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太阳为什么总是东升西落呢(太阳是如何东升西落的)

时间:2023-08-22 作者: 小编 阅读量: 29 栏目名: 高考资讯

太阳从升起到落下,在空中划了一个很大的圆弧,在我们北半球中纬度的人看来,太阳轨迹构成的圆弧往南倾斜。图1.6表示的,就是在北半球,一根垂直于地面的杆子,在冬至和夏至的正午时刻所投下的影子,影子的长度相差还是挺大的。在太阳南北往返的一个完整的周期中,只有两天,昼和夜的时间相等,那就是“春分”和“秋分”。

说明:本文绝大部分内容(95%以上)均抄录自葛云保先生的科普书《谁见过地球绕着太阳转》。

一、太阳的东升西落

每天早晨,太阳从东方升起,越升越高,经过我们的头顶,而后逐渐向西边落下,随着它落入地平线,天也就渐渐变暗变黑了。

夜晚之后,黑夜便逐渐退去,太阳又会再次从东方升起,再次经过我们的头顶,向西边落下。如此周而复始,永不停息。

早上太阳从东方升起

中午太阳升到最高位置

晚上太阳从西边落下

二、太阳每天升起点、下落点的位置变化。

我们只要连续观察一段时间就会发现,太阳并非每天都是在东方地平线上的同一个点升起。

假设我们是在春季的某一个清晨,而对着太阳升起的方向(图1.2),看到太阳刚好在一棵大树的后面升起。(图1.2中大树背后的太阳示意)。第二天,太阳好像还是在那棵大树后升起,但如果仔细辨别,其实太阳的升起点已经往北有了小小的移动,大约有1个太阳的直径,也就是半度左右(图1.2中大树左侧太阳示意)。七八天,这种移动就看得比较明显了。太阳的升起点就这样缓缓地往北移动着,离那棵大树越来越远,但这种移动有一个极限(图1.2中左侧边缘的太阳示意),到了这个极限,太阳的升起点又会缓缓地往回移动,就这样周而复始,永不停息。

这一南一北相距多远呢?在北半球中纬度的地方看来,两点相距四五十度,所以说太阳从东方升起,这儿所指的东方是一个笼统的方位。在这一南一北两点间的中点,才是正东方,在太阳南北往返的一个完整的周期中,只有两天,太阳从正东方升起,这就是“春分”和“秋分”。

太阳落下的地点也和升起的地点一样,每天都有难以察觉的变化,也在一定的范围内,由南往北,再由北往南缓缓地移动着,周而复始,永不停息。

图1.3中的两张日落照片分别是在冬、夏的两个傍晚,在同一个地点拍摄的,可以看到,太阳落山的位置有非常大的差别。

三、太阳白天在空中的运动轨迹是怎么样的?

太阳从升起到落下,在空中划了一个很大的圆弧,在我们北半球中纬度的人看来,太阳轨迹构成的圆弧往南倾斜(图1.4)。这一点我们可以通过树木或者建筑物的影子的移动变化发现。

如果在一块平坦的地面生长着一颗笔直的大树,早晨太阳升起以后,大树的西面拖着长长的影子,随着太阳越来越高,大树的影子渐渐变短,影子所指的方向也在逐渐改变,当太阳到达一天中的最高点的时候,大树的影子是一天中最短的,这时它指向正北方。过了这一时刻,太阳渐渐向西移动,高度越来越低,大树的影子则越来越长,并且逐渐移向东方。

大树的影子是不是每天都在这样变化呢?

是的,但又不是的。

前面说过,太阳每天升起的位置是逐日移动的,所以每天大树的影子的起始方向也在逐日变化。我们可以在一块平坦的地面中间立一个垂直于地面的高杆,太阳升起以后,立杆就会在平坦的地面投下影子。如果我们每隔10分钟就去把立杆当时的影子描画在地上,一天下来,地面上就会有很多直线,构成了一个美丽的图案。

图1.5是3个特定日期的立杆影子扫描出的3个图案。这是从高处往下看到的图形,也叫俯视图。图中的实线是一天之中若干个时间的杆影,虚线是杆影变化的边界。

通过对比这三幅图,我们可以看出杆影变化的规律。不管是冬至还是夏至,不管是春分还是秋分,一天之中,影子总是由长变短再由短变长,影子所指的方向也由向西渐渐变为向东,影子构成的图案是完全对称的,这是这三幅图的基本共同点,也是全年的任意一天中影子变化的共同点。如果再仔细分析一下还会发现第四个共同点:不管是哪一天,立杆影子最短的时刻,它总是很准确地指向正北方,也就是一天中的正午时刻,这是一个非常重要的特点。但是这三幅图的总体形状又很不相同,如冬至日,影子起先是指向西偏北的方向,夏至日,影子起先是指向西偏南的方向。再有就是,不同的日子,正午时刻立杆的影子的长度是不同的。

图1.6表示的,就是在北半球,一根垂直于地面的杆子,在冬至和夏至的正午时刻所投下的影子,影子的长度相差还是挺大的。

这反映了太阳高度与方位的变化特点,每天从早到晚,太阳的高度与方位在逐渐变化,这是人们容易察觉的。一年之中,选择每天的同一时刻来比较(如每天的上午10点),你会发现太阳的高度与方位也在逐日变化,但是每天正午时刻的太阳,只是高度在逐日变化,而所在方位永远是正南方天空。

在太阳每天升落的地点由南往北慢慢移动的那段时间里,它每天的升起时刻也在渐渐提前,而落山的时刻则在渐渐推迟,也就是说,白天的总时间在渐渐延长,夜晚的总时间在渐渐缩短。相反,在太阳每天升落的地点由北往南慢慢移动的那段时间里,它每天的升起时刻也在渐渐推迟,而落山的时刻则在渐渐提早,也就是说,白天的总时间在渐渐缩短,夜晚的总时间在渐渐延长。我们很多人都有体会,暑假前后的早晨去上学,天已经很亮了,下午放学回家,天也没黑,可以在外面玩上好一阵子;但寒假的早晨去上学,天还没怎么亮,下午放学回家天已经完全黑了。在太阳南北往返的一个完整的周期中,只有两天,昼和夜的时间相等,那就是“春分”和“秋分”。

太阳的升降点、正午太阳的高度(也即正午杆影的长度)、白天与黑夜的时间长度,这三者是完全同步的;当太阳从东方最偏北的点升起,就会在西方最偏北的点落下,它在空中所划的圆弧也最偏北,正午时刻它在正南方的高度最高,即离我们正头顶的距离最近,正午杆影的长度最短,这一天白天的时间最长而夜晚时间最短,由于这时候正处于炎热的夏天,这一天被称为“夏至”日;当太阳从东方最偏南的点升起,就会在西方最偏南的点落下,它在空中所划的圆弧也最偏南,正午时刻它在正南方的高度最低,即离我们正头顶的距离最远,正午杆影的长度最长,这一天白天的时间最短而夜晚时间最长,由于这时候正处于寒冷的冬季,所以这一天被称为“冬至”日。图1.7是太阳在夏至、春分、秋分、冬至四个特定日子东升西落的轨迹示意。

从冬至到冬至,或者从夏至到夏至就是太阳视运动变化的一个大周期。

以上就是我们肉眼能直接观察到的太阳的运动。

平时生活中,如果留心的话,我们也能感受到太阳的升起点的变化。如下图:

2021/6/7早上8点12分太阳,太阳已经升起得很高了,离我们头顶也越近

冬天早上8点,太阳才刚刚升起,位置很低,离我们也越远,图片来源于网络

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