太陽周日視運(yùn)動(dòng)模型

◎文圖 中國科學(xué)院國家天文臺(tái) 郭紅鋒

太陽周日視運(yùn)動(dòng)模型

◎文圖 中國科學(xué)院國家天文臺(tái) 郭紅鋒

同學(xué)們，以前我們給大家介紹過天體的視運(yùn)動(dòng)，你還記得嗎？天體的視運(yùn)動(dòng)就是用眼睛看到的天體的運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)主要是由地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)引起的。今天，我們要給大家介紹的是太陽的周日視運(yùn)動(dòng)。由于地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，就造成了太陽每天早上從東方升起，晚上又從西方落下的自然現(xiàn)象，這就是太陽的周日視運(yùn)動(dòng)啦！

太陽周日視運(yùn)動(dòng)的軌跡，與恒星視運(yùn)動(dòng)軌跡一樣，也是垂直于地軸的圈。但這個(gè)圈每天都在變化，像螺旋線一樣。就正午太陽高度而言，冬至最低，然后一天天高起來，直到夏至達(dá)到最高。之后再一天天低下來，直到冬至達(dá)到最低。同樣地，日出日落的位置也是在冬至達(dá)到最偏南，夏至達(dá)到最偏北，這樣周而復(fù)始地變化。

以北京地區(qū)為例（北回歸線以北，北緯40o），太陽周日視運(yùn)動(dòng)的軌跡變化見圖1。

圖1　北京太陽周日視運(yùn)動(dòng)的軌跡變化示意圖

此外，我們也可以在天文館里看到不同緯度地區(qū)的太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡變化模型，見圖2。

圖2　北京天文臺(tái)展廳不同緯度地區(qū)的太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡變化模型

不過，要知道天空是立體的，光靠想象或看平面的照片還不能使我們頭腦里有很清楚的印象。但是，我們可以仿照天文館里的不同緯度地區(qū)的太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡變化模型，自己動(dòng)手做一個(gè)簡單的模型，它不僅可以活動(dòng)，而且可以很方便地模擬不同緯度地區(qū)的太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡的變化。這樣的模型可以幫助我們理解每天看到的太陽視運(yùn)動(dòng)，還能幫助我們理解地球的真運(yùn)動(dòng)呢！

怎么樣？讓我們開始動(dòng)手實(shí)踐吧！

一、準(zhǔn)備材料

1. 一個(gè)淡顏色（最好透明）的氣球；

2. 線、水彩筆；

3. 簡易打氣筒；

4. 10厘米寬、40厘米長的硬紙板。

二、制作方法

用硬紙板做一個(gè)紙環(huán)，便于安放氣球。

用簡易打氣筒把氣球打足氣（或吹氣）使氣球形狀近似球形（圖3）。

圖3 吹成球形的氣球

用紅色彩筆在氣球的半球位置涂一圈，用粉色水彩筆在氣球半球位置的兩邊各涂一圈（圖4）；把涂好的氣球放在紙環(huán)上，變換不同方向可以模擬不同地理緯度區(qū)域的太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡變化。例如圖4可以模擬南北極區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡的變化，圖5可以模擬中緯度地區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡的變化，圖6可以模擬赤道地區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡的變化。

圖4　模擬南北極區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡的變化

圖5　模擬中緯度地區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡的變化

圖6　模擬赤道地區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡的變化

太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡的變化模型實(shí)物見圖7、圖8、圖9。

圖7　南北極區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡

圖8　中緯度地區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡

圖9　赤道地區(qū)太陽周日視運(yùn)動(dòng)軌跡