光照图的判读
云南省玉溪一中 杨从康
（一）光照图判读需要确定的要素
1．南北半球的确定
（1）根据“北逆南顺”来确定，如图1甲为北半球，乙为南半球。
（2）根据经纬度的变化确定，如图2甲为北半球，乙为南半球。
2．太阳直射点地理坐标的确定（图3）
（1）纬度确定方法：①已知当地正午太阳高度和地理纬度时，可根据正午太阳高度的计算法则算出，如当北京（40°N）的正午太阳高度为40°时，直射点地理纬度即为10°S；②由于出现极昼极夜的纬度和直射点纬度互余,就可以根据“直射点纬度=90°-出现极昼（夜）的纬度值”推算出；③经线和晨昏线总有个交角，交角的大小即为直射点维度的度数。
（2）经度确定方法：①昼半球中央经线或与夜半球中央经线相对的经线；②根据时间差算出12︰00经线；③出现极夜的纬圈和晨昏圈有一切点，过这个切点的经线即为直射点的经线。
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3．判断晨昏线
（1）自转法：顺地球自转方向
（2）时间法：赤道上地方时
（3）方位法：
4．判断节气
（1）春秋分日：晨昏线为直线，且通过南、北极点，此时太阳光直射赤道，地球表面没有极昼极夜现象（如图5）。
（2）冬夏至日：在侧视图中晨昏线为直线，起止于与南、北极圈相切的两切点；在俯视图中晨昏线为弧线，且与南北极圈相切，夏至日时，太阳光直射23°26′N，北极圈内极昼，南极圈内极夜；冬至日时，太阳光直射23°26′S，北极圈内极昼，南极圈内极夜（如图6）。
5．判断某地地方时（图7）
（1）晨线与赤道有个交点，过这个交点的经线的地方时为6时；过昏线与赤道交点的经线的地方时为18时；太阳直射点所在经线的地方时为12时（昼半球中央经线为12时）；与直射点所在经线相对的经线的地方时为0时（夜半球中央经线为0时）。
（2）经度相差15°地方时相差l小时，地球自转1°需要4分钟。越往东，时间越早，钟点数越大。
（3）同一经线上各点的地方时相同。
6．判断昼夜长短
（1）在昼半球内算出昼弧所跨的经度，除以15°即为该地的昼长，该地的夜长等于24-昼长。
（2）昼长=（12-日出时间）×2=（日落时间-12）×2。
（3）昼长＝日落时间一日出时间。
7．判断日出、日落时刻
（1）某地的日出时刻就是该地所在纬线与晨线交点的时刻，即该交点所在经线的地方时。
（2）某地的日落时刻就是该地所在纬线与昏线交点的时刻，即该交点所在经线的地方时。
（3）在二分日，全球各地均为6时日出，18时日落。
（4）赤道上全年都是6时日出，18时日落。
（5）日出时刻＝12-昼长÷2；日落时刻＝12+昼长÷2。
（6）昼半球中央经线上的地方时为12时，夜半球中央经线上的地方时为0时或24时，因此可推算出日出、日落时刻。
8．确定太阳高度
（1）太阳直射的那一条纬线上各地的正午太阳高度均为90°，其他各地的正午太阳高度从直射的那条纬线向南北两侧降低，因此除直射点所在的纬线外，同一天正午太阳高度相等的纬线有两条。
（2）各地的正午太阳高度等于90°减去该地地理纬度与太阳直射点的地理纬度之差(纬度距离)。
（3）位于晨昏线的地点太阳高度等于0°。
【特别提醒】太阳高度与正午太阳高度的区别
太阳高度是指太阳光线与当地地平面的夹角，太阳高度有三种：(1)昼半球上的各地太阳高度>0°；(2)夜半球上各地太阳高度<0°；(3)晨昏线上各点太阳高度=0°。而正午太阳高度的表示方法为：H=90°-纬度差（当地地理纬度和直射点地理纬度之差），纬度差的求法是“相同半球减，不同半球加”。
而正午太阳高度是一日内最大的太阳高度（地方时12﹕00时的太阳高度）。同一纬线上正午太阳高度相同，同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南北对称递减。
如图8，圆为晨昏圈，太阳高度为0°，圆内任意点都为太阳高度。其中A点最大为90°，其余各点以A点为中心，成同心圆向晨昏圈递减。直线NS上所有点为正午太阳高度，其中A点最大为90°，其余各点以A点为中心向南北对称递减（注意：虚线NB上的太阳高度不是正午太阳高度）。
9．物体影子朝向的确定
（1）夏半年：南北半球都日出东北，日落西北（如图9），物体影子则朝相反方向。
（2）冬半年：南北半球都日出东南，日落西南（如图10），物体影子则朝相反方向。
（3）正午时影子的朝向：在直射点以北，物体影子朝正北，在直射点以南，影子朝正南，直射点上影子为0.
10．确定日期分界线
（1）人为日界线：即180°经线(在示意图中)，其以东为昨天，以西为今天，即自西向东过日界线(180°经线)，日期要减去一天。
（2）自然日界线：即地方时为0时的经线，其以东为今天，以西为昨天，即自西向东过0时所在经线，日期要加上一天。
（3）当0时所在经线与180°经线重合时，全球处于同一天内；当0时所在经线为0°经线时，地球上今天与昨天各占一半；其他类推。
【特别提醒】两条日期界线（国际日期变更线和0﹕00经线）的区别
①0﹕00经线：自然形成的日期界线，位置不变（夜半球的正中央），经度随时在改变，顺地球自转方向跨0﹕00经线，日期自然增加1天。如图11，顺跨0﹕00经线，日期由3月21日自然更替为3月22日。
②国际日期变更线（示意图中看为180°经线）：人为规定的日期界线，经度不变，位置随时在变，顺地球自转方向跨国际日期变更线，日期人为减去1天。如右图11，顺跨国际日期变更线，日期由3月22日变为3月21日。
11．确定方向
经线指示南北方向，纬线指示东西方向。进行东西确定时，两地精度差不能超过180°，超过180°要从相反方向确定。
（二）光照图判读中要掌握的计算
1．地方时的计算
两个步骤：①算时差（根据经度差转化：15°/小时，1°=4分钟）；②定位：如果未知时间在已知时间东侧，则加时差；未知时间在已知时间西侧，则减时差。
【例】当北京时间为14时时，英国伦敦的地方时为多少？
【解题思路】①算时差：北京时间是120°E的地方时，伦敦的经度0°，两地相差120°，除以15等于8小时；②定位：未知时间（伦敦）在西侧，减时差（14-8），伦敦的地方时即为6时。
2．时区的相关计算
地球表面有无数的地方时，人们都用地方时显然是不行的，为了全球日期的统一，我们将全球划分为24个时区，每个时区为15°的范围，在该范围内的人们都采用该区内中央经线的地方时作为该区的区时。该内容涉及到两种计算：①确定中央经线：用时区乘以15，如，算东8区中央经线就用8×15°=120°E；②知道经度确定时区：用经度除以15，如果余数大于7.5，则时区为商（n）+1，小于7.5则时区为商（n）。如，我国领土最西端（73°E）在哪个时区？算法：用73除以15，商4而余13，大于7.5，时区为（4+1）,即东5区。
3．区时计算
两个步骤：①算时差（同“-”异“+”，跨东西十二区的用24-（异“+”的结果））；②定位：如果未知时间在已知时间东侧，则加时差；未知时间在已知时间西侧，则减时差。
【例】美国哈弗大学（42°N，71°W）举办国际网页制作比赛，收件时间以当地时间2月15日23时截止，直接以网络（E—mail）传送。一位住在悉尼（34°S，151°E）的学生打算报名参加，假设当时网络传输没有任何故障，请问他最迟应在何时将作品发出？
【解题思路】本题考察区时计算，应先确定时区，71°W为西5区，151°E为东10区。第一种算法：①算时差：根据同“-”异“+”，时差为10+5=15小时，②定位：根据同“-”异“+”来算，东区一定在东，西区一定在西，未知时间东10区在东侧，应加时差，即2月15日23时+（10+5）=2月16日14时；第二种算法：2月15日23时-[24-(10+5)]+24=2月16日14时，式子里中括号表示时区；“+24”表示逆地球自转方向跨国际日期变更线时加一天
4．昼长和夜长的计算（图12）
昼长时间=日落时间-日出时间=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2
夜长=24小时-昼长
5．太阳高度的相关计算
图13为等太阳高度线图（以直射点为中心，成同心圆向晨昏圈递减），如果直射点为（0°，120°E），则AB的地理坐标为多少？确定关键为A点确定纬度，B点确定经度，由于太阳高度变化和纬度变化范围时一直的，所以变化多少度太阳高度纬度也变化多少度，A点的太阳高度为60°从直射点到A变化30°，纬度夜应该变化30°，即赤道向北30°，为30°N，A点的地理坐标为（30°N，120°E）；因为春秋分日昼夜等长，所以经度的变化幅度和太阳高度的变化幅度也相同，即B点的经度为120°E 向东30°，为150°E，B点坐标为（0°，150°E）.
如果将上图的直射点不是赤道，而是其他纬度，则要复杂些，如图14甲，直射点为（23°26′N，120°E），图中D点的纬度为23°26′N+30°=53°26′N，B点的纬度即为南极圈极圈，DB的经度都为120°E ，A点已经过了极点，纬度为66°34′N，经度为60°W。甲图中个点可对应乙图来看就简单多了。由于北半球昼弧大于夜弧，OC点也不在同一纬线上
6．正太阳高度和影长的计算w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
正午太阳高度为12时的太阳高度，在图14甲中，线段NB上的太阳高度即为正午太阳高度，它以直射点为中心向南北递减，计算方法为：H=90°-纬度差（当地地理纬度和直射点地理纬度之差）。在这个式子里有三个变量，知道其中两个变量就可以算第三个。正午太阳高度和影长时成反比的，其计算可根据三角函数进行，如图15，要算影长OP′可根据OP′＝OP／tan
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