高三地理教案：《求極晝極夜問題的原理與方法》教學設計

　　本文題目：高三地理教案：求極晝極夜問題的原理與方法

　　求極晝極夜問題的原理與方法

　　進行極地考察或作穿過極地的航行，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，以及極晝極夜開始于什么時間、結束于什么時間。解決這類問題可以借助于《活動星圖》教具，這是《活動星圖》的又一種新用途。

　　稍有天球常識的人都知道，(l)大陽赤緯是每天變化的，它與太陽直射點的緯度完全一致，即說，“太陽赤緯是多少度，直射點的緯度就是多少度”。赤緯為“+”，直射點在北半球，赤緯為“-”，直射點在南半球。(2)直射點與切點(晨昏線與緯線圈的切切點)總是處在同一經線圈上而且總是相差90個緯度，即說，“直射點的緯度是多少度，離開極點多少度的范國內就有極晝極夜現象”，其中，直射點所在半球極點周圍出現極晝，另一半球出現極夜。上述兩點是用《活動星圖》教具求極晝極夜開始、結束、持續日期的理論基礎。

　　一般較正規的《活動星圖》背面都印有《使用方法》，而且無不介紹如何用《活動星圖》求一年中某一天太陽赤緯的方法，反過來，若知道了太陽赤緯，當然也可以用《活動星圖》來查這一天是幾月幾日。用《活動星圖》求極圍內任一緯度上極晝極夜開始、結束、持續日期正是基于上述想法設計出來的，其過程大致分兩大步：第一步是求極圈內所求緯度上出現極晝極夜時，太陽直射點的緯度即當時太陽的赤緯，第二步是用《活動星圖》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太陽直射點的緯度(太陽赤緯)可據本文開始就提出的兩條理論基礎來求。如：求75°N地區開始出現極夜時太陽直射點的緯度，依據兩條理論基礎可以不加思索的算出，75°N地區開始出現極夜時，太陽直射15°S即太陽赤緯為-15°，同理80°S地區開始出現極晝時，太陽直射10°即太陽赤緯為-10°。

　　用《活動星圖》查對應日期的方法有兩種：

　　第一種方法(只用《活動星圖》)

　　轉動星盤使子午線經過黃道上的某一點----此點的赤緯與所求緯度上出現極晝極夜時太陽赤緯(與太陽直射點所在地理緯度相同)相同，計數從子午線指示月日至“二分點”(求北極極晝南極極夜時計數到夏至點，求北極極夜南極極晝時計數到冬至點)所在赤經線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以夏至日為中，求北極極夜南極極晝時以冬至日為中)向前減去這個天數即開始日期，向后加上這個天數即結束日期兩個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地區極晝極夜開始、結束、持續日期：(1)已知80°N極晝起止時太陽赤緯為+10°，故先轉動星盤使子午線經過黃道上赤緯為+10°的一點，然后計數從子午線指示月日(9月23日)至夏至點赤經線指示月日(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極夜起止時太陽赤緯為-10°，故先轉動星盤使子午線經過黃道上赤緯為-10°的一點，然后計數從子午線指示月日(9月23日)至冬至點所在赤經線指示月日(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(《活動星圖》加附尺)

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

　　方法：轉動附尺使之經過黃遂上某一點──該點赤緯與所求緯度上出現極晝極夜時的太陽赤緯(與太陽直射點所在地理緯度相同)相同，此時附尺下端指示月日便是所求緯度上極晝極夜開始或結束的日期，據這個日期可再求出另一組日期，兩個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極晝極夜開始、結束、持續日期，(1)巳知70°S極晝起止時的太陽赤緯為-20°，故先轉動附尺使之經過黃道上太陽赤緯為-20°的一點，此時，附尺下端指示月日為11月21日，這是開始日期，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極夜起止時太陽赤緯為+20°，故先轉動附尺使之經過黃道上太陽赤緯為+20°的一點，此時，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日為開始日期，持續日期是5月22日到7月23日計約62天。

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