1、詳談“日影”問題四川 徐廣元一. 日影朝向（一）分布規(guī)律1. 日影朝向始終在觀測者所見太陽方位的相反方向。2. 正午日影的朝向取決于太陽直射點(diǎn)的位置。太陽直射點(diǎn)以北的地區(qū)正午日影朝向正北，以南的地區(qū)朝向正南（極點(diǎn)除外，極夜地區(qū)正午無日影）。不同地區(qū)分布如下：（1）回歸線以外的地區(qū)（極點(diǎn)除外）：北回歸線以北地區(qū)，一年中正午日影都朝向正北。南回歸線以南地區(qū)，一年中正午日影都朝向正南。（2）回歸線之間的地區(qū)：太陽直射地區(qū)，正午日影縮為零（或正午日影與物體重合）。赤道上一年中正午日影大約半年朝向正北，半年朝向正南。赤道到北回歸線之間的地區(qū)，一年中正午日影朝向正北的時(shí)間多于朝向正南的時(shí)間；赤道到南回歸線

2、之間的地區(qū)，一年中正午日影朝向正北的時(shí)間少于朝向正南的時(shí)間。（3）極點(diǎn)：北極點(diǎn)極晝期正午日影都朝向正南，南極點(diǎn)極晝期正午日影都朝向正北。3. 日出日落時(shí)的日影朝向（1）太陽直射北半球時(shí)：無論南北半球，日出時(shí)的影子都朝向西南方，日落時(shí)的影子都朝向東南方。（2）太陽直射南半球時(shí)：無論南北半球，日出時(shí)的影子都朝向西北方，日落時(shí)的影子都朝向東北方。（3）太陽直射赤道時(shí)：全球各地日出時(shí)的影子都朝向正西方，日落時(shí)的影子都朝向正東方。（二）應(yīng)用意義1. 據(jù)日出、日落時(shí)日影的朝向，推知太陽直射半球若日出時(shí)物體的影子朝向西南方，日落時(shí)物體的影子朝向東南方，則說明太陽直射北半球；若日出時(shí)物體的影子朝向西北方，日落

3、時(shí)物體的影子朝向東北方，則說明太陽直射南半球；若日出時(shí)物體的影子朝向正西方，日落時(shí)物體的影子朝向正東方，則說明太陽直射赤道。2. 據(jù)一天中日影朝向情況，推測當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)日影朝向正北或正南時(shí)，當(dāng)?shù)氐牡胤綍r(shí)為12時(shí)。3. 據(jù)正午日影的朝向，推測觀測點(diǎn)所在半球及大體緯度位置（1）一年中在有白晝的時(shí)期，正午日影始終朝向正北方，則該地位于北回歸線以北地區(qū)（北極點(diǎn)除外）或南極點(diǎn)。（2）一年中在有白晝的時(shí)期，正午日影始終朝向正南方，則該地位于南回歸線以南地區(qū)（南極點(diǎn)除外）或北極點(diǎn)。（3）一年中正午日影一段時(shí)間朝向正南方，一段時(shí)間朝向正北方，則該地在南北回歸線之間。二. 日影長短變化（一）變化規(guī)律1. 一天中，

4、日出、日落時(shí)的日影最長，正午時(shí)的日影最短。2. 一年中，6月22日南半球有白晝期的地區(qū)正午日影達(dá)全年最長，北回歸線及其以北地區(qū)達(dá)全年最短。12月22日北半球有白晝期的地區(qū)正午日影達(dá)全年最長，南回歸線及其以南地區(qū)達(dá)全年最短。回歸線之間的地區(qū)，太陽直射時(shí)，正午日影縮為零（或正午日影與物體重合），達(dá)全年最短。（二）應(yīng)用意義1. 據(jù)一天中日影長短情況，推測觀測點(diǎn)的地方時(shí)如：日影達(dá)一天中最短時(shí)，當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)為12時(shí)。2. 據(jù)一年中正午日影長短情況，推測觀測點(diǎn)所在半球、季節(jié)等。（1）6月22日正午日影達(dá)全年最長，該地在南半球，為冬季；達(dá)全年最短，該地在北回歸線及其以北地區(qū)，為夏季。（2）12月22日正午日影

5、達(dá)全年最長，該地在北半球，為冬季；達(dá)全年最短，該地在南回歸線及其以南地區(qū)，為夏季。（3）非二至日正午日影縮為零（或日影與物體重合），該地在南北回歸線之間，太陽直射該地。（4）正午日影達(dá)全年最長，則該地處于冬季，且該日為該地所在半球的冬至節(jié)氣。正午日影達(dá)全年最短（不為零），則該地處于夏季，且該日為該地所在半球的夏至節(jié)氣。如何判斷日出日落的方位太陽東升西落是地球自西向東自轉(zhuǎn)的反映，太陽的這種視運(yùn)動(dòng)不僅反映出地球自轉(zhuǎn)的方向。同時(shí)還反映出地球自轉(zhuǎn)的速度，即地球每小時(shí)向東自轉(zhuǎn)15°，那么站在地球上的觀測者看到太陽東升西落的角速度也是每小時(shí)15°。但是，嚴(yán)格說來，籠統(tǒng)地認(rèn)為太陽東升西落

6、是不準(zhǔn)確的。由于黃赤交角的存在，導(dǎo)致了太陽直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)。直射點(diǎn)位置的變化，使得我們在不同季節(jié)看到的太陽日出、日落的方位并不相同，那么世界各地日出日落方位的變化有什么規(guī)律呢？下面我們就利用日照圖來分析這個(gè)問題。按太陽直射點(diǎn)的位置，分三種情況來進(jìn)行討論。一、太陽直射赤道我們知道在晨線上看到的是日出，在昏線上看到的是日落。在上圖中，選任意一點(diǎn)A，我們來分析一下A地日出日落的方位。因?yàn)榫暥认嗤牡胤剑粘鋈章涞姆轿灰蚕嗤晕覀兪紫茸鞒鲞^A地的緯線，找到該緯線與晨線的交點(diǎn)B、與昏線的交點(diǎn)B"。只要得出太陽光線相對于B地的方向，就可知道A地日出的方位；只要得出太陽光線相對于B"

7、地的方向，就可知道A地日落的方位。顯然，相對于B地而言，太陽光線來自正東方向，所以在A地太陽從正東方向升起；相對于B"地而言，太陽光線來自正西方向，所以在A地太陽從正西方向落下。由此可得出規(guī)律一：春秋二分日，全球各地的日出日落方位除了南北兩極點(diǎn)外均為從正東方向升起、從正西方向落下。二、太陽直射北半球我們討論一下任意一點(diǎn)C地的日出日落方位，作出過C地的緯線，找出該緯線與晨線的交點(diǎn)D、與昏線的交點(diǎn)D"，顯然太陽光線相對于D地來說來自東北方向；相對于D"地來說來自西北方向，所以，在C地太陽從東北方向升起，從西北方向落下。由此可得出規(guī)律二：太陽直射北半球時(shí)，全球各地除了極

8、晝、極夜地區(qū)以外，太陽都是從東北方向升起、從西北方向落下，而且太陽直射點(diǎn)的緯度越接近北回歸線，各地日出、日落的方位就越偏北；緯度越高的地方日出日落的方位也越偏北。三、太陽直射南半球在上圖中找任意一點(diǎn)E，用上述同樣的方法，可以看到，E地日出的方向是東南，日落的方向是西南。由此可得出規(guī)律三：太陽直射南半球時(shí)，全球各地除了極晝、極夜地區(qū)以外，太陽都是從東南方向升起，從西南方向落下，而且太陽直射點(diǎn)的緯度越接近南回歸線，各地日出、日落的方位就越偏南；緯度越高的地方日出日落的方位也越偏南。由上述分析可以看出，各地日出日落的方位，既取決于太陽直射點(diǎn)的緯度位置，又與當(dāng)?shù)氐木暥任恢糜嘘P(guān)。太陽直射點(diǎn)的緯度位置決定了各地的日出日落方位是偏南還是偏北，以及偏南或偏北的程度。不難看出，在同一天，在全