太阳视运动中隐含的重要地理信息

摘 要：根据夏至日某地建筑物两面墙的光照时长，可以计算出该地的经纬度等信息。

关键词：太阳高度；经纬度；太阳视运动

太阳东升西落是再平常不过的事了，但若深究就会发现出其中隐含了许多地理信息，如某地太阳高度的变化、昼夜长短、经纬度等。近四年全国高考二卷文综地理部分虽然没有考查“地球运动的地理意义”，但不能因此就说这部分内容不重要，所以在复习时还须认真对待。下面以一道习题为例，揭示太阳视运动中所隐含的部分地理信息。

（原创题）如下图所示，我国北方某地一幢办公楼（矩形阴影图）周围无障碍物遮挡阳光，办公楼的c墙延长线PO与经线夹角为30°，夏至日这天（晴天），阳光同时照射a墙和b墙的时长为5小时40分，当阳光从QO方向照射办公楼时，太阳高度是43.4°，北京时间是8点16分。据此回答下面问题。

（1）此办公楼所在地的经纬度是多少？

（2）夏至日这天办公楼所在地的夜长是多少小时？北京时间几点日出？

（3）夏至日这天c墙的日照时数是多少小时？

（4）夏至日这天当太阳位于正西方时，当地太阳高度角是多少？

解析：第（1）题，根据时间求经度，根据正午太阳高度求纬度。此题求经度较容易，当太阳从QO方向照射教学楼时，北京时间是8点16分，那么当太阳从正南方照射该办公楼时，当地时间是12点钟，而北京时间是11点16分（在水平方向上，太阳从东至西每小时移动15°，8点16分+45°/15°=11点16分），从而求出当地的经度是131°。

要算出该地纬度首先要知道正午太阳高度，而题干中只告知当阳光从QO方向照射办公楼时，太阳高度是43.4°，所以得求出太阳水平方向上每移动1个弧度，垂直方向上升高多少度。为此要推算出日出方位，即太阳高度为0°时的太阳方位。由题意可知，b墙延长线BC与正东方的夹角是30°，a墙延长线AC与正东方的夹角是60°，阳光只有从东偏北30°至东偏南60°的范围内（下图AB弧）照射过来，才能同时照到a墙和b墙，而题干中告知阳光同时照射这两面墙的持续时间是5小时40分，根据太阳每小时自东往西移动15°，可以推算出5小时40分共移动85°，那么从a墙的延长线AC开始，往东往北移动85°，到达东偏北25°的方位，此方位就是日出方位，即日出时阳光可以同时照射到a墙和b墙。从以上分析可知，当太阳从东偏北25°移动至南偏东45°的QO方向时，在水平方向上共移动了70°，在垂直方向上太阳高度从0°增至43.4°，由此可以计算出太阳在水平方向上每向西移动1°，正午前在垂直方向上升高0.62°（43.4/70=0.62），那么太阳移动到正南方时（从日出方位移动到正南方共移动了115°），即当地正午时刻，正午太阳高度是71.3°（0.62°×115=71.3°），当日是夏至日，太阳直射北回归线，根据公式：正午太阳高度H=90°-纬差，可以推算出当地纬度是42.2°N（42°08′N）。

第（2）题，从日出到正午，太阳在水平方向上移动了115°，用时7小时40分，则当地昼长为15小时20分，夜长为8小时40分。太阳从日出方位到QO方位移动了70弧度，用时4小时40分，移动到QO方位时北京时间是8点16分，则当地日出时北京时间3点36分。

第（3）题，要求出太阳照射c墙的时长，就要知道从PO方位到日落方位太阳移动多少弧度。既然日出方位是东偏北25°，那么日落方位就是西偏北（约）25°，太阳从PO移动到西偏北25°，跨越145弧度，用时9小时40分，即太阳照射c墙的时间。

第（4）题，从前面推算可知，在正午以前太阳在水平方向上每移动1°，垂直方向上升高0.62°，那么在正午以后，太阳在水平方向上每向西移动1个弧度，太阳高度下降0.62度，正午时太阳高度是71.3°，从正南向西移动到正西方时跨90弧度，太阳高度下降55.8°，所以当太阳位于正西方时太阳高度是15.5°。

从这个例题我们可以看出，太阳视运动中隐含着许多重要的地理信息，我们可以因此设题解题，提高学生对太阳视运动的理解和认识。

（作者单位 吉林省珲春市第一高级中学）