昼夜更替的几个疑难知识点解析

　　地球是一个不发光且不透明的球体，同一瞬间阳光只能照亮半个球，被阳光照亮的半个地球是白昼，没有被阳光照亮的半个地球是黑夜·昼半球和夜半球的分界线(圈)，叫做晨昏线(圈).

　　在学习地球自转地理意义时，昼夜更替是必须掌握的。但是此部分知识比较抽象，难以理解，要完全掌握，笔者认为应该注重以下两个方面的知识点。

　　一、昼夜现象与昼夜更替之间的区别

　　昼夜现象是指由于太阳光线的照耀，地球面向太阳一面被照亮处于白昼状态，而另一部分由于自身的阻挡未被太阳光线照亮处于黑夜状态。因此，昼夜现象的形成与地球为不透明、不发光的球体及日地距离(太阳光线能够到达地面)有关，而与地球是否自转无关，也就是说假设地球不自转，也会存在昼夜现象。

　　地球上的昼夜更替是指地球上某地从昼到夜再到昼的地理现象，它的形成首先要求地球上存在昼夜现象，而周期的长短与地球的自转角速度是有关的。

　　其计算法则可以从晨昏圈入手，晨昏圈是太阳光线与地球表面相切的切点连接而成，晨昏圈上太阳高度为0度，把地球平分为昼半球和夜半球。在某天或很短时间里，我们可认为晨昏圈相对于太阳的空间位置是固定不变的(这是由于地球的公转周期较长，在较短时间内日、地的相对空间位置变化很小，那么太阳光线与地球表面的切点的空间位置变化很小)。由于地球不断自转，因此晨昏圈相对于地面向西移动，向西移动的角速度就等于地球的自转角速度。因此，我们理解昼夜更替周期就可以这样认为，地球上各地随着地球的自转，从位于晨线上(见到日出)到位于昏线上(见到日落)再回到晨线上(再次见到日出)，这样的一段时间长短就为该地的昼夜更替周期长短。昼夜更替就可以看作是地面上各地相对于晨昏圈的运动，其周期大小T=360°/地球的自转角速度。现在，地球上各地(除南、北两极点)角速度均为15°/小时，因此昼夜更替周期为24小时，称为一个太阳日。如果地球只是公转而不自转，则地球上的昼夜更替周期为一年。

　　二、关于地球上运动物体的昼夜更替周期长短计算

　　在地球上运动的物体，它们的昼夜更替周期就有可能不是一个太阳日。对于此类问题的计算，笔者认为关键在于把抽象化为具体，这就要求能够建立一个具体的地理模型，然后加以分析，此模型的建立需要引进晨昏圈来进行。在某段较短的时间里，晨昏圈的空间位置(相对于太阳或者相对于地心)是不会发生明显变化的，因为晨昏圈是太阳光线与地球表面的切点构成。以下的分析我们就习惯以晨线为例，假设物体的运动刚刚从位于晨线的空间位置开始，来计算其昼夜更替周期。可以分成两种情况来进行讨论。

　　1.如果物体相对于地面向东运动

　　假设物体相对于地面向东运动的角速度为W1，而地面是相对于晨线向东运动且角速度为W2=15°/h。那么物体相对于晨线向东运动，其角速度W3=W1+W2，W3> 15°/h。其分析模型可建立如下。