輕鬆畫出「太陽視運動軌跡」
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所謂的太陽視運動軌跡，簡單的說就是每天太陽東升西落。
你可能馬上會說，每天都這樣啦，有什麼好研究的！
其實，我們普遍存在一個「共識」和一個錯覺。
一個「共識」就是地球自西向東自轉，所以太陽每天東升西落。
而一個「錯覺」就是大家都以為太陽每天都是從正東日出，正西日落。
其實不然。
下圖是以北京周邊地區（40°N）為例的，二分二至日的太陽視運動軌跡圖：
這裡需要說明的是，因為地形、緯度等原因，太陽視運動軌跡圖可能與實際情況之間存在誤差，但不影響總體規律。
從上圖太陽視運動軌跡中我們可以看到：
確實，春分、秋分太陽從正東日出，正西日落。
但，冬至太陽從東南日出，西南日落；夏至太陽從東北日出，西北日落。
這樣的現象是如何發生的呢？
這樣的軌跡圖又是如何畫出來的呢？
今天我希望用比較直觀的方法給大家解釋中間的發生過程和發生原理。
從而讓更多的師生能夠自我輕鬆的畫出研究地區的太陽視運動軌跡圖！
如下圖所示：
從上圖可知，要畫出太陽視運動軌跡圖，我們需要確定日出、日落、正午三個太陽方位以及計算正午太陽高度角。
只要確定了這四個要素，我們基本可以畫出某個地區、某一天的太陽視運動軌跡。
現在，讓我們來逐一突破：
一、日出方位：
在非極晝區，太陽日出方位只有三種可能性——正東方，東北方，東南方。
結合晨線圖和太陽直射點移動規律圖，我們可知日出規律是：
3月21日，9月23日，春分、秋分，太陽從正東日出，早上陽光從正東方照射過來；
3月21日至9月23日，北半球夏半年期間，非極晝區東北日出，早上陽光從東北方照射過來；
9月23日至次年3月21日，北半球冬半年期間，非極晝區東南日出，早上陽光從東南方照射過來。
二、日落方位
在非極晝區，太陽日落方位只有三種可能性，正西方，西北方，西南方
結合昏線圖和太陽直射點移動規律圖，我們可知日落規律是：
3月21日，9月23日，春分秋分，太陽從正西日落，下午陽光從正西方照射過來。
3月21日至9月23日，北半球夏半年期間，非極晝區西北日落，下午陽光從西北方照射過來。
9月23日至次年3月21日，北半球冬半年期間，非極晝區西南日落，下午陽光從西南方照射過來。
當然，不同日子的具體日出方位角、日落方位角與所在緯度有關。
一般而言，緯度越高，日出與日落方位偏離正東和正西方越大。
而極晝區更是偏離正東和正西方90°！
所以，北極圈開始極晝時，太陽並不從東北日出，而是從正北日出；
而南極圈開始極晝時，太陽並不從東南日出，而是從正南日出。
三、正午太陽方位
在非極晝區，太陽正午方位只有三種可能性，正上方，正南方，正北方
如下圖所示：
上圖是以海口（20°N）地區為例，四個不同日子正午太陽方位示意圖，該地區正午太陽光來自三個方位：正上方、正南方、正北方。
大家應該可以看出來，正午太陽方位與太陽直射緯度及所在緯度之間的南北位置關係有關。
如，當地緯度為20°N，3月21日太陽直射在0°，則當地正午太陽方位位於天空正南方。
當然，某些地區，正午太陽光線一年到頭都是從正南側或者正北側斜照過來，大家想想會是什麼樣的地區呢？
四、正午太陽高度角
正午太陽方位的確定除了要確定方向，還要確定正午太陽高度角，當然，這個只需要根據正午太陽高度角公式，就可以輕鬆的計算出來，具體公式如下：
h＝90°－（當地緯度±直射點的緯度）
其中，當地緯度與直射點緯度位於同一半球時用減，不同半球則加。
讀到這裡，估計同學們已經懂得了如何輕鬆畫非極晝區的太陽視運動軌跡圖了。
現在，同學們不妨嘗試畫出以下這個案例的太陽視運動軌跡圖：
地點：20°N
時間：6月22日
又或者嘗試用逆向思維的辦法，猜測出以下非赤道地區的物影變化圖所表示的日子和大概的地區？
推送寫到這裡，不得不提醒各位的是，我們前面只教了大家如何去畫非極晝區的視運動軌
跡圖而已。
而，極晝區的太陽視運動軌跡與非極晝區的太陽視運動軌跡有所不同。
其中，主要表現為日出方位和日落方位。
前文已經提及：
北極圈上及以內地區開始極晝時，太陽並不從東北日出，而是從正北日出；
而當極晝結束時從太陽正北日落。
南極圈開始極晝時，太陽並不從東南日出，而是從正南日出。
而當極晝結束時從太陽正南日落。
以北極晝區為例：
歸納起來，太陽視運動軌跡理想模式如下圖所示：
而極晝區的子夜太陽高度、正午太陽高度、太陽直射點緯度以及該緯線所在緯度之間的具體關係，如以下公式所示：
太陽直射點緯度=（子夜太陽高度+正午太陽高度）/2
該緯度=90度-（正午太陽高度-子夜太陽高度）/2
上圖理想模式分情況而言，北極晝區的太陽視運動軌跡圖大體分成以下三種：
1、極晝開始日（非北極點地區）
2、極晝期間（非北極點地區）
3、北極點極晝期間
從上述三種軌跡圖來看，北極晝區的太陽視運動軌跡圖畫起來其實更容易！
子夜和正午太陽方位已經確定：正北與正南。
只要根據公式算出子午或正午的太陽高度角，視運動軌跡圖輕易搞掂！
現在，根據前文所講，你能告訴我，以上是什麼日子、什麼地區的太陽高度變化示意圖？
不同的內容，不同的題目起到的作用非常不同，像太陽視運動軌跡這樣的知識內容高考未必會考，但是通過學習、通過畫圖可以極大的提高我們的空間想像能力和實際操作能力！
所以，請不要單純去記憶，能想像、能畫圖才是我們本章節內容所需要達到的目的！
感謝你的閱讀
希望給你帶來更多的地理知識
作者：東莞市光明中學 葉金成老師
編輯：葉金成
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