晨昏線的特點(diǎn)和和太陽(yáng)直射點(diǎn)的關(guān)系例題解析

./晨昏線的特點(diǎn)和與太陽(yáng)直射點(diǎn)的關(guān)系例題解析一、晨昏線的產(chǎn)生由于地球是一個(gè)不發(fā)光也不透明的球體,在陽(yáng)光的照射下,面向太陽(yáng)的半球是明亮的,被稱為晝半球,背向太陽(yáng)的半個(gè)球是黑暗的,也就是夜半球。晝、夜半球的界線就稱為"晨昏線〔也稱晨昏圈"。在現(xiàn)實(shí)的地球表面,由于地球大氣的折射、散射等作用,晨昏線所在的地方其實(shí)是處在晝、夜的過(guò)渡地帶,如圖1為北京時(shí)間2004年12月14日20時(shí)52分時(shí)的地球晝夜示意圖。也就是說(shuō),晨昏線上的各個(gè)地方在時(shí)間上可能是早晨或黃昏這樣一個(gè)時(shí)間段,而不是一個(gè)截然區(qū)分的時(shí)間點(diǎn),但為了便于我們研究,在圖中,我們將"晨昏線"畫(huà)成一條線,把晝夜的更替看成是一個(gè)截然區(qū)分的時(shí)間點(diǎn)。圖1晝夜示意圖二、晨昏線與地球從理論上講,晨昏線所在的平面把地球平分為兩個(gè)半球,在地表的晨昏線是一個(gè)大圓[大圓：球面被通過(guò)球心的平面所截成的圓,是球面所能截取的最大的圓。大圓的圓心就是球心。],地球的球心就是晨昏線的圓心。但實(shí)際上,包圍地球的大氣有散射折光作用,使地平面以下34′的光線能折射到地面上來(lái),這樣,當(dāng)清晨的太陽(yáng)在地平面以下34′時(shí),在地平面上就已經(jīng)看到了散射折射光；而在傍晚,太陽(yáng)已經(jīng)落在地平面以下34′時(shí),在地平面上還可以看到它。另外,在地球上看,由于太陽(yáng)的體積巨大,太陽(yáng)是一個(gè)圓面,而不是一個(gè)光點(diǎn),它具有16′的視半徑,這樣使白天延長(zhǎng),所以,晝半球向四面八方擴(kuò)大50′〔34′+16′,而夜半球都縮小50′,因此晝夜半球不一樣大,晨昏線也不是真正的大圓。經(jīng)過(guò)測(cè)算,在春分、秋分兩天,全球晝夜也不真正等分,白晝時(shí)間為12時(shí)8分鐘,黑夜時(shí)間為11時(shí)52分鐘。為簡(jiǎn)便起見(jiàn),我們?nèi)园殉炕杈€看成是一個(gè)大圓,把晝夜半球等分。但這一事實(shí)我們要了解,它能加深我們對(duì)理論與生活之間差別的理解。三、晨線和昏線晨昏線分為晨線和昏線兩部分。隨地球的自轉(zhuǎn),由晝半球進(jìn)入夜半球的部分就是昏線,由夜半球進(jìn)入晝半球的部分就是晨線。對(duì)地表某個(gè)具體地點(diǎn)而言,它的地方時(shí)如果是早晨〔日出,那么它就在晨線上,如果是黃昏〔日落,它就在昏線上。理解這一點(diǎn)對(duì)我們判斷晨線和昏線至關(guān)重要。根據(jù)晨線和昏線的特點(diǎn),其實(shí)根據(jù)地球的自轉(zhuǎn)方向,我們就可以準(zhǔn)確地判斷出晨線和昏線。如圖2。由此我們也可以反推,即如果知道了晨線或昏線,就可以推測(cè)出地球的自轉(zhuǎn)方向。圖2A中的為晨線；B中的為昏線；C中的晨昏線上半部分為昏線,下半部分為晨線；D中的晨昏線上半部分為晨線,下半部分為昏線。四、晨昏線與太陽(yáng)直射點(diǎn)[太陽(yáng)直射點(diǎn)：在眾多太陽(yáng)平行光線中,必有一條太陽(yáng)光線的延長(zhǎng)線穿過(guò)地球球心,這條就是太陽(yáng)直射光線,其與地表的交點(diǎn)就是太陽(yáng)直射點(diǎn)。]任一時(shí)刻,晨昏線〔圈與太陽(yáng)直射點(diǎn)之間都存在著固定的相互位置關(guān)系,即太陽(yáng)直射點(diǎn)位于由晨昏線圍成的晝半球球面〔地表的中心點(diǎn),也就是說(shuō),太陽(yáng)直射點(diǎn)到晨昏線上各地的球面距離都相等。掌握這一特征,我們就可以從中分析出以下幾條規(guī)律。1.太陽(yáng)光線和晨昏線所在的平面垂直。在這里一定要注意平面兩字,因?yàn)樵趯?shí)際的圖上,由于觀測(cè)的方位不同,我們看到的可能不是晨昏線所在的平面而是晨昏線,因此它與太陽(yáng)光線之間可能就不是垂直的關(guān)系。如圖2中的A、C、D圖。2.等太陽(yáng)高度線〔圈。太陽(yáng)直射點(diǎn)處的太陽(yáng)高度[太陽(yáng)高度：太陽(yáng)光線與當(dāng)?shù)氐仄矫娴膴A角。太陽(yáng)高度的最大值為90°。地方時(shí)12點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)高度稱為正午太陽(yáng)高度。]為90°,但隨著球面的變化,太陽(yáng)高度也會(huì)隨之發(fā)生變化,總體規(guī)律是：距離太陽(yáng)直射點(diǎn)的球面距離相等的地方,太陽(yáng)高度相等。即在某一時(shí)刻,太陽(yáng)高度在太陽(yáng)直射點(diǎn)處最大〔90°,并由太陽(yáng)直射點(diǎn)向四周呈半球〔在投影圖上呈以太陽(yáng)直射點(diǎn)為圓心的同心圓狀遞減,到晨昏線上,太陽(yáng)高度減小為0°,這就是等太陽(yáng)高度線。如例1中第1小題。例1：右圖為北京時(shí)間某日2點(diǎn)時(shí)的全球太陽(yáng)高度等值線圖,圖中15°N緯線與BAC垂直相交于A點(diǎn),讀圖回答下列問(wèn)題?！?對(duì)于圖示情況,錯(cuò)誤的說(shuō)法是〔A.中心點(diǎn)A點(diǎn)表示太陽(yáng)直射點(diǎn)B.最大圓圈為晨昏圈

C.B、C兩地經(jīng)度相同D.圖示半球?yàn)闀儼肭颉?C地的緯度是,經(jīng)度是。〔3此時(shí),圖中各點(diǎn)有極晝現(xiàn)象的是。〔4B點(diǎn)的地方時(shí)是點(diǎn),C點(diǎn)的地方時(shí)是點(diǎn)。〔答案：C75°N90°WC12243.晨昏線在地表的移動(dòng)規(guī)律。由于晨昏線所在的平面始終與太陽(yáng)〔直射光線垂直,因而在一天之中和一年之中,隨著太陽(yáng)光線的變化,晨昏線在地表的移動(dòng)就有著相應(yīng)的變化規(guī)律。一天之中,由于地球自西向東自轉(zhuǎn),就產(chǎn)生了地表各地太陽(yáng)自東向西的周日視運(yùn)動(dòng),也就是太陽(yáng)的東升西落,與太陽(yáng)光線垂直的晨昏線所在的平面也就隨之自東向西在地表移動(dòng)〔如圖3。圖3一天之中,地球的自轉(zhuǎn)與晨昏線在地表的移動(dòng)之間的關(guān)系一年之中,由于黃赤交角的存在,使得太陽(yáng)直射點(diǎn)在南北回歸線之間移動(dòng)。若圖4中p為太陽(yáng)直射點(diǎn),O為球心,我們可以將PO看成是一條太陽(yáng)〔直射光線,我們發(fā)現(xiàn),隨著太陽(yáng)直射點(diǎn)P在南北回歸線之間的移動(dòng),太陽(yáng)光線PO照射的方位不斷發(fā)生變化,與之垂直的晨昏線所在的平面也隨之發(fā)生有規(guī)律的移動(dòng)。NS為地軸所在的位置。我們可以得出以下兩個(gè)結(jié)論：①晨昏線所在的平面與地軸的夾角和太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度[①地表某點(diǎn)的緯度等于這一點(diǎn)與地心的連線和赤道平面所成的角度。]在數(shù)值上相等,②同一時(shí)刻,太陽(yáng)直射點(diǎn)所在的緯度數(shù)和與晨昏線相切的緯度數(shù)之和為90°〔如例1中第2小題。春、秋分日,太陽(yáng)直射在赤道上〔0°,晨昏線經(jīng)過(guò)極點(diǎn)〔90°,兩者之和也為90°。圖4若從極地上空俯視〔圖5,我們發(fā)現(xiàn),隨著太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng),一年中,晨昏線的位置總是在極點(diǎn)到極圈之間的范圍內(nèi)作有規(guī)律的移動(dòng)。以北半球?yàn)槔捍悍秩?晨昏線經(jīng)過(guò)極點(diǎn),全球各地晝夜平分；從春分日到夏至日,晨昏線的位置由北極點(diǎn)移向北極圈,北極點(diǎn)周圍地區(qū)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象,且極晝的范圍在變大；夏至日,晨昏線與北極圈相切,北極圈及其以北地區(qū)都出現(xiàn)極晝現(xiàn)象,北半球極晝的范圍達(dá)到一年中的最大。夏至日到秋分日,晨昏線的位置由北極圈向極點(diǎn)移動(dòng),北半球極晝的范圍在變?。磺锓秩?晨昏線經(jīng)過(guò)極點(diǎn),全球晝夜平分；秋分日到冬至日,晨昏線的位置有極點(diǎn)移向北極圈,北極點(diǎn)周圍出現(xiàn)極夜現(xiàn)象,且極夜的范圍在擴(kuò)大；冬至日,晨昏線與北極圈相切,北極圈及其以北地區(qū)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象,北半球極夜范圍達(dá)到一年中的最大；冬至日到次年春分日,晨昏線由北極圈向極點(diǎn)移動(dòng),且極夜的范圍變小。圖5N為北極點(diǎn),A、B為晨昏線和北極圈的切點(diǎn)五、晨昏線與經(jīng)緯線1.晨昏線和緯線的關(guān)系地球的自轉(zhuǎn),使得地表各地產(chǎn)生晝夜現(xiàn)象,地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間若以太陽(yáng)作為參照物來(lái)計(jì)算的話,是24小時(shí),每一小時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)15°,我們稱之為一個(gè)太陽(yáng)日,它影響到我們的生活作息。地表各點(diǎn)也沿各自的緯線圈隨地球轉(zhuǎn)動(dòng),每一小時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為15°。晨昏線如果和緯線圈相交,就把緯線圈分成兩部分,在晝半球的那部分,叫晝弧,在夜半球的那部分,叫夜弧,我們就可以根據(jù)晝弧和夜弧所對(duì)應(yīng)的圓心角來(lái)計(jì)算緯線上各地某一日的晝長(zhǎng)和夜長(zhǎng)。如,某地所在晝弧對(duì)應(yīng)的圓心角為270°,那么該地的晝長(zhǎng)為18小時(shí)〔x/24=270°/360°。而晝弧中點(diǎn)處的地方時(shí)就應(yīng)該是12點(diǎn),夜弧中點(diǎn)處的地方時(shí)是24點(diǎn)。具體的講,晨昏線和緯線有三種關(guān)系,相交、相切、相離。春分日和秋分日,晨昏線經(jīng)過(guò)極點(diǎn),和其他緯線相交,且平分其他緯線,因而全球各地的晝夜長(zhǎng)短相等,如圖6。除了春、秋分日,在任一天的任一時(shí)刻,上述三種關(guān)系我們都可以找到,如圖7A圖為北半球,冬至日,圖中晨昏線和北極圈相切,北極圈都為夜弧,所以出現(xiàn)極夜現(xiàn)象；北極圈以北的各緯線都和晨昏線相離,也都為夜弧,出現(xiàn)極夜；北極圈以南至赤道,晨昏線和緯線圈相交,將緯線圈分成晝弧和夜弧,但我們發(fā)現(xiàn),隨著緯度的降低,晝弧所對(duì)應(yīng)的圓心角在變大,因此白晝?cè)谧冮L(zhǎng),黑夜在變短,但晝長(zhǎng)都小于夜長(zhǎng)。B圖為南半球,分析方法相類似。通過(guò)對(duì)圖7的分析還可得出這樣的結(jié)論：當(dāng)和晨昏線相切的緯線是極晝時(shí),切點(diǎn)的地方時(shí)為0時(shí),當(dāng)和晨昏線相切的緯線是極夜時(shí),切點(diǎn)的地方時(shí)為12時(shí)。圖7冬至日從極點(diǎn)上空俯視所看到的晝夜示意圖在任一天,晨昏線都將赤道平分,也就是說(shuō),赤道上各地終年晝夜等長(zhǎng)。由于終年晝夜等長(zhǎng),因此每天日出日落的時(shí)間就是不變的,都是6點(diǎn)日出,18點(diǎn)日落。在圖上,晨線和赤道的交點(diǎn)處的地方時(shí)就是6點(diǎn),昏線和赤道交點(diǎn)處的地方時(shí)就是18點(diǎn)。2．晨昏線和經(jīng)線的關(guān)系春、秋分日,晨昏線經(jīng)過(guò)極點(diǎn),在任一時(shí)刻,晨昏線都和一個(gè)經(jīng)線圈重合,因此,在這一天,各地日出日落的時(shí)間〔地方時(shí)都相等。如圖6。但由于觀察的角度不同,我們看到的晝夜示意圖會(huì)有各種變化,如圖2中A、圖6和圖8中甲,但我們只要抓住一個(gè)特征：晨昏線與經(jīng)線圈重合。圖8除了春、秋分日外,晨昏線和經(jīng)線相交,并成一定的角度,一條特殊的經(jīng)線是經(jīng)過(guò)晨昏線與赤道交點(diǎn)的經(jīng)線,根據(jù)前面的論述我們可以知道,它和晨昏線所成的角度和太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度數(shù)相等。如圖8中,乙圖表示冬至日的晝夜?fàn)顩r,丙圖表示夏至日的晝夜?fàn)顩r。根據(jù)前述,這條經(jīng)線的地方時(shí)也可以分析出。另一條特殊的經(jīng)線是經(jīng)過(guò)晨昏線和緯線切點(diǎn)的經(jīng)線,如圖7中的NA經(jīng)線和SB經(jīng)線。經(jīng)線NA和SB構(gòu)成一個(gè)經(jīng)線圈,這個(gè)經(jīng)線圈和晨昏圈垂直。從圖中可以分析出,NA經(jīng)線經(jīng)過(guò)了其他晝弧的中點(diǎn),因此它的地方時(shí)為12點(diǎn),SB經(jīng)線經(jīng)過(guò)了其他夜弧的中點(diǎn),因此它的地方時(shí)為24點(diǎn),見(jiàn)例1中第4小題。分析晨昏線和經(jīng)緯線的關(guān)系,將更有利于我們精細(xì)地理解隨著太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng),地表某地的晝