太阳直射点移动, 正午太阳高度变化，

太阳视运动及气压带风带移动装置教学应用

地理组    周春响

能够直观动态的展现太阳直射点在南北回归线的运动。全球其它各纬度的正午太阳高度和方向。一年中某地的日出、日落的视运动轨迹变化。全球气压带和风带的移动规律。通过这个装置，同学们可以通过动眼，动脑，动手去感知和体验。这对于理解和掌握地球公转的相关知识很有帮助。

关键词：地球公转太阳视运动气压带风带移动

在高中地理的学习中，地球自转和公转是重要的学习内容，它与我们的日常生活中的一些现象密切相关，如：四季更替，学校冬夏季上课时间调整等。高考中也有对相关知识的直接或间接的考察（2018年地理全国卷）。但同学们在理解这些知识和现象时，总是感到困难重重。产生困难的原因一是这方面知识本身就比较抽象，同时，空间尺度较大。再加上时间的动态变化，难度大。另一方面，同学们的空间想象能力不足，理解力不够。老师虽然通过画图，多媒体动画等形式展现。那仍有一部分同学似懂非懂。如果能够设计一套能够直观动态的展现太阳直射点在南北回归线的运动；太阳直射某一纬度时，正午时刻，全球其它各纬度的正午太阳高度和方向；直射点在不同纬度时，某地的日出，日落的视运动轨迹；太阳直射点在南北回归线运动时，全球气压带和风带的移动轨迹。通过这个装置，同学们可以通过动眼，动脑，动手去感知和体验。这对于理解和掌握地球公转和自转的相关知识很有帮助。

制作说明

一、太阳直射点运动模拟装置。

1. 塑料底板代表地平面，上面横向标注0°。南北回归线，南北纬度30°，南北纬60°，南北纬90°。纵向平分各纬线，作一条经线。在改经线与赤道，南北纬30°，南北纬60°，南北纬90°的交点处，竖立七根，分别编号①、②、③、④、⑤、⑥、⑦等长的铁钉，代表不同纬度相同的地理事物。

2. 两条弧形铁丝，在南北回归线上架起，代表两地的天空。一根平直的铁丝架在两条弧形铁丝正上方，代表太阳直射点的运动路线。

3. 可聚散光手电筒挂在横向铁丝上，且与铁丝垂直，代表太阳。

4. 滑动手电筒在南北回归线之间移动，聚光灯打开，光点代表直射点。此时打开散光，分别照向直射点，南北两侧的铁钉，会观察到不同纬度影子的朝向和长短。直射点影子长为0，在直射点以北，影子朝正南，且距直射点越远，影子越长，直射点以南影子朝正北且距直射点越远，影子越长。

根据光沿直线传播的理论得出：在直射点以南各纬度，正午时太阳在正北，距直射点越远，正午太阳高度越小，在直射点以北各纬度，正午太阳在正南，距直射点越远，正午太阳高度越小。

平直滑杆的设计，能够动态模拟演示聚散光灯的使用，既能展示太阳直射点的位置，又能满足通过产生影子来推断太阳的方位的要求。

二、太阳视运动模拟装置

1. 木板底座代表任意地点的地平面。方向坐标表示正东，正南，正西正北四个方向。同时划分东南，东北，西南，西北四个象限。

2. 制作量角器组件的目的是通过计算公式，计算出任意纬度的正午太阳高度，再对比量角器，比较精确地展示出太阳高度，导槽是为了方便固定量角器，便于取角度。

3. 乒乓球用来模拟太阳。

4. 南北向钢丝代表观测者与太阳形成的天穹线，东西向钢丝模拟太阳在空中的视运动轨迹。钢丝在地平面上的长度变化，用来模拟白昼长短的变化。两条钢丝组合，形成了立体的天球一部分。

5. 塑料笔芯的作用很关键。一是能够旋转，旋转可以满足太阳高度角的变化。钢丝的伸缩可以模拟白昼时间长短变化。二是作为滚轴在滑槽内自由水平滑动，结合刻度，模拟太阳直射点在南北回归线之间的变化。

6. 六条橡皮筋固定滑动组件。

三、气压带风带的移动装置。

1. 塑料板代表近地面。在赤道，南北纬30°，南北纬60°，南北纬90°分别标注赤道低气压带，副热带高气压带，副极地低气压，极地带高气压带，在相邻两气压带之间画出风向标，标注风带名称。

2. 把太阳直射点移动装置拿来，把两块塑料板组合在一张大的塑料板上面。标注气压带风带的塑料板底部有导轨与底板连结。

3. 乒乓球代表太阳直射点。把它粘在导轨的一端，导轨固定在塑料板上。

装置在实践中的应用

一．太阳直射点移动装置

把手电筒移动到赤道上方打开聚光灯，直射赤道，打开散光灯，照射①号铁钉，记录影长及朝向。散光灯向北照射，分别记录②③④号铁钉影长及朝向。散光灯向南照射，分别记录⑤⑥⑦号铁钉影长及朝向，移动手电筒到北回归线，打开聚光灯直射23°26′N。打开散光灯，照射②号铁钉，记录影长及朝向。散光灯向北照射，分别记录③④号铁钉影长及朝向。散光灯向南照射，分别记录①⑤⑥⑦号铁钉影长及朝向，移动手电筒到南回归线，打开聚光灯直射23°26′S。打开散光灯照射⑤号，记录影长及朝向，散光灯向北照射，记录①②③④号影长及朝向，向南照射，记录⑥⑦号影长及朝向。

直射赤道时：

直射北回归线时：

直射南回归线时：

通过以上数据可以得出：距直射点越远正午太阳高度越小，直射点以北各纬度正午太阳在正南，直射点以南各纬度正午太阳在正北。影长无说明这里是极夜。

二、太阳视运动装置应用

以北纬32°某地为例，二分二至日时太阳升落方向变化和太阳高度变化。

1. 太阳直射点为北回归线时，计算得出此时正午太阳高度为81°26′，将滑槽组件移动到23°26′N，调整东西向钢丝与地面的高度角为调整钢丝到81°26′，滑动南北向钢丝上的乒乓球，发现太阳从东北方向升起，西北方向落下；昼长大于夜长，东西向钢丝在地平面上部分为优弧。

2. 太阳直射点为赤道时，计算得出此时正午太阳高度为58°，将滑槽组件移动到赤道（0°），调整东西向钢丝与地面的高度角为58°，滑动南北向铁丝上的乒乓球，发现太阳从正东方向升起，正西方向落下；昼夜等长，东西向钢丝在地平面上部分为半圆。

3. 太阳直射点为南回归线时，计算得出此时正午太阳高度为34°34′，将滑槽组件移动到南回归线（23°26′S），调整东西向钢丝与地面的高度角为34°34′，滑动南北向钢丝上的乒乓球，发现太阳从东南方向升起，西南方向落下；昼长小于夜长，东西向钢丝在地平面上部分为劣弧。

三、气压带风带移动装置

把气压带风带塑料板调整到与太阳直射点移动塑料板对齐，此时，气压带风带关于赤道对称，把乒乓球调整到赤道。向北移动乒乓球，同时，气压带风向北移动，乒乓球移动到北回归线停止，气压带风带也停止，乒乓球向南移动，气压带风带也向南移动，乒乓球移动到南回归线停止，气压带风带停止，乒乓球向北移动，回到赤道，气压带风带向北移动，回到出发点终止。

作用：三个装置看似独立，其实内部联系紧密，它们共同系统地模拟了由于地球公转产生的太阳直射点在南北回归线之间运动、不同季节正午太阳高度的变化、昼夜长短的变化、气压带风带的移动规律。

参考文献

太阳高度和太阳升落方向教具制作.中学地理教学参考2018-6

             （责任编辑：韩坤  ）