作者:前行 | 排版:杳杳
今天先来做个判断题,下面说法你认为正确吗?
对于任意地点,该地地方时6:00,太阳都位于天空的正东方向。
图 | 40°N春分日地方时6时太阳方位我们知道春秋二分,当太阳直射赤道时,全球昼夜平分,日出正东,日落正西。(注:极点除外,北极只有正南方向;南极只有正北方向。)
部分同学可能会因此认为"无论何日何地,地方时6时太阳皆位于天空的正东方向”。
今天,我们通过2023年山东高考卷的第14题来探讨一下这种说法是否正确。
01
真题回顾
(2023年山东卷 14题)某文化广场(37°N,105°E)上的十二生肖石像均匀排列成圆形,生肖鼠位于正北方,小明在圆中心竖立一根细杆,以观察太阳周日视运动变化。图5示意夏至日两个时刻的杆影指向。据此完成14~15题。
14. 该地夏至日地方时16:00时,杆影指向:
A. 生肖虎 B. 生肖虎与兔之间
C. 生肖兔 D. 生肖兔与龙之间
该地经度为105°E,其地方时比北京时间迟一个小时。
因此可推出,该地夏至日地方时16:00时,杆影指向生肖兔与龙之间,答案选择D。
02
疑点剖析
解析完这道题,我们会发现“任意地点,地方时6:00,太阳位于该地的正东方位”,这个说法并不正确。
题目中提到的地区(37°N,105°E),太阳位于正东方向时,杆影指向正西,此刻的地方时为8:20,而不是当地地方时6:00。
我们利用Sunrisecn软件分别模拟赤道地区、30°N、60°N三个地区二分日、夏至日、冬至日地方时6:00的太阳方位。发现:
➢ 二分日地方时6:00,在赤道地区、30°N、60°N三个地区,太阳均位于正东方向。
➢ 夏至日地方时6:00,在赤道地区、30°N、60°N三个地区,太阳均位于东北方向。
➢ 冬至日地方时6:00,在赤道地区、30°N、60°N三个地区,太阳均位于东南方向。
再来研究下面两个表格,发现:
➢ 夏至日,不同的纬度地区,地方时6:00太阳均不位于正东方向(对于北极点而言,只有正南一个方向)。
➢ 10°N地区,除二分日外,其他日期,地方时6:00太阳均不位于正东方向。
可见,"地方时6:00,太阳位于正东方位"这个结论,只有在春分日和秋分日,除极点以外的地区才适用。
03
规律总结
现在我们对这个规律加以完善,在除极点以外的地区:
➢ 有且只有二分日时,太阳直射赤道,全球昼夜平分,日出(地方时6:00)正东,日落(地方时18:00)正西。
➢ 3.21-9.23(不包括二分日),北半球昼长夜短,地方时6:00太阳位于东北方;南半球昼短夜长,地方时6:00太阳还未升起,位于东北方(地下)。
➢ 9.23-次年3.21(不包括二分日),北半球昼短夜长,地方时6:00太阳还未升起,位于东南方(地下);南半球昼长夜短,地方时6:00太阳位于东南方。
40°N夏至日(左图)与冬至日(右图)地方时6时太阳方位图 40°S夏至日与冬至日地方时6时太阳方位04
实战运用
根据上述总结,我们来做道最新的模拟题:
我国某地(25°N)中学生于某日做太阳视运动观测,发现该日北京时间12:41太阳高度角最大,为88.5°,日落时间为19:30。据此回答下面几题。
下列城市与该地距离最近的是
A.厦门
B.桂林
C.西安
D.昆明
估测该日北京时间18:41,当地太阳方位为
A.西南
B.正西
C.西北
D.正北
第1题,太阳高度角最大应该为当地正午。由材料可知,当地正午为北京时间12:41,通过计算,可得该地的经度约为110°E。再结合材料中的纬度信息,当地的地理坐标大致为(25°N,110°E)。
西安位于秦岭以北,黄河与渭河交汇点以西,通过区域定位可知西安的地理坐标约为(35°N,110°E);
昆明、桂林、厦门均位于25°N附近,但昆明位于四川盆地以西,105°E穿过四川盆地,故昆明的经度应小于105°E;
110°E穿过广西、雷州半岛,可知桂林应位于105°E附近;
120°E穿过台湾海峡,厦门位于台湾海峡西侧,故厦门经度约120°E。四个城市的地理位置如下图。本题选B。
第2题,通过第一题的分析可知,该地地方时比北京时间迟41分钟,所以该题题干可变换为“估测该日地方时18:00,当地太阳方位为?”
再结合当日的正午太阳高度为88.5°,计算得出当日直射点所在纬度。当天日落时间为北京时间19:30(地方时18:49),可知该地昼长于夜。根据北半球昼长夜短,可判断出太阳直射北半球,所以该地与直射点同处一个半球,二者之间的纬差用减法,可求出当日直射点的纬度为23.5°N,为夏至日。
根据前文总结的规律,北半球夏半年,地方时6:00太阳位于东北方,冬半年位于东南方(地下)。
可知该日地方时6:00太阳位于东北方。地方时18时的太阳方位与地方时6时的太阳方位对称,故地方时18时,太阳位于西北方。本题选C。
最后附上