從《南極之戀》中解讀極晝區(qū)太陽(yáng)高度角問(wèn)題

石俊楓

摘要：太陽(yáng)高度角在整個(gè)高中地理知識(shí)中，是學(xué)習(xí)、理解最困難的知識(shí)點(diǎn)之一，對(duì)學(xué)生能力要求高，學(xué)習(xí)正午太陽(yáng)高度角和午夜太陽(yáng)高度角，可以培養(yǎng)學(xué)生收集處理信息的能力，獲取新知識(shí)的能力，分析解決問(wèn)題的能力，交流合作的能力。

關(guān)鍵詞：極晝;午夜太陽(yáng)高度;太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)規(guī)律

2018年2月2日，中國(guó)大陸上映了一部災(zāi)難愛(ài)情片《南極之戀》，該片是我國(guó)首部親臨南極洲拍攝的電影，該片改編自吳有音創(chuàng)作的同名長(zhǎng)篇小說(shuō)，講述了一對(duì)本該“絕緣”的男女在一次意外事故后被迫滯留南極的故事。

故事背景：影片中男主角叫吳富春，婚慶公司經(jīng)理 、土豪;故事的女主角叫荊如意，高空物理專(zhuān)業(yè)、學(xué)霸。影片中的男女主人公搭乘飛機(jī)從智利篷塔前往南極大陸，當(dāng)飛機(jī)接近南極大陸時(shí)，突遇氣旋，機(jī)長(zhǎng)難于控制飛機(jī)，最終只能緊急迫降，墜機(jī)。機(jī)長(zhǎng)及荊如意隨從犧牲，荊如意和吳富春幸存。

既然是首部在南極實(shí)景拍攝的電影，難免涉及許多地理知識(shí)，其中最難點(diǎn)的知識(shí)為如何在南極極晝區(qū)辨別太陽(yáng)方向及計(jì)算太陽(yáng)高度角。在電影《南極之戀》中，荊如意認(rèn)為：“南極極晝的時(shí)候，太陽(yáng)是從南方升起的，南極極晝的時(shí)候，太陽(yáng)是不會(huì)落下的，正午時(shí)，太陽(yáng)在正北方，高度角最大，然后向西北方向偏，繼而向東南方向移動(dòng)，高度角變小，到午夜太陽(yáng)在正南，高度角最小?！?/p>

那真實(shí)狀態(tài)下南極極晝時(shí)期的日出日落以及太陽(yáng)移動(dòng)方向是否如電影里面描述的一樣呢？我們來(lái)分析分析：

結(jié)合所學(xué)知識(shí)，我們知道南極圈出現(xiàn)極晝的時(shí)間大約是12月22日到次年的6月22日，12月22日晨昏圈剛好和南極圈相切，南極圈成為出現(xiàn)極晝現(xiàn)象最低緯度的地方，此時(shí)南極圈上與晨昏圈相切的地方其太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)是如何移動(dòng)的呢？

此時(shí)，南極圈全天24小時(shí)內(nèi)太陽(yáng)高度角最低值為0°，當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)0時(shí)，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡與地平圈相切，太陽(yáng)高度最大值即正午太陽(yáng)高度角，其大小為太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度數(shù)的2倍。例如，12月22日，南極圈正午太陽(yáng)高度角為47°，剛好為南回歸線度數(shù)的2倍。

從上圖3.12月22日太陽(yáng)直射示意圖可以看出，紅色箭頭表示陽(yáng)光，傾斜的黑色線條為晨線，A點(diǎn)即晨昏圈與南極圈的切點(diǎn)，以A點(diǎn)為原點(diǎn)作方向坐標(biāo)，平移陽(yáng)光線條，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)光與A點(diǎn)所在經(jīng)線平行，經(jīng)線指示南北，即A點(diǎn)日出方向?yàn)檎希?，A點(diǎn)日落方向也是正南。

再來(lái)推斷極晝時(shí)期內(nèi)，太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)軌跡移動(dòng)規(guī)律，從上述所知南極極晝時(shí)太陽(yáng)從正南升起，不會(huì)落下，它在天上轉(zhuǎn)圈，正午時(shí)太陽(yáng)在正北方，高度角最大，然后向西北方偏，繼而向西南方移動(dòng)，高度角變小，到午夜，太陽(yáng)在正南，高度角最小。電影里面荊如意將繼而向西南說(shuō)成了東南，這也是該電影的一個(gè)缺憾吧，有缺憾的電影才是常態(tài)化的電影！

除正午太陽(yáng)高度角計(jì)算公式外，極晝地區(qū)還涉及到午夜太陽(yáng)高度角問(wèn)題，午夜太陽(yáng)高度即0時(shí)太陽(yáng)高度，只有在極晝?nèi)捌湟詢(xún)?nèi)才會(huì)有午夜太陽(yáng)高度，如下圖所示：

午夜太陽(yáng)高度的計(jì)算公式推導(dǎo)過(guò)程如下：

假設(shè)北半球點(diǎn)P在北極圈及其以北地區(qū)，太陽(yáng)直射點(diǎn)在赤道和北回歸線之間，此時(shí)P點(diǎn)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象（如圖5）

在上圖中太陽(yáng)光線是平行照射地球的，MR為P點(diǎn)的地平圈，PK為P點(diǎn)所在緯線的延長(zhǎng)線，MO為赤道的延長(zhǎng)線，N、S為兩極點(diǎn);H0為P點(diǎn)午夜太陽(yáng)高度角，即∠LPR。在上圖中由于太陽(yáng)光線平行，PK與赤道面平行，所以∠LPK=δ，∠RPK=∠RMO，又因?yàn)樵赗T△OPM中∠RMO=900-φ，所以，H0=∠LPR=δ-（90°-φ），即H0=δ+φ-90°

對(duì)于該公式用地理術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)為：極晝地點(diǎn)午夜太陽(yáng)高度為該點(diǎn)地理緯度與直射點(diǎn)緯度之和與90°的差。即H夜=δ+φ-90°

參考文獻(xiàn)：

[1] 程琳.從地理視角解讀電影《南極之戀》[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2018（13）.

[2] 陶杰.如何學(xué)習(xí)正午太陽(yáng)高度角[J].科學(xué)咨詢(xún)（科技·管理），2017（05）.

（作者單位：湖北省武漢市湖北大學(xué)）