相对地球运动的物体的昼夜长短计算

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  一、问题的提出
  “一天24小时”这不会让我们怀疑,因为这是地球上绝大多数人(极昼和极夜范围以外)观测到的昼夜交替的周期,它是太阳中心连续两次由东向西通过同一子午线(经线)的时间间隔,为24小时,又叫太阳日。
  不过,人们在不同情况下观测到的昼夜长短时间是不同的。在高中地理教学中,多次有学生向我问到这样一类问题:“在地表自西向东运动的物体,测得昼夜长短都变短;自东向西运动,测得昼夜长短都变长”是否在所有情况下都是正确的?
  对于上述结论在一般情况下是正确的,但并非完全如此。比如,在地球表面沿纬线方向作东西向运动的物体,用很快的角速度,即使向西运动,运动一圈的时间也可能很短,昼夜可能不会变长。关于生活中我们涉及到的昼夜长短变化的定性判断,许多学生往往根据上述结论得出错误的结果。在此,我结合自己的教学所得来讨论一下有关昼夜长短的计算。
  二、问题的分析
  地球上某一地方太阳连续两次当顶的时间间隔为一昼夜;太阳当顶时的地方时为12点。下面我用一实例来探讨具体的计算方法。
  三、结论
  1、如果物体自西向东运动,昼夜长短都变短(如第2小题)。
  2、如果物体自东向西运动:
  (1)当运动物体角速度大于地球自转角速度时,则昼夜长短都变短(如第4小题)。
  (2)当运动物体角速度等于地球自转角速度时,则昼夜长短不变,仍为24小时(如第5小题)。
  (3)当运动物体角速度小于地球自转角速度时,则昼夜长短都变长(绝大多数情况下都是如此,如第3小题)。
  一般情况下,运动物体所处纬度不是很高,沿纬度方向运动时角速度小于地球自转角速度,所以测得的昼夜长短都变长,因此就有了平时一般的结论。
  但是,如果运动物体在很高的纬度地带沿纬线方向作东西向运动时,即使线速度不是很大,角速度也可能很大。当其运动的角速度超过地球自转角速度时,即使向西运动,观测到的昼夜长短也小于24小时。
  结束语
  关于昼夜长短的计算在高考中时有出现,很多同学对这一类问题感到很难解决。我们要让学生真正理解产生昼夜现象的根本原因、昼夜长短是如何规定的、不同情况下我们观察到的太阳升落变化等基本知识,才能让学生理解昼夜长短计算的基本方法,以解决实际的问题。
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