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1、太阳直射点在地表的移动轨迹示意图(经度方向)
在不同的教学资料中,常出现关于这张图的不同画法,最常见的画法如图1所示;陈保钢老师在《对“太阳直射点移动规律示意图”的再思考》一文中提出如图2所示的画法;2014年江苏省地理高考试卷中出现了另一种表示方式如图3。同一内容,却呈现在图上的太阳直射点或太阳的移动方向各不相同。
对比图1和图2可知,两图中太阳直射点在地表的移动方向,在南北方向上一致,即夏至日最北,太阳直射在北回归线上;冬至日最南,太阳直射在南回归线上。其差异表现在移动的东西方向上。
陈保钢认为,太阳直射点在地表的移动轨迹不仅要考虑地球公转的影响,同时也应考虑地球自转的影响。相对于地球自西向东的自转运动,太阳直射点在地球表面表现为自东向西的移动。由此得出太阳直射点一年中在地表移动的轨迹如图2所示。
图3中标有“天赤道”,也就是说,这张图描述的是太阳在天球黄道上的移动轨迹,它是以类似“星空图”的方式来呈现的。而我们知道,在星空图上,其东西方位是左东右西。所以,图3和图1是相互对应的。
事实上,从图9也可看出,随着地球绕日公转,地球位置从E1到E3时,太阳在天球上的位置从S1移到S3其运动方向是向东的。
2太阳直射点在地表的移动轨迹示意图(纬度方向)
图丨太阳直射点在地表年运动轨迹(纬度方向)
纵坐标是南北方向,而横坐标只代表了时间。图中箭头只表示太阳直射点年运动南北方向上的变化,只反映了太阳直射点在一年中的回归运动。此图不能说明太阳直射点在东西方向上的移动情况。
太阳直射点是地球表面太阳光入射角度为的地点。任意时刻,太阳光都会直射地球表面的一个点,并且随地球自转,自东向西形成以一天为周期的太阳直射点的运动轨迹。这个轨迹也绕地球一周,但并非一个圆。
图丨太阳直射点的年运动轨迹为一条螺旋曲线
我们通常说,某天太阳直射在某条纬线上,如6月22日太阳直射在北回归线上,实际这一天,太阳直射在北回归线上只是一个瞬间。假设某年夏至时刻是北京时间6月22日16时0分0秒,说明此刻太阳直射点在23°26'N,60°E上,即如图中的A点,之后因地球自转和公转运动,太阳直射点便向西向南运动。当北京时间6月23日16时,太阳又重新直射,不过此时太阳直射的纬度已向南前进了约15'左右,即第二天同一时刻太阳直射点位于A点正南方的B点。由此可见,以一天为周期的直射点的运动轨迹并非一个圆。日复一日,太阳直射点的年运动轨迹为一条螺旋曲线。
一般情况下每天同一时刻,即所在经线为A点12时,太阳均直射在这条经线上,一年中这个直射点的运动轨迹应该是从A-B-C,一直向南的若干个点,冬至那天之后,太阳直射点又转向北。需要说明的是,在上述假设情况下,冬至时刻太阳直射点不在A所在经线上,一年之后,太阳直射点也不会回到A点,因为一个回归年地球并非绕太阳公转360°。
图丨太阳直射点连续移动轨迹为连续的球面螺旋曲线
如果按地球自转360°为一个时间段进行间隔记位的话,从春分日起,地球在公转的同时每自转360°,太阳直射点相对地向东、向北偏移,移至北回归线后,开始向东、向南偏移;移至南回归线后,开始向东、向北偏移,以此往返反复。
太阳直射点在地表连续移动轨迹受到地球自转和公转的共同影响,应当为连续的球面螺旋曲线。
3太阳直射点在地表的移动轨迹示意图(正弦曲线)
太阳直射点移动的轨迹并不是折线而是正弦曲线。天文四季的划分是要使得“立春——立夏——立秋——立冬——立春”四个时间段等长,也就是右图中四段弧长相等。由此可以看出,立秋日太阳直射点并不在赤道与北回归线的中间,而是位于北纬16°20′的位置。
世界最高气温为什么出现在7月份的20°N~30°N而不是其他月份的赤道或其他纬度?根据右图进行解释如下:
以北回归线附近地区为准,夏至前后的一个月时间内有两次直射或接近直射(假定正午太阳高度大于85°),再加上这是一年中白昼最长的时期,地面每天得到的太阳辐射量很大,连续积累值很高,所以气温也很高。再看赤道地区,两次直射被分隔在春分前后与秋分前后,时隔半年,每次直射前后正午太阳高度变化很快,接近直射的时间很短,每天的白昼也不长,地面得到的太阳辐射量及其积累值并不多。因此,虽然3月份和6月份的热赤道也位于赤道附近,但其气温并不很高。
参考文献:
[1]孙德勤.再论“太阳直射点在地表的移动轨迹示意图”[J].中学地理教学参考,2015(11):33-34.
[2]王成勇.太阳直射点在地表的运动轨迹——由一道地理试题想到的[J].中学地理教学参考,2012(04):63-64.
[3]陈保钢.对“太阳直射点移动规律示意图”的再思考[J].中学地理教学参考,2011(11):22.
[4]梁修严.高中地球运动部分太阳直射点移动的教学探索[J].科技创新导报,2017,14(09):189+191.
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