2007 年第4 期
教材新析
11
太阳直射点经纬度的确定
●王建林/河南省息县第二高中( 464300)
地
球自转和公转运动的地理意义是高中地理的主干知识, 是进行学科内综合和跨学科综合的首选内容, 是高考命题的重点。
学生在理解这一部分知识时需要拥有较强的空间想象能力、理解能力、分析能力、计算能力。
这一类问题往往会涉及到太阳直射点的特点和确定。
一、太阳直射点的基本知识
太阳直射点是指某一时刻被太阳光线垂直照射的地球表面, 此时该地的太阳高度为90°, 影长为零。
由于黄赤交角的存在, 太阳直射点在南北回归线之间会发生往返移动, 其周期为
一个回归年, 再加上地球的自转, 太阳直射点的位置每时每刻都在不断变化, 因此, 它可以用一组经度和纬度数字来表示。
但由于一天内太阳直射点的纬度变化很小, 我们可以认为某一天太阳直射点的纬度是不变的，用下面的方法就能确定直射点的经纬度。
二、确定太阳直射点的纬度
1.根据具体日期确定
在不同的日期, 太阳直射在不同的纬度位置, 如春分日和秋分日, 太阳直射点位于赤道上, 冬至日太阳直射在南回归线上, 夏至日太阳直射在北回归线上, 在非特殊的日期, 可以通过查阅天文年历得知当日太阳直射点的纬度位置。
在试题中往往要根据晨昏线的位置特点来确定日期: 当晨昏线与经线重合、经过南北极点、将所有纬线平分时,可以确定为春( 秋) 分日; 当晨昏线与南北极圈相切时( 各只有一个交点) , 再根据是南极或北极附近是极昼还是极夜,可以确定夏至日———北极附近为极昼,南极附近为极夜, 反之则为冬至日。
有时还可以根据晨昏线与经线的夹角来确定日期: 秋分日晨昏线与经线的夹角为零, 夏至日晨昏线与经线的夹角最大为23°26′。
2.作图法
在地球的日照图( 侧视图) 上,
如图1, 延长太阳光线, 通过地心的那条太阳光线所在的地理纬度就是太阳直射点的纬度。
在图中P 点( 该太阳光线和圆周的交点) 即为直射点。
从A 点所在纬线到极点都出现了极昼现象,从B 点所在的纬度到极点都出现了极夜现象, AB 点是晨昏线和极昼、极夜最大范围纬度相切的切点。
由于太阳光线总是垂直于晨昏线所在的平面,而赤道又垂直于地轴, 因此, 在图中∠POC=∠AON, 其中∠POC 的大小是直射点的纬度, ∠AOD 的大小是A( 或B)
点的纬度, ∠AON 和∠AOD 互为余角。
由此可以得出: 任意一天中, 直射点的纬度值与出现极昼( 极夜) 最大范围的纬度值互余。
具体来说, 若北纬φ度以北出现极昼, 则太阳直射点的纬度为北纬90- φ; 若北纬φ度以北出现极夜, 则太阳直射点的纬度为南纬90-φ。
3.公式法
如果已知某地的正午太阳高度值,利用正午太阳高度的计算公式H=90°- φ- δ( 式中H 为正午太阳高度, φ为当地纬度, 永远取正值, δ为直射点的纬度, 若夏半年取正值, 冬半年取负值) , 就可以计算出此时直射点的地理纬度。
在使用公式时应注意以下
两点: ①已知某地的正午太阳高度,可以根据两地纬度( 直射点的纬度和该地的纬度) 相差多少, 正午太阳高度就差多少的规律, 直接确定该地的纬度或直射点的纬度。
②要注意各地正午太阳高度年变化规律的不同，先判断出该地的纬度, 再进一步确定直射点的纬度。
三、确定太阳直射点的经度
1.计算法
各地都把当地太阳升到一天中最高位置的时刻定为12 点。
直射点的太阳高度为90°，太
阳位于其天顶, 其地方时也是12 点。
依据同一经线上各点地方时相同的特点，计算出地方
时为12 点的经线的经度, 就是直射点的经度。
在计算中, 应该注意下面两个重要点的地方时: 由于赤道终年昼夜等长, 所以赤道上各点都是 6 点日出, 18 点日落, 即赤道与晨线的交点的地方时为6 点, 赤道与昏线的交点为18 点。
2.图示法
当某地的地方时为12 点时, 其太阳高度也达到一天中的最大值, 同时还是白天正午的时刻。
在日照图中,昼半球正中间的经线就是直射点所在的经线———在侧视图中该经线往往位于昼半球的最外侧, 在图 1 中过P 的经线就是直射点所在的经线。
在俯视图中该经线与太阳光线平行或重合。
除春( 秋) 分日外, 晨昏线总是与两条纬线相切, 如图2,
而切点的地方时有两种可能: 或为12 点或为0 点, 可以根据切点所在纬线的昼夜情况进一步判断———若切点所在的纬线位于夜半球, 则该切点的经度就是直射点的经度; 反之, 切点就与直射点正相对, 它们的经度和为180°, 一个为东经, 一个为西经。
3.其它方法
在昼半球, 各地太阳高度角的分布规律是: 以太阳直射点为圆心, 各地的太阳高度角向四周呈同心圆状递减, 因此, 过同心圆圆心的经线就是直射点所在的经线。
另外如下面的描述: 某地的太阳高度达到一年中的最大值, 或物体的影长为一年中的最小值时, 就可以判断出直射点与该地在一条经线上。
确定了直射点的经纬度后。
我们可以进一步确定日期、季节、各地的地方时、昼夜长短及其它地理事物的分布变化情况。