談日出日落時的太陽反應(yīng)

河北省邢臺學(xué)院地理系 （054001） 楊印書

談日出日落時的太陽反應(yīng)

河北省邢臺學(xué)院地理系 （054001） 楊印書

《地理教學(xué)》2009年第9期發(fā)表了王永民老師“從海南高考試題看日出日落時的太陽方位”一文。王老師認(rèn)為，海南卷第7小題是有問題的，指出東南亞“‘某校一年之內(nèi)絕大部分時間∠MON接近直角’的說法是極為不準(zhǔn)確的”(見第40頁倒2行)，并強調(diào)“地球上除極晝、極夜地區(qū)外，其余地區(qū)同一天的日出、日落太陽方位都是一樣的”（見第40頁倒一段第1行）。

鑒于王老師文中反映的觀點帶有一定的普遍性，所以筆者覺得有必要就此問題談一點自己粗淺的看法。

筆者認(rèn)為，這道試題并無大問題。須知：全球各緯度（極晝、極夜區(qū)除外）同一日（春、秋分日除外）所見太陽升落的方位是不一樣的。東南亞“某校一年之內(nèi)絕大部分時間∠MON接近直角”的說法大體也是可以的。

太陽升落地平方位是一個重要問題，因為它同許多自然現(xiàn)象如太陽直射點南北移動、日出日落時刻、晝夜長度、正午太陽高度、季節(jié)變化等都是密不可分的，可以說這是同一個問題的幾個側(cè)面。例如，在北半球，太陽直射點越靠北，日出日落方位越靠北，日出時刻越早、日落時刻越晚，白晝時間越長，正午太陽高度越大。反之，亦然。因其較為重要，所以這方面的文章并不鮮見，出現(xiàn)的問題也較多。如有的認(rèn)為“太陽直射點的緯度數(shù)等于日出光線與正東的夾角”,又有的認(rèn)為“夏至日，太陽直射23°26＇N，南北半球日出的方位在東偏北23°26＇，日落在西偏北23°26＇；春、秋分日，太陽直射赤道，全球各地是正東日出，正西日落；冬至日太陽直射23°26＇S，南北半球的日出處位于東偏南23°26＇，日落處位于西偏南23°26＇?！钡鹊取Ｄ敲磳嶋H情況又如何呢？

我們知道，由于黃赤夾角的存在，從而引起太陽直射點的周年南北移動，進而引起太陽升落地平方位的變化。

一、太陽升落地平的方位隨季節(jié)而異

從冬至日到次年夏至日，隨著太陽直射點的北移，全球各地(極晝、極夜區(qū)除外)所見日出點和日落點也逐日北移，到夏至日，太陽直射達到地表最北位置(北回歸線)上，日出點和日落點也達到一年之中的最偏北位置。從夏至日到冬至日，隨著太陽直射點的南移，全球各地（極晝、極夜區(qū)除外）所見日出點和日落點也逐日南移，到冬至日，太陽直射達到地表最南位置（南回歸線）上，日出點和日落點也達到一年之中的最偏南位置。這里，我們?nèi)f不可想當(dāng)然地認(rèn)為日出點和日落點的偏角（即日出點和日落點分別相對于正東和正西的偏角）的大小恒等于太陽直射點的緯度數(shù)值。需要特別強調(diào)的是，除赤道外，全球各緯度（極晝、極夜區(qū)除外）同一日（春、秋分日除外）所見日出點和日落點的偏角大小均不等于太陽直射點的緯度數(shù)值。現(xiàn)舉例說明。

1、赤道上。春、秋分日，太陽直射赤道，赤道上所見日出點在正東方即偏角為零、日落點在正西方即偏角也為零；夏至日，太陽直射在23°26＇N上，赤道上所見日出點的偏角為東偏北23°26＇，日落點的偏角為西偏北23°26＇；冬至日，太陽直射在23°26＇S上，赤道上所見日出點的偏角為東偏南23°26＇，日落點的偏角為西偏南23°26＇。

2、赤道以外各地(極晝、極夜區(qū)除外)。以北京（約39°54＇N）為例，見下表：

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顯而易見，除春、秋分日外，其它日期北京所見日出點和日落點的偏角大小均不等于當(dāng)日太陽直射點的緯度數(shù)。

二、太陽升落地平的方位隨緯度而異

前已述及，在北半球夏半年（春分日到秋分日），全球各地（極晝、極夜區(qū)除外），所見太陽從東偏北升起、從西偏北落下；在北半球冬半年（從秋分日到次年春分日），所見太陽從東偏南升起，從西偏南落下；在春、秋分日，所見太陽從正東方升起，從正西方落下。但需特別強調(diào)的是：在同一日期，不同緯度處太陽升落地平的方位是隨緯度而變化的，即不同緯度處日出點或日落點的偏角并不相等。下表為二至日不同緯度處日出點的偏角值。

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由表可知：

1、同一日期，不同緯度處，日出點或日落點的偏角并不相等。由赤道向高緯，隨著緯度的增加，向北或向南偏角逐漸增大。如夏至日，赤道、30°、60°、極圈處日出點的偏角分別是東偏北23°26＇、東偏北27°19＇、東偏北52°41＇、東偏北90°。

2、同一日期，南北半球上相同緯度處，日出點或日落點的偏角相等。如夏至日，北緯10°和南緯10°日出點的偏角都是東偏北23°49＇；又如冬至日，北緯50°和南緯50°日出點的偏角都是東偏南39°31＇。

3、除赤道外，不論何日（春、秋分日除外），其它緯度日出點或日落點的偏角均大于當(dāng)日的太陽直射點的緯度數(shù)。如夏至日，太陽直射23°26＇N上 ，除赤道外各緯度日出點或日落點的偏角均大于23°26＇。又如立冬日，太陽直射16°19＇S上，除赤道外各緯度日出點或日落點的偏角均大于16°19＇。

以上為太陽升落地平方位的一點粗淺分析。對此，老師們可根據(jù)公式 sinA= sinδ/cosφ做更多的探討。式中A為太陽升落地平的偏角，其中偏北為正、偏南為負(fù)；δ為太陽直射點緯度，北半球為正、南半球為負(fù)；φ為當(dāng)?shù)鼐暥?，北半球為正、南半球為?fù)。

綜上所述，全球各緯度（極晝、極夜區(qū)除外），同一日（春、秋分日除外）所見太陽升落地平的方位即日出點的偏角并不相等。由赤道向高緯方向，隨著緯度的增加，向北或向南的偏角逐漸增大。除赤道外，不論何日（春、秋分日除外），其它緯度日出點的偏角均大于當(dāng)日的太陽直射點的緯度數(shù)。

至此，海南卷第7題答案的是非就不難回答了。

由于同一日（春、秋分日除外）各緯度所見太陽升落地平的方位不同，這樣各地日出時旗桿影子OM的指向就不同，日出時旗桿影子OM和正午時旗桿影子ON的夾角∠MON的大小就不同。一年之內(nèi)，不同緯度處∠MON變化的幅度隨緯度的增加而增加。各緯度∠MON變化幅度取決于夏至日和冬至日時日出點偏角的大小。如北緯30°處，夏至日、冬至日時日出點的偏角分別是東偏北27°19＇和東偏南27°19＇，因此夏至日∠MON=90°+27°19＇=117°19＇，冬至日∠MON=90°－27°19＇=62°41＇，一年之內(nèi)∠MON的變化范圍是62°41＇～117°19＇。又如北緯60°處，夏至日、冬至日時日出點的偏角分別是東偏北52°41＇和東偏南52°41＇，因此夏至日∠MON=90°+52°41＇=142°41＇，冬至日∠MON=90°－52°41＇=37°19＇，一年之內(nèi)∠MON的變化范圍是37°19＇～142°41＇。

顯而易見，除極晝、極夜區(qū)外，緯度越高，一年之內(nèi)∠MON變化的幅度越大。赤道是∠MON變化幅度最小之處，其范圍是66°34＇～90°（注意：二分日正午時，赤道處不存在日影，故∠MON無等于90°情況）。試題給出的中亞、西亞、東南亞、南歐四地之中，東南亞是唯一穿越赤道的地區(qū)，因此，東南亞“某校一年之內(nèi)絕大部分時間∠MON接近直角”是完全可能的。這里需說明的幾點是：

1、此處的某校理論上講應(yīng)在赤道及其附近地區(qū)，不適于整個東南亞地區(qū)。

2、“∠MON接近直角”的界定問題。是大于70°算作接近直角呢？還是大于80°算作接近直角呢？甚至大于85°才算作接近直角呢？這一點，可能引起分歧。

3、題干中的“絕大部分”改為“大部分”可能更容易接受些。

最后指出的一點是，王老師文中主要問題在于把同一天不同緯度處日出點的偏角認(rèn)為是相等且等于當(dāng)日太陽直射點的緯度數(shù)了。實際上，持有這種觀點的老師估計不在少數(shù)。在這個錯誤前提下，得出其它一些錯誤結(jié)論就在所難免了。