论昼夜长短的时空规律.doc

论昼夜长短的时空规律 湖南株洲市一中 吴同秋 412008 【内容提要】 地理上的昼夜概念与生活中的昼夜概念略有区别，昼夜长短的变化虽然很复杂，但如果抓住了规律也就会变得简单起来。本文探讨了昼夜长短的时空变化规律和乘机飞行时昼长的变化规律两大问题，把看似很复杂的问题分析透彻，高度概括，对学生的思维训练很有帮助。 【关键词】 昼夜长短 时空变化 规律 昼弧  论昼夜长短的时空规律 【内容提要】 地理上的昼夜概念与生活中的昼夜概念略有区别，昼夜长短的变化虽然很复杂，但如果抓住了规律也就会变得简单起来。本文探讨了昼夜长短的时空变化规律和乘机飞行时昼长的变化规律两大问题，把看似很复杂的问题分析透彻，高度概括，对学生的思维训练很有帮助。 【关键词】 昼夜长短 时空变化 规律 昼弧 昼即白天，夜即晚上，这是我们生活中的昼夜概念；地理上的昼夜概念与此略有区别：太阳从地平线上升起的那一刻作为白昼的开始，太阳从地平线落下去的那一刻作为白昼的结束，所以同纬度山顶的昼比山脚下的要长，那是因为地势的高低会影响视野的范围。由于太阳光被大气散射，太阳出来前天空就已经明亮，太阳下山后还有一段黄昏，所以生活中的白昼长度比地理中的白昼要长一些。下面的昼夜概念均指地理意义上的昼夜概念。 一、昼夜长短的时空变化规律 昼夜长短的时空变化规律十分复杂，有随纬度的变化规律，有随时间的变化规律，有极昼、极夜范围的变化规律。我根据它与直射点的关系，均概括为：点北北长、点南南长、点赤等长。 (一)昼夜长短随纬度的变化规律 点北北长、点南南长、点赤等长的含义为：当直射点在北半球时（不一定是北回归线），从全球来看，越往北，昼越长；当直射点在南半球时，越往南昼越长；当直射点在赤道时，全球昼夜等长。 我们可以这样理解，在光照图上，如下图所示，太阳光线从右边照过来，太阳直射点在北半球，从全球来看昼弧所跨的经度越往北越多，所以昼也就越长，从图中还可以看出，晨昏圈将赤道平分，所以赤道上永远是昼夜平分的；如果太阳光线从左边照过来，则太阳直射点在南半球，白天和黑夜交换，可以看出，越往南，昼弧所跨的经度越多，所以越往南昼越长；如果太阳直射点在赤道，则晨昏圈与经线圈重合，任何一条纬线都被平分为昼弧和夜弧，所以昼夜等长。 （二）昼夜长短随时间的变化规律 昼夜长短随时间的变化规律仍然可以概括为：点北北长、点南南长。根据下图，我们可以看出，太阳直射点的移动方向可以分为两个：从12月22日到6月22日向北移动；从6月22日到次年的12月22日向南移动。该规律的具体含义为：当太阳直射点向北移动时，北半球昼逐渐变长，南半球昼则逐渐变短；当直射点向南移动时，南半球昼逐渐变长，北半球昼则逐渐变短。6月22日北半球昼长达一年中的最大值，南半球则为最小值；12月22日北半球昼长达一年中的最小值，南半球则为最大值； （三）极昼极夜的变化规律 极昼是指在两极地区太阳整日不落的现象，极夜是指太阳整日都没有升到地平线以上。 如图所示，当直射点在北半球时，北极地区出现极昼，且出现极昼的纬度和直射点的纬度互余，直射点向北移动时，极昼的范围逐渐扩大，从3月21日到6月22日，由北极点逐渐扩大到北极圈，直射点向南移动时，极昼的范围逐渐缩小，从6月22日到9月23日，由北极圈逐渐缩小到北极点；当直射点在南半球时，南极地区出现极昼，同样出现极昼的纬度和直射点的纬度互余，直射点向南移动时，极昼的范围逐渐扩大，从9月23日到12月22日，由南极点逐渐扩大到南极圈，直射点向北移动时，极昼的范围逐渐缩小，从12月22日到3月21日，由南极圈逐渐缩小到南极点；极夜出现的时间与极昼相反，规律则类似。 上述规律也可以大致概括为：点北北昼，点南南昼。 二、昼夜长短中的几个对称关系 对地球上的昼夜长短作理论上的分析时，可以将地球看成正球体，晨昏圈是一个通过地心的大圆，尽管不一定与经线圈重合，却总是能将地球平分为两半，如下图所示，因此出现了一些对称关系。 （一）空间对称 1、北半球某地某日的昼长与南半球同纬度地区的夜长相等。 如上图左图为6月22日的昼长分布情况，20°N的夜长为10时47分，我们可以用24小时减去夜长，得到昼长为13小时13分，与20°S的夜长相等。除春分日和秋分日外，其它日期均有这个规律。 2、极昼和极夜的纬度数值相同，南北对称。 如上左图，北极圈以北出现极昼，南极圈以南出现极夜；上右图北极圈以北出现极夜，南极圈以南出现极昼；其它日期也同样有此规律。 （二）时间对称 1、某地的昼长，以夏至日和冬至日为对称日期，昼长相等 如果12月22日为冬至日，那么某地12月20日和24日的昼长相等，19日和25日的昼长相等，依此类推；如果6月22日为夏至日，那么某地6月21日和23日的昼长相等，20日和24日的昼长相等，