼地区日出方向为偏东南方向，日落为偏西南方向，极圈至极点上的日出日落方向均为正南方向，而极点则无明显的日出与日落。

（三）太阳高度日变化

冬至日太阳高度日变化与冬至日大致相同，无极昼地区日出日落为最小值为00，正午太阳高度由太阳直射点向极点逐渐降低。极昼圈的太阳高度均大于00，日出为最小值，正午为最大值，极点全天太阳高度都相同。

（四）日影方向及日影范围变化：

冬至日，直射点至极昼圈的日影方向为由偏西北方绕物体向逆时针方向转至偏东北方向，日影范围大于半圆，直射点至极夜圈的日影方向则为由西北方向绕物体沿顺时针方向旋转至东北方向，影子范围小于半圆，极昼圈内的日影方向为以物体为一个焦点的绕物体沿顺时针方向旋转一周的椭圆，极点上影子则是以物体为圆心的沿顺时针方向旋转的圆。

参考文献

［1］ 刘丹. “太阳周日视运动图”与“日太阳高度变化图”的判读［J］. 中学政史地(高中文综). 2009(Z1)

［2］卢大亮. 太阳周日视运动轨迹图及其判读技巧［J］. 高考(政史地). 2007(09