高三地理教案：《求極晝極夜問(wèn)題的原理與方法》教學(xué)設計

　　本文題目：高三地理教案：求極晝極夜問(wèn)題的原理與方法

　　求極晝極夜問(wèn)題的原理與方法

　　進(jìn)行極地考察或作穿過(guò)極地的航行，都需要事先知道極圈內某一緯度上一年中有多少天極晝、多少天極夜，以及極晝極夜開(kāi)始于什么時(shí)間、結束于什么時(shí)間。解決這類(lèi)問(wèn)題可以借助于《活動(dòng)星圖》教具，這是《活動(dòng)星圖》的又一種新用途。

　　稍有天球常識的人都知道，(l)大陽(yáng)赤緯是每天變化的，它與太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度完全一致，即說(shuō)，“太陽(yáng)赤緯是多少度，直射點(diǎn)的緯度就是多少度”。赤緯為“+”，直射點(diǎn)在北半球，赤緯為“-”，直射點(diǎn)在南半球。(2)直射點(diǎn)與切點(diǎn)(晨昏線(xiàn)與緯線(xiàn)圈的切切點(diǎn))總是處在同一經(jīng)線(xiàn)圈上而且總是相差90個(gè)緯度，即說(shuō)，“直射點(diǎn)的緯度是多少度，離開(kāi)極點(diǎn)多少度的范國內就有極晝極夜現象”，其中，直射點(diǎn)所在半球極點(diǎn)周?chē)�出現極晝，另一半球出現極夜。上述兩點(diǎn)是用《活動(dòng)星圖》教具求極晝極夜開(kāi)始、結束、持續日期的理論基礎。

　　一般較正規的《活動(dòng)星圖》背面都印有《使用方法》，而且無(wú)不介紹如何用《活動(dòng)星圖》求一年中某一天太陽(yáng)赤緯的方法，反過(guò)來(lái)，若知道了太陽(yáng)赤緯，當然也可以用《活動(dòng)星圖》來(lái)查這一天是幾月幾日。用《活動(dòng)星圖》求極圍內任一緯度上極晝極夜開(kāi)始、結束、持續日期正是基于上述想法設計出來(lái)的，其過(guò)程大致分兩大步：第一步是求極圈內所求緯度上出現極晝極夜時(shí)，太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度即當時(shí)太陽(yáng)的赤緯，第二步是用《活動(dòng)星圖》查出與該赤緯值相對應的日期。

　　極圈內所求緯度上出現極晝極夜時(shí)太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度(太陽(yáng)赤緯)可據本文開(kāi)始就提出的兩條理論基礎來(lái)求。如：求75°N地區開(kāi)始出現極夜時(shí)太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度，依據兩條理論基礎可以不加思索的算出，75°N地區開(kāi)始出現極夜時(shí)，太陽(yáng)直射15°S即太陽(yáng)赤緯為-15°，同理80°S地區開(kāi)始出現極晝時(shí)，太陽(yáng)直射10°即太陽(yáng)赤緯為-10°。

　　用《活動(dòng)星圖》查對應日期的方法有兩種：

　　第一種方法(只用《活動(dòng)星圖》)

　　轉動(dòng)星盤(pán)使子午線(xiàn)經(jīng)過(guò)黃道上的某一點(diǎn)----此點(diǎn)的赤緯與所求緯度上出現極晝極夜時(shí)太陽(yáng)赤緯(與太陽(yáng)直射點(diǎn)所在地理緯度相同)相同，計數從子午線(xiàn)指示月日至“二分點(diǎn)”(求北極極晝南極極夜時(shí)計數到夏至點(diǎn)，求北極極夜南極極晝時(shí)計數到冬至點(diǎn))所在赤經(jīng)線(xiàn)指示月日之間的天數，以“二至日”為中(皆指北半球二至日，求北極極晝南極極夜時(shí)以夏至日為中，求北極極夜南極極晝時(shí)以冬至日為中)向前減去這個(gè)天數即開(kāi)始日期，向后加上這個(gè)天數即結束日期兩個(gè)日期之間間隔的天數即所求緯度上極晝極夜的持續日期。例如，求80°N地區極晝極夜開(kāi)始、結束、持續日期：(1)已知80°N極晝起止時(shí)太陽(yáng)赤緯為+10°，故先轉動(dòng)星盤(pán)使子午線(xiàn)經(jīng)過(guò)黃道上赤緯為+10°的一點(diǎn)，然后計數從子午線(xiàn)指示月日(9月23日)至夏至點(diǎn)赤經(jīng)線(xiàn)指示月日(11月30日或7月16日)之間的天數約67天，即80°N地區極晝開(kāi)始于夏至日前67天(4月16日前后)，結束于夏至日后67天(8月29日前后)，極晝持續日期是4月16日至8月29日約134天。(2)已知80°N極夜起止時(shí)太陽(yáng)赤緯為-10°，故先轉動(dòng)星盤(pán)使子午線(xiàn)經(jīng)過(guò)黃道上赤緯為-10°的一點(diǎn)，然后計數從子午線(xiàn)指示月日(9月23日)至冬至點(diǎn)所在赤經(jīng)線(xiàn)指示月日(11月30日或7月16日)之間的天數約67天，即80°N地區極夜開(kāi)始于冬至日前67天(10月16日前后)，結束于冬至日后67天(2月27日前后)，極夜持續日期是10月16日至次年2月27日約134天。

　　第二種方法(《活動(dòng)星圖》加附尺)

　　準各工作：找一片直邊硬紙片作附尺，把《活動(dòng)星圖》子午線(xiàn)上的“地平高度”刻劃在附尺上，轉動(dòng)星盤(pán)使二至日與二至點(diǎn)赤經(jīng)線(xiàn)重合，將附尺一端固定在北天極并使之能自由轉動(dòng)。

　　方法：轉動(dòng)附尺使之經(jīng)過(guò)黃遂上某一點(diǎn)──該點(diǎn)赤緯與所求緯度上出現極晝極夜時(shí)的太陽(yáng)赤緯(與太陽(yáng)直射點(diǎn)所在地理緯度相同)相同，此時(shí)附尺下端指示月日便是所求緯度上極晝極夜開(kāi)始或結束的日期，據這個(gè)日期可再求出另一組日期，兩個(gè)日期間隔的日數即所求緯度上極晝極夜持續的日期。例如：求70°S極晝極夜開(kāi)始、結束、持續日期，(1)巳知70°S極晝起止時(shí)的太陽(yáng)赤緯為-20°，故先轉動(dòng)附尺使之經(jīng)過(guò)黃道上太陽(yáng)赤緯為-20°的一點(diǎn)，此時(shí)，附尺下端指示月日為11月21日，這是開(kāi)始日期，它踞冬至日31天，結束日期是冬至日后31天即1月月22日，持續日期是11月21日到次年1月22日計約62天。(2)已知70°S極夜起止時(shí)太陽(yáng)赤緯為+20°，故先轉動(dòng)附尺使之經(jīng)過(guò)黃道上太陽(yáng)赤緯為+20°的一點(diǎn)，此時(shí)，附尺下端指示月日為7月23日，這是結束日期，它踞夏至日約31天，從夏至日前推31天即5月22日為開(kāi)始日期，持續日期是5月22日到7月23日計約62天。

　　用《活動(dòng)星圖》求極圈內任一緯度上極晝極夜開(kāi)始、結束、持續日期的方法簡(jiǎn)單、方便、易行，只要手中有一頁(yè)《話(huà)動(dòng)星圖》隨時(shí)都可推算。但由于受器具、觀(guān)測等誤差因素的影響，所求得的數只能是一個(gè)大約數，要想得到準確數據，除必須選用精度較高的《活動(dòng)星圖》外，還要求使用者有較商、較熟練的觀(guān)測理技術(shù)。上述方法尚未見(jiàn)于報刊雜志，同志們不妨一試。