关于日出日落方位的计算与分析

关于太阳视运动日出日落方位探究

四川省成都市武侯高级中学 赵廷权

摘要：太阳在天空中的运动是我们日常生活中最容易观测到的自然现象之一，探究它的运动规律可以培养我们的空间想象力和逻辑思维能力。非极昼地区太阳视运动应抓住三个特殊位置：日出、日落和正午太阳所处位置，通过这三个位置即可绘出一天中太阳视运动路线。高中地理的难点在地球运动，而太阳视运动又是地球运动的难点之一，涉及的内容为解日出日落方位、日影朝向、太阳高度变化等问题提供解题依据。本文将在有关天球系统等地理原理基础之上，运用较为简单的数学方法，计算日出日落方位并进行具体分析。 关键词：太阳视运动 天球 日出日落 方位

日出日落方位的问题，一直广受关注，引起一系列热烈讨论。本文将从认识天球系统开始，运用较为简单的数学方法，对日出日落方位进行具体分析。

一、 天球系统

天球是人类为方便观察天体在天空中的视位置而假想的一个球体。天球的球心是观测者或地心，天球的半径是任意的。地平圈是通过地心，且垂直于当地铅垂线的平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。它把天球分为可见和不可见两部分。地平圈的两极是天顶和天底。天赤道是地球赤道平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。天赤道南北两半球。它的两极叫天北极（P）和天南极（P’），如图1。根据以上关系，还可以得到这样的关系：天顶赤纬=当地纬度=仰极高度。[1] 如图2。

图1 图2

在地球上的观测者看来，整个天球像是在围绕着我们旋转。这种视运动是地球自转的反映。人们感觉不到地球的自转而是感觉到地外的天空，包括全部日月星辰，概无例外地以相反的方向（向西）和相同的周期（1日）运动。这种视运动被叫做天球周日运动。在北半球看来，天球的周日绕转中心是天北极。紧靠天北极有一颗较明亮的恒星，被称为北极星。天体周日运动行经的路线叫周日圈。天体的周日圈，就是它所在的那条赤纬圈，与天赤道平行。[2] 太阳的周日视运动就是这样的情况。并且，由于黄赤交角的存在，以一年为周期，太阳行经路线圈在23°26′N—23°26′S间作回归运动，如图3。同时，根据图2还可以得出，纬度不同，则当地地平圈与天赤道的交角则不同，那么同一天，不同纬度地 1