晨昏线的概念
由于地球是一个不发光、不透明的球体,所以同一时间里,太阳只能照亮地球的一半.向着太阳的半球是白天(昼半球),背着太阳的半球是黑夜(夜半球).昼半球和夜半球的分界线(圈)叫晨昏线(圈).它是由晨线和昏线组成.
2. 晨昏线的判读
在日照图上,晨线和昏线的判断方法,一是根据地球自转方向判断:顺着地球自转方向,由昼半球过渡到夜半球的分界线是昏线,由夜半球过渡到昼半球的分界线是晨线.二是根据昼夜半球判断:位于昼半球西部边缘与夜半球的分界线为晨线,位于昼半球东部边缘与夜半球的分界线为昏线.
3. 晨昏线的特点
(1)如果把地球看作一个正球体,同时不考虑大气对太阳光线的散射作用,那么,地球上昼半球与夜半球的面积应相等,即晨昏圈是一个过球心的大圆,且平分地球.
(2)晨昏线平面与太阳光垂直.晨昏线上的各点太阳高度为0,昼半球上的各点太阳高度大于0,夜半球上的各点太阳高度小于0.
(3)晨昏线永远平分赤道.
(4)晨昏线只有在春、秋分时才与经线圈重合.
(5)晨昏线在夏至、冬至时与极圈相切.
(6)晨昏线自东向西移动15°/小时,与地球自转方向相反.
4. 晨昏线的移动
一般地,如果地轴的倾斜方向不变,晨昏线在如图1~3范围内移动.1、2、3分别表示夏至、春秋分、冬至日时晨昏线的位置.即3月21日与9月23日晨昏线与经线圈重合,导致全球昼夜平分;6月22日摆动幅度最大,导致北半球昼最长,南半球夜最长;12月22日摆动幅度也最大,导致南半球昼最长,北半球夜最长.
5. 晨昏线的画法
依据晨昏线的特征,在太阳光照侧视图上,过地心作太阳光线的垂线即为该日晨昏线(注意二至日晨昏圈与极圈相切,反映出极圈内的极昼或极夜状况).然后用斜线表示夜半球(注意斜线不与经线或纬线平行).
6. 与晨昏线有关的计算
(1)晨昏线与地方时
晨线与赤道的交点所在的经线地方时为6时,昏线与赤道的交点所在的经线地方时为18时;另外,经晨昏线与纬线圈的切点的经线,位于昼半球的经线地方时为12时,位于夜半球的经线地方时为24时.
(2)晨昏线与节气及太阳直射点
如果晨昏线经过极点,与某一经线圈重合,则节气为春、秋分,太阳直射赤道;如果晨昏线与极圈相切,也就是与地轴交角最大,分两种情况:一是北极圈及以北为极昼,则为夏至,太阳直射北回归线;二是北极圈及以北的极夜,则为冬至,太阳直射南回归线.
(3)晨昏线与昼夜长短
晨昏线将纬线圈分成两部分,即昼弧和夜弧,昼弧与夜弧的长短决定了位于该纬线圈上的点的昼夜长度.春、秋分,晨昏线平分所有纬线圈,全球各地昼夜相等;太阳直射南半球时,北半球昼短夜长,纬度越高,昼越短;太阳直射北半球时,北半球昼长夜短,纬度越高,昼越长,南半球与之相反太阳高度角的计算和应用
太阳高度角(太阳高度)—是指太阳光线与地平面的夹角.
(高中生地理2005年第1期第40页)
思考:乌鲁木齐的正午太阳高度比北京小4度,地方时比北京迟1小时56分,问乌鲁木齐的地理坐标是多少.
1. 太阳高度的日变化规律
正对太阳光的经线上(即太阳直射点所在的经线)太阳高度角大,晨昏线上太阳高度为00,正午时太阳高度最大.
(1) 应用太阳高度角日变化规律解答地方时问题.
(2) 太阳高度角对气温日变化的影响
某地所获得的太阳辐射能量的多少与太阳高度角成正比
太阳高度角大,太阳辐射经过大气的路程短,被大气削弱的部分就少,等量的太阳辐射散布的面积就小,单位面积上获得的太阳辐射能就多.
(3) 与方位的关系:
如图所示,二分日,早晨从正东方升起,黄昏从正西方落下;
北半球大部分地区,夏半年早晨从东偏北方向升起,黄昏从西偏北方向落下;冬半年早晨从东偏南方向升起,西偏南方向落下;
正午时太阳居正南方天空.
(4)与时刻的关系:
二分日晨线上为6点,昏线上为18点.冬半年,纬度越高日出时间越晚,日落时间越早,白昼时间越短.
(5)与物体影子长短的关系:太阳高度越高,影子越短,太阳高度越小,影子越长,直射时没有影子.
(6)与物体影子朝向的关系:
取决于太阳直射点的位置,一般太阳方位与物影朝向相反,但极点一致.
(7)正午日影影长的计算:
正午太阳高度的正切关系.
2.正午太阳高度角的季节变化规律
H = 900 - │ρ- δ│
(ρ为当地地理纬度,δ为直射点纬度,冬半年取负值,夏半年取正值.)
H1 – H2 =ρ1 –ρ2 (两地的太阳高度差=两地的纬度差)
(1)正午太阳高度的年变化规律
时间变化:北回归线以北或南回归线以南地区:夏至日最大,冬至日最小
回归线之间地区:有两次极大值(直射),两次极小值.
纬度变化:二分日:由赤道向两极递减
夏至日:北回归线以北地区达极大值,南半球达极小值
冬至日:南回归线以南地区达极大值,北半球达极小值
一年中极大值与极小值的差值:热带范围内,正午太阳高度的年变化值由赤道向南北两侧逐渐增加,从23026′增大到46052′;温带范围内,正午太阳高度的年变化值均为46052′,寒带范围内,正午太阳高度的年变化值由极圈向极点逐渐减小,从46052′减小到23026′,
由此可见,正午太阳高度从太阳直射点所在的纬度向南北两侧逐渐减小(极夜区除外);从南北半球来看,太阳直射点所在的半球各地都是昼长夜短,纬度越高,白昼越长,极点周围有极昼现象,另一个半球的情况正好相反.
由以上几种情况分析可知,太阳直射点移近时,正午太阳高度逐渐增大,远离时,正午太阳高度逐渐减小(极点周围的极昼极夜区除外).从冬至到夏至,北半球各地白昼逐渐增长;从夏至到冬至,北半球各地白昼逐渐减小(北极点周围的极昼极夜区除外).南半球的情况正好和北半球的相反.
(2)正午太阳高度变化规律的应用
①与太阳直射点的纬度位置的关系
离太阳直射点的纬度位置越远或时间越长,正午太阳高度越小
②与物影变化规律的关系
正午太阳高度的变化影响物影朝向和长短的变化.
北回归线以北的地区:物影朝北,夏至日最短,冬至日最长
南回归线以南的地区:物影朝南,夏至日最短,冬至日最长
南北回归线之间的地区:物影朝北,也可以朝南,且直射时无影子
③与房间采光的关系:
一般情况下,正午太阳高度角越大,照射到房间面积越小,即夏季照射面积小,冬季照射面积大
北回归线以北地区,太阳光从南窗射入;
南回归线以南地区,太阳光从北窗射入;
回归线之间的地区南窗和北窗均可射入
④与楼房间距的关系
楼房间距主要考虑冬季的采光条件
楼房底层采光条件取决于楼高与当地θ冬至日的正午太阳高度用公式表示为L = 两楼楼高相同的条件下,纬度越高,南北间距应该越大
⑤与黄赤交角大小的关系:
黄赤交角的变化会导致一个地方正午太阳高度的变化:
若黄赤交角变大,对于温带和寒带地区来言,冬至日正午太阳高度变小,夏至日变大;对于热带地区来讲,冬至日和夏至日均变小;若黄赤交角变小,则相反.若黄赤交角变大,极昼极夜范围变大.
⑥与太阳能热水器的关系:
热水器支架倾角与正午太阳高度互余的条件下,太阳能热水器的热能利用率最高.
为了更有效地利用太阳能,从理论上讲热水器的倾角随季节的变化进行调节.
⑦判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度
一般情况下,由于向阳坡正午太阳高度大,得到的光热多,背阴坡得到的太阳光热少,因此在相同高度上,阳坡温度较高,阴坡温度较低,从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度.
⑧测定某地的大致经纬度.
太阳直射点的纬度与出现极昼的最低纬度是互余的,而且在同一半球.
太阳直射点的纬度==900—出现极昼的最低纬度
极点的太阳高度==太阳直射点所在的纬度