晨昏线的特点及其运用
江苏张家港后塍高级中学 孙德勤
昼夜交替、昼夜长短的变化和太阳高度的变化等是由地球运动产生的地理现象,是高中地理中最为抽象、也最难以理解的内容,并且多年以来在高考试卷中频繁的以各种面目出现,且占有较高比例的分值。这些地理现象和晨昏线之间都存在着密切的联系,如果我们能够很好的掌握晨昏线的特点、理解晨昏线与这些地理现象之间的关系,那么我们就能在教学中、在解决昼夜示意图等这一类问题时,因抓住“一线”而获得“生机”。
一、晨昏线的产生
由于地球是一个不发光也不透明的球体,在阳光的照射下,面向太阳的半球是明亮的,被称为昼半球,背向太阳的半个球是黑暗的,也就是夜半球。昼、夜半球的界线就称为“晨昏线(也称晨昏圈)”。在现实的地球表面,由于地球大气的折射、散射等作用,晨昏线所在的地方其实是处在昼、夜的过渡地带,如图1为北京时间2004年12月14日20时52分时的地球昼夜示意图。也就是说,晨昏线上的各个地方在时间上可能是早晨或黄昏这样一个时间段,而不是一个截然区分的时间点,但为了便于我们研究,在图中,我们将“晨昏线”画成一条线,把昼夜的更替看成是一个截然区分的时间点。
图1 昼夜示意图
来源:Amiglobe2002软件模拟
二、晨昏线与地球
从理论上讲,晨昏线所在的平面把地球平分为两个半球,在地表的晨昏线是一个大圆[大圆:球面被通过球心的平面所截成的圆,是球面所能截取的最大的圆。大圆的圆心就是球心。],地球的球心就是晨昏线的圆心。但实际上,包围地球的大气有散射折光作用,使地平面以下34′的光线能折射到地面上来,这样,当清晨的太阳在地平面以下34′时,在地平面上就已经看到了散射折射光;而在傍晚,太阳已经落在地平面以下34′时,在地平面上还可以看到它。另外,在地球上看,由于太阳的体积巨大,太阳是一个圆面,而不是一个光点,它具有16′的视半径,这样使白天延长,所以,昼半球向四面八方扩大50′(34′+16′),而夜半球都缩小50′,因此昼夜半球不一样大,晨昏线也不是真正的大圆。经过测算,在春分、秋分两天,全球昼夜也不真正等分,白昼时间为12时8分钟,黑夜时间为11时52分钟。为简便起见,我们仍把晨昏线看成是一个大圆,把昼夜半球等分。但这一事实我们要了解,它能加深我们对理论与生活之间差别的理解。
三、晨线和昏线
晨昏线分为晨线和昏线两部分。随地球的自转,由昼半球进入夜半球的部分就是昏线,由夜半球进入昼半球的部分就是晨线。对地表某个具体地点而言,它的地方时如果是早晨(日出),那么它就在晨线上,如果是黄昏(日落),它就在昏线上。理解这一点对我们判断晨线和昏线至关重要。根据晨线和昏线的特点,其实根据地球的自转方向,我们就可以准确地
判断出晨线和昏线。如图2。由此我们也可以反推,即如果知道了晨线或昏线,就可以推测出地球的自转方向。
图2A中的为晨线;B中的为昏线;C中的晨昏线上半部分为昏线,下半部分为晨线;D中的晨昏线上半部分为晨线,下半部分为昏线。
四、晨昏线与太阳直射点
[太阳直射点:在众多太阳平行光线中,必有一条太阳光线的延长线穿过地球球心,这条就是太阳直射光线,其与地表的交点就是太阳直射点。]
任一时刻,晨昏线(圈)与太阳直射点之间都存在着固定的相互位置关系,即太阳直射点位于由晨昏线围成的昼半球球面(地表)的中心点,也就是说,太阳直射点到晨昏线上各地的球面距离都相等。
掌握这一特征,我们就可以从中分析出以下几条规律。
1.太阳光线和晨昏线所在的平面垂直。在这里一定要注意平面两字,因为在实际的图上,由于观测的方位不同,我们看到的可能不是晨昏线所在的平面而是晨昏线,因此它与太阳光线之间可能就不是垂直的关系。如图2中的A、C、D图。
2.等太阳高度线(圈)。太阳直射点处的太阳高度[太阳高度:太阳光线与当地地平面的夹角。太阳高度的最大值为90°。地方时12点时的太阳高度称为正午太阳高度。]为90°,但随着球面的变化,太阳高度也会随之发生变化,总体规律是:距离太阳直射点的球面距离相等的地方,太阳高度相等。即在某一时刻,太阳高度在太阳直射点处最大(90°),并由太阳直射点向四周呈半球(在投影图上呈以太阳直射点为圆心的同心圆)状递减,到晨昏线上,太阳高度减小为0°,这就是等太阳高度线。如例1中第1小题。
例1:右图为北京时间某日2点时的全球太阳高度等值线图,图中15°N纬线与BAC垂直相交于A点,读图回答下列问题。
(1)对于图示情况,错误的说法是( )
晨昏线的特点及其运用
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