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前年对此有耳闻,去年好奇学习,没有看懂,自觉储备不够。自去年从教开始,接触必修一较多,对地球运动的原理、知识体系开始清楚明朗了,又萌生了学习前文的念头,今日遇之,遂继学,领会其中一二,先附上原文内容(望程特见谅摘录)。
湖北省大冶市第一中学 程良安
由太阳周日视运动规律易知,当太阳直射北半球时,全球太阳东北升西北落,北半球日出时间(地方时)早于6:00。同理,当太阳直射南半球时,全球太阳东南升西南落,南半球日出时间(地方时)早于6:00。
地方时6:00的太阳方位自然成为一个人们关注而又困惑的问题。
由于太阳直射赤道时,全球太阳正东升正西落,且各地日出时间均为地方时6:00,不少人错误地认为,夏半年,在地方时6:00,太阳刚好由东北(或东南)运行到正东位置。
果真如此吗?
......
二、地方时6:00时太阳方位的定量计算
以北半球温带地区夏半年情况为例。
去掉图1中二分日视运动轨迹,如图4,连接OB,作O1在地平面上垂直投影O2,作W1在地平面上的重直投影W1a,连接OW1a。∠WOW1a即为地方时18时的太阳方位角,此角与地方时6时太阳方位角大小相等。
设天球半径为R,δ为太阳直射点的纬度,φ为观察点的纬度。
由几何关系易知:∠WOW1a=∠OW1aO2
在直角三角形OO2W1a中,tan∠OW1aO2=OO2/O2W1a …①
在直角三角形OO1O2中,OO2=OO1cosφ …②
在直角三角形OO1B中,OO1=OBsinδ=Rsinδ …③
E1W1平等于地平面,O2为O1在地平面上垂直投影,W1a为W1在地平面上的重直投影,故有:O2W1a=O1W1=O1B=Rcosδ … ④
由①②③④得:
tan∠WOW1a=tanδcosφ
∴地方时18时太阳方位为,西偏北arctan(tanδcosφ)
同理:地方时6时太阳方位为,东偏北arctan(tanδcosφ)。
同理:冬半年,地方时6时,太阳方位为东偏南arctan(tanδcosφ),地方时18时,太阳方位为西偏南arctan(tanδcosφ)。
特殊情况:
(1)二分日,δ=0°,tanδ=0,arctan(tanδcosφ)=0,地方时6时和18时太阳分别位于正东和正西。
(2)赤道地区,任何日期,φ=0°,cosφ=1,arctan(tanδcosφ)=δ, 地方时6时(日出)和18时(日落)太阳方位角等于直射点的纬度。
我的心得:建立在众多假设前提下,尤其基于太阳视运动速度均匀,日出日落时刻与正午间隔相等(日出日落与W/E方位角度数相同),从而构建众多的Rt△,将本图中的日落偏角∠W1aOW的三角函数tan值(=内错角∠OWW1a);用当地纬度φ、太阳视运动赤纬δ表示出来,并落实到OO1所在的Rt△OO2O1和Rt△OO1B中,都用OO1表示OO2和O1B(=O1W1=O2W1a)这两个Rt△中;角度∠O1OO2刚好是仰极高度φ,∠OBO1是太阳的赤纬δ(可联系北极星(天北极)与天赤道关系确定)。
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