地球绕日运行轨迹示意图:
首先确定地球上的赤道、南北两极、南北回归线。正常情况下,上北下南,赤道与南北两极的连线相垂直。
其次,找到冬至和夏至两日,冬至太阳直射点位于南回归线,夏至位于北回归线。
最后,根据公转的方向和四季更替的顺序,确立春分、秋分的位置。
首先,要让学生知道什么是太阳视运动图,而在讲太阳视运动图之前,要先让学生知道天球这一概念。所谓天球,指以观测者为球心,问外以无限长为半径的球体,在该天球上,我们可以看到任何一个天体的投影,当然太阳的投影也在其中。那么,观测者在地球上看到太阳在天球上的运动,即为太阳的视运动。在太阳视运动图上,我们可以确定一个地方的日出、日落方位,昼夜长短的情况,以及中午时太阳所在天空的方位。
其次,在分析太阳视运动图时,要具体地方具体分析。下面我们以40ºN某地为例来说明一下如何通过太阳视运动图来确定该地的日出、日落方位,昼夜长短情况,及正午时刻太阳所在天空的方位。
以上举例我们发现,直射点在北半球时,40ºN地区日出东北,日落西北,直点在南半球时,40ºN地区日出东南,日落西南,而中午时刻,太阳始终在正南天空。学生们自然就会问教师,是否可以得出以下结论:①只要直射点在北半球,则北半球各地日出东北,日落西北?②北半球各地正午时分太阳始终在正南天空?先来解答第一个问题。如果我们把观测地纬度变为70ºN,则观测地看到的太阳视运动图为:
通过以上分析,我们前面提出的第一个问题的答案应总结为:当直射点在北半球时,全球(除极昼、极夜地区外)日出东北,日落西北(极昼地区太阳正北升起,正北下降。)以此类推,当直射点在南半球时,全球(除极昼,极夜地区外)日出东南,日落西南。(极昼地区太阳正南升起正南下降。)
然后,我们来解答第二个问题,如果我们把观测地纬度改为20ºN,则观测地看到的太阳视运动过程应分别为:
(春、秋分日,太阳直射赤道,太阳正东升起,正西落下,昼夜平分。)
(直射点在0º~20ºN之间,太阳东北升起,西北落下,昼长夜短)
(太阳直射20ºN时,太阳正北升起,正北落下,刚好出现极昼。)
(直射点在20ºN~23º26´N之间,太阳正北升起,正北下降,出现极昼。)
(春秋分日,太阳直射赤道正午时刻太阳在正南天空。)
(直射点在0º~20ºN之间,正午时刻太阳在正南天空。)
通过以上分析,我们前面提出的第二个问题的答案应总结为:北半球北回归线以北地区,正午时刻太阳始终位于正南天空,赤道到北回归线之间的地区,正午时刻,太阳可能位于正北天空(直射点位于观测地以北),也可能位于正南天空(直射点位于观测地以南)。以此类推,南半球南回归线以南地区,正午时刻,太阳始终位于正北天空,赤道到南回归线之间的地区,正午时刻,太阳可能位于正北天空(直射点位于观测地以北),也可能位于正南天空(直射点位于观测地以南)。
太阳视运动轨迹图是以观测点为中心,目视太阳在天球上运行所形成的轨迹示意图。它能直观地反映出某地全年正午太阳高度、昼夜长短的变化,也能反映某地全年日出日落方向的变化。
一、方向的判读——此处通常指地平圈上方向的判读。
二、观测点位于南北半球的判读(1)若正午太阳高度最高时太阳上中天的位置位于观测点之南,则观测点位于北半球; (2)若正午太阳高度最高时太阳。上中天的位置位于观测点之北,则观测点位于南半球。
三、正午太阳高度的判读连接正午时太阳所在位置(即太阳, 上中天的位置)与观测点之间的连线,与南北向连线的夹角,即为观测点所在纬线此日的正午太阳高度(取锐角或直角)。
四、昼夜长短的判读太阳视运动轨迹在地平圈以上弧长的变化,即表示昼长的变化。
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