地球运动知识整合及规律总结
作者:韩振东 更新日期:2007-11-14 点击数: 等级:
一、日照图判读的基本步骤和技巧
1.确定南北极(或南北方向),判断南北半球。
2.根据经纬线与晨昏线的几何关系,判断直射点的纬度或节气。
(1)若晨昏线与经线重合(或与纬线垂直),则此时为春分日或秋分日,太阳直射赤道。
(2)若晨昏线与某一纬线相切,如相切于70°S,且70°S以南出现极昼,则太阳直射点的纬度为20°S;若与晨昏线相切的纬线为极圈,则太阳直射点的纬度为23°26′,此时为二至日。
3.时间计算的切入点:
(1)根据晨昏线与赤道的交点:晨线与赤道交点所在经线的地方时为6时,昏线与赤道交点所在经线的地方时为18时。
(2)根据昼半球和夜半球:平分昼半球的经线的地方时为12时,平分夜半球的经线的地方时为0时或24时。
(3)根据太阳直射点:太阳直射点所在经线的地方时为12时,与正午经线相对的另一经线的地方时为O时或24时。
(4)晨昏线与纬线圈相切的经线的地方时为12时或24时。
4.确定太阳直射点的位置(经度和纬度)。
(1)经度位置的确定:
①地方时为12时经线的经度数即为太阳直射点的经度;
②平分昼半球经线的经度数即为太阳直射点的经度。
由以上可知,图1各图中太阳直射点所对应的经线为M经线,M经线的经度即为太阳直射点的经度。
(2)纬度位置的确定:
①根据二分二至等特殊节气来确定:夏至日太阳直射北回归线,太阳直射点的纬度为23°26′N;冬至日太阳直射南回归线,太阳直射点的纬度为23°26′S;春秋分太阳直射赤道,太阳直射点的纬度为0°。
②根据极昼极夜的范围来确定:太阳直射纬度与极昼极夜范围的最低纬度互余,如:若此时70°N以北是极昼现象,则此时太阳直射20°N;若此时70°N以北是极夜现象,则此时太阳直射20°S。
二、正午太阳高度的时空分布规律
1.正午太阳高度的形成:如图2所示。
2.正午太阳高度计算公式推导:
H=90°-∠B
=90°-∠AOB
=90°-(∠COB-∠COA)
=90°-纬度差(即所求点和直射点之间的纬度差,同半球相减,异半球相加)
3.正午太阳高度的时空变化规律。
(1)正午太阳高度的空间变化规律
全球正午太阳高度的纬度变化规律:从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减;离直射点距离越近(纬度差越小),正午太阳高度越大,反之越小。下面结合图3,看一下北半球二分二至日正午太阳高度的变化情况。
①夏至日:正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减。如图3中D折线所示。
②冬至日:正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减。如图3中C折线所示。
③春秋分日:正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。如图3中E折线所示。
(2)正午太阳高度的年变化规律
①回归线之间的地区:正午太阳高度最大值为90°,全年有两次太阳直射现象,即一年中有两个正午太阳高度最大值。如图4中A。
②回归线上:正午太阳高度的最大值为90°,全年有一次太阳直射现象,即一年中有一个正午太阳高度最大值。如图4中B。
③回归线至极点之间的地区:正午太阳高度最大值小于90°,全年没有太阳直射现象。一年中有一个正午太阳高度最大值。如图4中C。
④北回归线及其以北的纬度带:每年夏至日(6月22日)正午太阳高度达一年最大值,冬至日(12月22日)正午太阳高度达一年最小值。
⑤南回归线及其以南的纬度带:每年冬至日正午太阳高度达一年最大值,夏至日正午太阳高度达一年最小值。
(3)太阳高度的日变化规律
①极点地区:在极昼期间,极点上的太阳高度在一天之内是没有变化的,其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度。(如图5A)
②非极点地区:非极点地区的太阳高度在一日内是有变化的。一天之内有一个最大值,即当地的正午太阳高度。(如图5B)
③从全球范围看:太阳直射点上,太阳高度角为90°;从直射点开始,太阳高度向四周降低,呈同心圆分布;晨昏线上太阳高度为0°。例如太阳直射在15°N、60°W时,太阳高度的分布如图6所示。
4.正午太阳高度(H)的应用。
(1)正午太阳高度分布的变形图。
(2)利用正午太阳高度计算垂直物体的日影:cotH=影长/物体长度。
(3)太阳能热水器的安装倾角等于纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。
(4)南北半球中纬度地区楼房间隔L和采光问题:
①L=楼高×cotH(H即当地全年最小的正午太阳高度角。如图7所不。
②在楼房布局时建议采用东北一西南走向或西北一东南走向。
(5)有前檐的窗户与房顶之间距离L的设定:L=前檐长度×tanH。
5.影子问题。
(1)影子的朝向与光源的方向相反。
(2)太阳高度越大,影子越短;反之,越
1.确定南北极(或南北方向),判断南北半球。
2.根据经纬线与晨昏线的几何关系,判断直射点的纬度或节气。
(1)若晨昏线与经线重合(或与纬线垂直),则此时为春分日或秋分日,太阳直射赤道。
(2)若晨昏线与某一纬线相切,如相切于70°S,且70°S以南出现极昼,则太阳直射点的纬度为20°S;若与晨昏线相切的纬线为极圈,则太阳直射点的纬度为23°26′,此时为二至日。
3.时间计算的切入点:
(1)根据晨昏线与赤道的交点:晨线与赤道交点所在经线的地方时为6时,昏线与赤道交点所在经线的地方时为18时。
(2)根据昼半球和夜半球:平分昼半球的经线的地方时为12时,平分夜半球的经线的地方时为0时或24时。
(3)根据太阳直射点:太阳直射点所在经线的地方时为12时,与正午经线相对的另一经线的地方时为O时或24时。
(4)晨昏线与纬线圈相切的经线的地方时为12时或24时。
4.确定太阳直射点的位置(经度和纬度)。
(1)经度位置的确定:
①地方时为12时经线的经度数即为太阳直射点的经度;
②平分昼半球经线的经度数即为太阳直射点的经度。
由以上可知,图1各图中太阳直射点所对应的经线为M经线,M经线的经度即为太阳直射点的经度。
(2)纬度位置的确定:
①根据二分二至等特殊节气来确定:夏至日太阳直射北回归线,太阳直射点的纬度为23°26′N;冬至日太阳直射南回归线,太阳直射点的纬度为23°26′S;春秋分太阳直射赤道,太阳直射点的纬度为0°。
②根据极昼极夜的范围来确定:太阳直射纬度与极昼极夜范围的最低纬度互余,如:若此时70°N以北是极昼现象,则此时太阳直射20°N;若此时70°N以北是极夜现象,则此时太阳直射20°S。
二、正午太阳高度的时空分布规律
1.正午太阳高度的形成:如图2所示。
2.正午太阳高度计算公式推导:
H=90°-∠B
=90°-∠AOB
=90°-(∠COB-∠COA)
=90°-纬度差(即所求点和直射点之间的纬度差,同半球相减,异半球相加)
3.正午太阳高度的时空变化规律。
(1)正午太阳高度的空间变化规律
全球正午太阳高度的纬度变化规律:从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减;离直射点距离越近(纬度差越小),正午太阳高度越大,反之越小。下面结合图3,看一下北半球二分二至日正午太阳高度的变化情况。
①夏至日:正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减。如图3中D折线所示。
②冬至日:正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减。如图3中C折线所示。
③春秋分日:正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。如图3中E折线所示。
(2)正午太阳高度的年变化规律
①回归线之间的地区:正午太阳高度最大值为90°,全年有两次太阳直射现象,即一年中有两个正午太阳高度最大值。如图4中A。
②回归线上:正午太阳高度的最大值为90°,全年有一次太阳直射现象,即一年中有一个正午太阳高度最大值。如图4中B。
③回归线至极点之间的地区:正午太阳高度最大值小于90°,全年没有太阳直射现象。一年中有一个正午太阳高度最大值。如图4中C。
④北回归线及其以北的纬度带:每年夏至日(6月22日)正午太阳高度达一年最大值,冬至日(12月22日)正午太阳高度达一年最小值。
⑤南回归线及其以南的纬度带:每年冬至日正午太阳高度达一年最大值,夏至日正午太阳高度达一年最小值。
(3)太阳高度的日变化规律
①极点地区:在极昼期间,极点上的太阳高度在一天之内是没有变化的,其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度。(如图5A)
②非极点地区:非极点地区的太阳高度在一日内是有变化的。一天之内有一个最大值,即当地的正午太阳高度。(如图5B)
③从全球范围看:太阳直射点上,太阳高度角为90°;从直射点开始,太阳高度向四周降低,呈同心圆分布;晨昏线上太阳高度为0°。例如太阳直射在15°N、60°W时,太阳高度的分布如图6所示。
4.正午太阳高度(H)的应用。
(1)正午太阳高度分布的变形图。
(2)利用正午太阳高度计算垂直物体的日影:cotH=影长/物体长度。
(3)太阳能热水器的安装倾角等于纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。
(4)南北半球中纬度地区楼房间隔L和采光问题:
①L=楼高×cotH(H即当地全年最小的正午太阳高度角。如图7所不。
②在楼房布局时建议采用东北一西南走向或西北一东南走向。
(5)有前檐的窗户与房顶之间距离L的设定:L=前檐长度×tanH。
5.影子问题。
(1)影子的朝向与光源的方向相反。
(2)太阳高度越大,影子越短;反之,越




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