太阳高度和时间的计算

专题一:太阳光照图的判读与时间计算分析

【难点点拨】：

日照图也叫光照图，即太阳光线照射在地球表面所形成的白昼和黑夜的分布图形。在日照图上通常涉及下列问题： 1．判断半球及地球自转方向：

(1)东西半球： 20°W和160°E两条经线把地球分为东西两半球。

(2)南北半球：北极上空看地球逆时针方向自转，南极上空看地球顺时针方向自转。 2．画晨昏线或太阳光线：晨昏线与太阳光线相互垂直。

3．确定太阳直射点的位置：太阳直射点的位臵就是太阳直射点的纬度和经度。

(1)纬度位臵：一般有三种情况，即太阳直射在北回归线、南回归线和赤道上，判断的依据是观察极圈内的昼夜状况。

（2）经度位臵：太阳直射点位于地方时12点所在的经线上。

4．日期、节气(季节)：由日照图确定日期和节气(季节)，日期主要有四种：太阳直射北回归线时，日期为6月22日前后；太阳直射赤道时，日期为9月23日或3月21日前后；太阳直射南回归线时，日期为12月22日前后。北半球对应的节气依次是夏至、秋分或春分、冬至；季节是夏季、秋季或春季、冬季，此处应注意节气和季节的区别。判断推理的过程是：由极圈内的昼夜状况到太阳直射点的纬度再到日期节气(季节)。 5．太阳高度的分布规律：

(1)太阳直射点上的太阳高度为90°，晨昏线上的太阳高度等于0，昼半球的太阳高度大于0，夜半球的太阳高度小于0。 (2)正午太阳高度的分布规律：

一是纬度分布规律：同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南北两侧递减，如夏至日太阳直射在北回归线上，正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减；

二是季节分布规律：夏至北回归线及其以北各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值；冬至日南回归线及其以南各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值。

(3)正午太阳高度角的计算：首先要明确两个纬度：太阳直射点的纬度和所求地的纬度，根据以下公式计算：某地正午太阳高度等于90°—(太阳直射点和该地间的纬度差(或纬度和)，可用线段法分析计算)。 6．昼夜长短的分布、变化规律：

以北半球为例，夏至日太阳直射北回归线，北半球昼最长，夜最短；冬至日太阳直射南回归线，北半球昼最短，夜最长；春分日(秋分日)太阳直射赤道，全球昼夜等长。同时还要分清回答昼夜状况还是昼夜变化趋势，这就注意以下规律：太阳直射点在哪个半球(南、北半球)，哪个半球昼长于夜；太阳直射点向哪方(南方、北方)移动，哪个半球昼变长夜变短。

7．判断晨线(黎明)或昏线(黄昏)：

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先明确图中给出的地球自转的方向和太阳光线的方向，若地球自转方向向着太阳光线，此半球的晨昏线部分为晨线；若地球自转方向背向太阳光线，此半球的晨昏线部分为昏线。 8．日出、日落：

(1)晨线上的各地同时日出，昏线上的各地同时日落。

（2）根据某地昼夜长短计算日出日落时刻，先计算出该地昼长的时间，然后以正午12时为起点，减去昼长时间的1／2就是日出时间，加上昼长时间的1／2就是日落时间。 9．判断相对方向：

经线指示南北，向着北极是北方，向着南极就是南方；纬线指示东西，即左西右东。 10．地球自转、公转的速度：

(1)自转：自转的角速度各地相同，线速度由赤道向两极递减，两极无角速度无线速度。(2)公转：夏至日速度较慢且还在变慢，冬至日速度较快且还在加快，因为地球公转，7月初经过远日点时速度最慢，1月初经过近日点时速度最快。 11．计算区时、地方时、日界线：

明确太阳直射点的地方时为12时，晨线与赤道交点的地方时为6时，昏线与赤道交点的地方时为18时，经度相差15°，地方时相差1小时，经度相差1°，地方时相差4分钟。再结合图中给出的经度信息，可计算区时。日界线是两条，分别是180°和0时经线。 12．计算昼夜长短：

计算某地的昼夜长短，首先应明确过该点的纬线圈在昼夜半球上各跨了多少经度，按每隔15°为1小时可计算出昼夜长短。

●●● 由于观察的角度和位置不同，日照图种类众多，大致可分为公转位置图、侧视图、俯视图、平面图、坐标图、直观图和变式图。 ☆1.公转位置图：

地球在公转过程中，地轴的空间指向和黄赤交角的大小，在一定时期内可以看作是不变的,同时地球自转和公转的方向一致，由于观察的角度不同，公转位臵图有多种变化。 读这类图型的关键是看三点：一是自转和公转要一致，二是逆时针转为北极上空的俯视图，顺时针转为南极上空的俯视图，三是近日点时，太阳直射在南半球，远日点时，太阳直射在北半球。

如下图中，A点位于近日点附近，太阳直射点应位于南半球，图中画出赤道，便可看出太阳直射在南半球，按节气划分，A点为北半球冬至日（12月22日），B点为北半球的春分（3月21日），C点为北半球夏至日（6月22日），D点为北半球的秋分日（9月23日）。

☆2. 侧视图：

首先从地球自转运动的方向与经度数字来判断南、北极。

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其次，观察南北极地区的极昼和极夜情况，整个北极圈内为极昼时（整个南极圈内为极夜），太阳直射在北回归线，日期为6月22日，反之，整个南极圈内为极昼时（整个北极圈内为极夜），太阳直射在南回归线，日期为12月22日。晨昏线和经线重合时，太阳直射在赤道上，日期为3月21日或9月23日。如果北极圈内部分地区极昼（南极圈内部分地区极夜），则太阳的直射点位于赤道和北回归线之间。

☆3. 俯视图：

首先根据自转方向判断南北极点，俯视图圆心为北极点或南极点，最外的大圆为赤道，如果自转方向是逆时针的，则圆心为北极点，如果自转方向是是顺时针，则圆心是南极点，也可根据经度判断地球自转方向，向东度数越来越大为东经，反之为西经。

其次，观察南北极地区的极昼和极夜情况，整个北极圈内为极昼时（整个南极圈内为极夜），太阳直射在北回归线，日期为6月22日，反之，整个南极圈内为极昼时（整个北极圈内为极夜），太阳直射在南回归线，日期为12月22日。晨昏线和经线重合时，太阳直射在赤道上，日期为3月21日或9月23日。如果北极圈内部分地区极昼（南极圈内部分地区极夜），则太阳的直射点位于赤道和北回归线之间；如果北极圈内部分地区极夜（南极圈内部分地区极昼），则太阳的直射点位于赤道和南回归线之间。

☆4. 矩形投影图：

矩形投影图将南北两极放大到与赤道一样长，这种投影图与实际情况相比有很大的变形，纬度越高变形越大。

主要靠晨昏线和极圈以内的极昼极夜及赤道上昼夜平分且日出、日落时间分别为6时和1 8时等情况来判断。

如下图，AB线为晨线，BC线为昏线，ABC晨昏线与北极圈 相切，所以此图为夏至日（北半球）的平面日照图。AB线以东为白昼，BC线以西为黑夜，北极圈以北为极昼，南极圈以南为极夜。

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☆5．坐标图：

坐标图一般用时间、太阳高度作为横、纵坐标。读图时注意以下二点：

①由日出时间和日落时间算出昼长，若昼长小于12小时，说明该地处于冬半年，若昼长等于12小时，说明太阳直射赤道或该地位于赤道上，若昼长大于12，说明该地位于夏半年。若昼长等于24小时，说明该地极昼。

②太阳高度最大时，说明该地地方时是12小时，若太阳高度等于90°，说明该地有太阳直射现象，若该地24小时都有太阳高度，说明该地有极昼现象。

如上图中，杭州日出时间是5点，日落时间是19点，昼长是14小时，说明该地处于夏半年，杭州太阳高度最大时，为北京时间12点，说明杭州经度是东经120°，甲地在北京时间22时，太阳高度达到最大，说明此时该地地方时为12时。 ☆6．直观图：

图中的已知条件可能有：方位、正午时太阳高度、日出角度等。读此类图要注意两点： ①若正东日出、正西日落，说明太阳直射在赤道。北回归线以北（除北极外）正午时的太阳总是在南方的天空，南回归线以南（除南极外）正午时的太阳总是在北方的天空，北极点上空的太阳总在南方的天空，南极相反。

②若太阳在地平圈以上运行的时间短于在地平圈以下的时间，说明该地处于冬半年，反之，说明位于夏半年。

如下图为北半球某地太阳运行图，从图中可以看出太阳在地平圈以上的运行时间短于在地平圈以下的时间，说明太阳直射在南半球，日落点和正东、正西连线的交角为20°，

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