太阳周日视运动日出日落方位和日影问题.doc

太阳的周日视运动及日影问题
一、正午太阳方位规律：
①正午时太阳方位：只能是正北、正南或头顶。
②23°26′N以北： 正午太阳始终位于正南天空 ；[23°26′N在夏至日正午太阳位于头顶]
23°26′S以南： 正午太阳始终位于正北天空。
[23°26′S在冬至日正午太阳位于头顶]如右图：
二、日出日落方位规律：
③二分日，全球各地（除南北极点外）均正东日出、正西日落， 如下图左；二分日太阳视运动（北半球中纬度40°N为例），如下图右。

④3月21日—9月23日：太阳直射北半球时；各地（极昼极夜区除外）东北日出、西北日落； 极昼地区，正北日出，正北日落；[点北北升落]，如下图左；夏至日太阳视运动（北半球中纬度40°N为例）如下图右。

⑤9月23日—3月21日：太阳直射南半球； 各地（极昼极夜地区除外）东南日出、西南日落； 极昼地区，太阳正南升，正南落。[点南南升落]，如下图左；冬至日太阳视运动（北半球中纬度40°N为例）如下图右。

⑥北半球昼切点所在纬线（极昼圈）上的日出日落（北半球为例）：正午太阳位于正南，日出日落在正北方的地平面上。 （在第④点规律中：即北半球极昼区正北日出正北日落）
假设太阳直射点纬度α°N， 则昼切点（下图左中标注出来的点）纬度为90°-α 。
H正午=90°-纬度差 =90°-[（90°-α）-α]=2α （昼切点所在纬线上所有的点正午太阳高度等于该日太阳直射点纬度的2倍）
H子夜=0 （昼切点所在纬线上所有的点0点时太阳高度为0°）
下图左，M点示意昼切点处于0点（即子夜），N点示意昼切点处于12点（即正午）；下图右示意昼切点及所在纬线圈上的点在该日太阳视运动轨迹，其中的角度即为昼切点正午太阳高度H正午。

⑦极昼圈到极点的日出日落（北半球为例）：正午太阳位于正南，子夜太阳在正北方的地平面以上。 （在第④点规律中：即北半球极昼区正北日出正北日落）[极昼圈到极点之间严格意义上说没有日出日落，因为一天中各个时刻太阳都在地平面上以上，一般认为太阳在一天中最低的时刻即地方时是0点时是日落同时也是日出]
假设该日太阳直射点纬度α°N， 该点纬度点纬度θ°N ；
H正午=90°-纬度差=90°-（θ-α）[M点和N点所在纬线上所有的点正午太阳高度等于90°-（θ-α）]
H子夜=θ-（90°-α）（H子夜即M点所在纬线上所有的点0点时太阳高度，等于M点所在纬线与昼切点的纬度差）
H正午+H子夜=2α （即M点及和M同纬度的点12点时的太阳高度和0点时的太阳高度之和等于太阳直射点纬度的2倍）

⑧极点的日出日落（北半球为例）：极点的周日视运动圈与地平面平行，其太阳高度一天不变，大小与直射点纬度相同。H极点=2α（α是太阳直射点的纬度）

三、日出日落时太阳的方位及日影：（北半球为例）
太阳在一天中不同时刻的位置：
二分日：正东→东南→正南→西南→正西
夏至日：东北→正东→东南→正南→西南→正西→西北
冬至日：东南→正南→西南→正西
日影的方位与太阳直射点的日影方位相反，且太阳高度大的时候日影长，太阳高度小的时候日影短；一天中最长日影在日出和日落，最短日影在中午（地方时12点）。
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