“晝夜”現(xiàn)象及相關(guān)問題

 

廖立新(四川榮縣正紫中學(xué)  643111)

 

內(nèi)容說明:地球運動所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象中,晝夜現(xiàn)象是一個既普通(與生活緊密聯(lián)系)又有一定難度(需要調(diào)動空間思維與想象)的地理現(xiàn)象,又與正午太陽高度的年變化和太陽高度的日變化等交織在一起,學(xué)生學(xué)習(xí)有一定困難,所以,有必要建立若干專題加以解決。

本專題就力求對晝夜現(xiàn)象和一些相關(guān)問題做一總結(jié)。

關(guān)鍵詞:  晝夜形成   晝夜表示   晝夜交替   晝夜長短   晝夜交替周期的特殊感覺

 

一、晝夜的形成條件

1、條件(1)自身條件:地球既不發(fā)光、也不透明

(2)光源條件:太陽光穩(wěn)定的沿直線傳播

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2、結(jié)果   同一時刻,太陽只能照亮半個地球,被照亮的為晝半球,相背的即夜半球(現(xiàn)實狀況由于太陽光的散射等原因是晝半球 > 夜半球的;但理論上一般將晝半球與夜半球視為相等)

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二、晝夜的表示

1、可用太陽高度(H)區(qū)分晝夜

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(1)晝:H>0°  晨昏線(晝夜的界線):H=0°  夜: H<0°

(2)完整的晝半球太陽高度等值線圖中(右圖):

① 中心點為太陽直射點 H=90°,

其余等值各點以同心圓向外遞減,

減至外圍最大圓(晨昏圈)上為0°,

② 太陽直射點每時每刻均為晝半球的中心點,只是因日期(地球繞日公轉(zhuǎn)的軌道位置)而緯度不同,因一日的時刻而經(jīng)度不同

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2、晝夜的分界線――晨昏線(圈)

現(xiàn)實中,這是一條模糊漸變的界線,但理論上則視為明確的界線

(1)區(qū)分 ①自轉(zhuǎn)法  晨線  順地球自轉(zhuǎn),由夜結(jié)束晝開始的界線

昏線  順地球自轉(zhuǎn),由晝結(jié)束夜開始的界線

②時間法  晨線  赤道上通過地方時6時的為晨線

昏線  赤道上通過地方時18時的為昏線

(2)畫法要求

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①側(cè)視圖    A、過地球示意圖的圓心        B、與太陽光線垂直

 

 

 

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②俯視圖    A、與太陽光垂直     B、與某緯線圈相切     C、平分赤道

 

 

 

(3)與其它事物的關(guān)系

①任何時候,晨昏圈與晝夜的中央經(jīng)線圈(由地方時12時經(jīng)線和0時經(jīng)線構(gòu)成)都是垂直相交平分的;

②任何時候,晨昏圈與赤道均能彼此平分,二者的夾角二分日最大(90°),兩至日最。66°34′);

③晨昏圈與赤道產(chǎn)生兩交點,分別是地方時6時和18時(全年不變);晨昏圈與6時、18時經(jīng)線圈二分日時夾角最。0°),兩至日時最大(23°26′)

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3、晝夜在全球的分布狀況

(1)兩分日

太陽直射赤道,南北半球均分太陽光。此日,晨線與地方時6時的經(jīng)線重合,昏線與地方時18時的經(jīng)線重合,晨昏圈與兩極點相切,所以全球晝夜沿6時經(jīng)線、18時經(jīng)線組成的經(jīng)線圈平分。

(2)兩分日以外的任一時刻

①太陽直射某半球,晨昏圈與所有經(jīng)線圈相交,與某一緯度南北對稱的兩緯線圈相切;晨昏圈與某一經(jīng)線圈(由晝的中央經(jīng)線與夜的中央經(jīng)線組成)是垂直相交的,交點同時也是兩切點,兩點沿地心對稱,切點緯度與太陽直射點緯度成90°互余。 

②兩極點,總是一個在晝半球,另一個在夜半球(也就是說在極點附近產(chǎn)生極晝極夜現(xiàn)象,范圍由直射點緯度決定―― 90°- 直射點緯度=產(chǎn)生極晝極夜的最低緯度數(shù));兩切點和一極點的連線均能平分晝半球或夜半球,但特別注意,此時平分晝或夜的經(jīng)線不是一條而是有180°互補關(guān)系的正相對的兩條。觀其主體可判定晝的中央經(jīng)線(12時)和夜的中央經(jīng)線(0時)

示例:太陽直射10°N,那么晨昏圈偏離6時與18時經(jīng)線圈10°(或在赤道處偏離經(jīng)線10°);與晨昏線垂直相交的兩條經(jīng)線地方時分別是12時和0時(即晝的中央經(jīng)線和夜的中央經(jīng)線);與80°N、80°S兩緯線圈相切,切點坐標(biāo)即(0時經(jīng)線,80°N)、(12時經(jīng)線,80°S),80°N及以北出現(xiàn)極晝、80°S及以南出現(xiàn)極夜。

有人說,“地球自轉(zhuǎn)是造成地球上晝夜更替的原因”對嗎?為何?

地球不自轉(zhuǎn)、只公轉(zhuǎn),晝夜也會交替,只不過周期會長達(dá)一年。因此,人們通常說的地球自轉(zhuǎn)形成晝夜交替,是特指周期為24小時(一個太陽日)的晝夜交替。

晝夜的更替可用太陽高度的日變化來表達(dá):

 

 

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三、晝夜的更替

                                        

 

  

 

 

 

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文本框: 所以,晝夜交替周期實際上也就是太陽高度的日變化周期。    

 

 

 

 

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四、晝夜的長短變化

1、原因:地球“斜著身子”繞日公轉(zhuǎn) → 太陽直射點離開赤道或在南半球或在北半球→ 晝夜在球面上的分布范圍發(fā)生變化 → 同一地點不同時間晝夜長短發(fā)生變化(與太陽直射點的回歸運動一致,具有年變化規(guī)律)

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2、晝夜長短變化規(guī)律的圖示描述

 

 

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3、不管什么季節(jié)、日期,南北半球緯度相同的地方,其晝夜長短具有狀態(tài)相反、數(shù)值相等的規(guī)律。

例如:北緯50度晝長16小時、夜長8小時,則南緯50度為晝長8小時、夜長16小時。

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4、從日出日落時間也可判斷晝夜長短

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文本框: 太陽高度

 

  

地方時

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5、晝夜長短的計算

(1)據(jù)日出日落時間計算(均為地方時)

晝長=日落時間-日出時間               夜長=24-(日落時間-日出時間)

=(12-日出時間)×2                  =(日出時間-0)×2

=(日落時間-12)×2                  =(24-日落時間)×2

(2)據(jù)所在緯線圈晝夜弧度數(shù)(即所跨經(jīng)度數(shù))計算

            再轉(zhuǎn)換為時、分格式即可

            夜長=夜弧度數(shù)×4分鐘/1°

            五、由于人與地球自轉(zhuǎn)的相對運動造成對晝夜交替周期的特殊感覺

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            1、順地球自轉(zhuǎn)方向運動,晝夜交替周期在感覺上要變短

            因為這種情況是以地球自轉(zhuǎn)速度與人的運動速度之和來觀察晝夜更替的,故周期自然要縮短。例如:人架機(jī)向東速度為5°/h,此時他感覺的晝夜交替周期為(18)h,計算為:

            360°÷(5°/h+15°/h)=18 h

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            2、逆地球自轉(zhuǎn)方向運動,晝夜交替周期在感覺上要變長

            因為這種情況是以地球自轉(zhuǎn)速度與人的運動速度之差來觀察晝夜更替的,故周期自然要變長。例如:人架機(jī)向西速度為5°/h,此時他感覺的晝夜交替周期為(36)h,計算為:

            360°÷(15°/h -5°/h )=36 h

            可以設(shè)想,假如某人向西運行的速度與地球自轉(zhuǎn)的速度相同,那么他感覺到的晝夜交替的周期就會長達(dá)一年,因為這種情況觀察者與晨昏線的相對位置是靜止的,觀察者看到的晝夜交替是靠地球公轉(zhuǎn)來完成的。

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            3、求一個交替周期中經(jīng)歷的白天黑夜的時長

            (1)赤道上或兩分日各緯度由于晝夜平分,那么經(jīng)歷的白天黑夜的長度也就是感覺長度的平分。

             例如:上面第1種情況中就是經(jīng)歷白天9小時、黑夜9小時;第2種情況就是經(jīng)歷白天18小時,黑夜18小時。

            (2)如果是兩分日以外日期的其它緯度,由于晝夜不等長,那么經(jīng)歷的白天黑夜的長度就要受原來二者比例的影響。  

            例如:上面第1種情況如果原本晝長16小時、夜長8小時,那么就是經(jīng)歷白天12小時、黑夜6小時;第2種情況如果原本晝長4小時、夜長20小時,那么就是經(jīng)歷白天6小時,黑夜30小時。   

             

             

             

             

            四川省榮縣正紫中學(xué)   廖立新 (13990094590)

            2008-5-26

             

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