Giải được các bài toán về tính các ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh, tính góc nhập xạ của các vĩ độ, cho thấy được tác dụng to lớn trong việc khắc sâu hơn kiến thức và những kĩ năng vận dụng
Trang 1A PHẦN MỞ ĐẦU
Trái Đất tham gia vào nhiều loại vận động trong vũ trụ nhưng có hai vận động chính ảnh hưởng trực tiếp đến các hiện tượng địa lí trên Trái Đất đó là vận động tự quay quanh trục của Trái Đất và quay quanh Mặt Trời
Giải được các bài toán về tính các ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh, tính góc nhập xạ của các vĩ độ, cho thấy được tác dụng to lớn trong việc khắc sâu hơn kiến thức và những
kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh để giải thích các hệ quả tạo ra bởi các chuyển động này Học sinh hiểu sâu sắc hơn ý nghĩa của góc nhập xạ:
Đối với từng địa phương: Quy định năng lượng ánh sáng nhận được do đó ảnh hưởng
lớn đến chế độ nhiệt, khí áp, gió, chế độ ẩm, tạo ra sự phân mùa của khí hậu
Đối với khí hậu toàn cầu: Tạo nên sự phân chia các đới khí hậu từ xích đạo đến 2 cực
đối xứng qua xích đạo, các mùa giữa 2 bán cầu trái ngược nhau Là nguyên nhân chủ yếu của quy luật địa đới, các đới cảnh quan, sinh ra ngoại lực, phân bố các khu khí
áp, chế độ gió trên Trái Đất
Qua việc nắm vững các cách tính này còn giúp học sinh phân tích được mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng tự nhiên, nhận xét và giải thích được những nguyên nhân của hệ quả, các sơ đồ, các hình vẽ liên quan đến hai chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời trong SGK và các tài liệu khác
B PHẦN NỘI DUNG
I TÍNH NGÀY MẶT TRỜI LÊN THIÊN ĐỈNH Ở CÁC ĐỘ VĨ
1 Khái niệm: Mặt Trời lên thiên đỉnh là hiện tượng xảy ra ở những địa điểm trong
vùng nội chí tuyến (từ chí tuyến Bắc (CTB) đến chí tuyến Nam (CTN) lúc 12h (giữa trưa) Mặt Trời ở ngay trên đỉnh đầu của một điểm, tia sáng Mặt trời thẳng góc với đường chân trời của địa phương đó vào những ngày khác nhau.
Nguyên nhân của hiện tượng này là do trục Trái Đất nghiêng một góc 66033’ không đổi so với mặt phẳng quỹ đạo trong khi chuyển động tịnh tiến trên quỹ đạo quanh Mặt Trời, làm cho Mặt Trời lên thiên đỉnh lần lượt các điểm trong vùng nội chí tuyến Bắc bán cầu (BBC) đến Nam bán cầu (NBC)
Từ ngày 21/3 (Xuân Phân) đến ngày 23/9 (Thu Phân), BBC ngã về phía Mặt Trời nên Mặt Trời lên thiên đỉnh lần lượt tại các điểm trong vùng nội chí tuyến Bắc bán cầu (BBC), xa nhất là tại CTB (23027’B).Từ sau ngày 23/9 đến ngày 21/3 năm sau NBC ngã về phía Mặt Trời nên Mặt Trời lần lượt lên thiên đỉnh ở vùng nội chí tuyến NBC,
xa nhất là tại CTN (23027’N)
Mọi điểm trong vùng nội chí tuyến trong 1 năm đều có 2lần Mặt Trời lên thiên đỉnh nhưng vào các ngày khác nhau Càng xa xích đạo khoảng cách giữa 2 lần Mặt Trời lên thiên đỉnh càng gần nhau Vùng ngoại chí tuyến không có hiện tượng này
2 Bài tập: Để biết được ngày cụ thể Mặt Trời lên thiên đỉnh của các điểm ta tính
như sau:
Trang 2 Ở Bắc bán cầu : từ ngày 21/3 đến 23/9: Mặt Trời lần lượt lên thiên đỉnh tại
xích đạo và các độ vĩ trong vùng nội chí tuyến ở Bắc bán cầu, xa nhất tại chí tuyến Bắc rồi trở về xích đạo mất 186 ngày
Từ xích đạo lên chí tuyến B mất 186 ngày: 2 = 93 ngày với 23027’ vĩ tuyến
Đổi 23027’ ra giây (”) 230 x 60’ + 27’ = 1407’ x 60” = 84.420”.
Trong 1 ngày Mặt Trời di chuyển 1 khoảng là: 84.420”: 93 ngày = 908”/ngày
Ví dụ: Ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh tại 10002’B (tại Cần Thơ)
* Đổi 10002’B ra giây ta có 36.120” Vậy số ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh tại 10002’B cách xích đạo là: 36.120” : 908” = 40 ngày
Ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần I: 21/3 + 40 ngày = 30/4 (tháng 3 có 31 ngày) Ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần II: 23/9 - 40 ngày = 14/8 (tháng 8 có 31 ngày) Tương tự cách tính trên ta có kết quả:
Ở Nam bán cầu : từ ngày 23/9 đến 21/3 mất 179 ngày (năm nhuận có 180
ngày) - từ xích đạo đến chí tuyến Nam mất 89 ngày hoặc 90 ngày (năm nhuận)
Tương tự như ở BBC: 1 ngày Mặt Trời đi được: 84.420” : 90 ngày = 938”/ngày
Ví dụ: Tại vĩ độ 150N sẽ có 2 ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh Số ngày cách xích đạo 54000”: 938” = 58 ngày Ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh cụ thể sẽ là:
Lần I: từ ngày 23/9 + 58 ngày = 20/11 (tháng 10 có 31 ngày)
Lần II: từ ngày 21/3 - 58 ngày = 24/1 (tháng 2 chỉ có 28 ngày hoặc 29 ngày)
Trang 3Số ngày trong các tháng:
Tháng
1 Tháng2 Tháng3 Tháng4 Tháng5 Tháng6 Tháng7 Tháng8 Tháng9 Tháng10 Tháng11 Tháng12
3 Cách tính tổng quát:
Muốn tính ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh của điểm A có A0 vĩ, ta cần nắm số ngày từ lúc Mặt Trời lên thiên đỉnh tại xích đạo 00 đến chí tuyến 23027’đi mất ở BBC: 93 ngày
Ở NBC: 90 ngày Mỗi ngày Mặt Trời đi được ở BBC: 908”, ở NBC: 938”
Bước 1 : Đổi vĩ độ của điểm A ra giây (1)
Bước 2 : Tính số ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh từ xích đạo đến vĩ độ của điểm A
bằng cách lấy (1): 908” (ở BBC) hoặc 938” (ở NBC) (2)
Bước 3 : Tính ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh
Ở BBC: lần I: Từ 21/3 + số ngày đến A lần II: 23/9 - số ngày đến A
Ở NBC: lần I: Từ 23/9 + số ngày đến A lần II: 21/3 - số ngày đến A.
Lưu ý : số ngày trong các tháng có liên quan: Các tháng có 31 ngày là: tháng I, III ,
V, VII, VIII, X, XII Các tháng có 30 ngày là: tháng IV, VI, IX, XI.Tháng II chỉ có 28 ngày, năm nhuận có 29 ngày
4 Bài tập vận dụng và nâng cao:
Tính độ vĩ của 1 điểm khi biết ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh tại điểm đó:
Ø Tính số ngày từ 21/3 hoặc 23/9 đến ngày đã cho của độ vĩ (n) ngày
Ø Lấy (n) ngày x (nhân) 908” (BBC) hoặc x 938” (NBC), suy ra được độ vĩ
Ví dụ: tính độ vĩ của điểm A, biết rằng Mặt Trời lên thiên đỉnh vào ngày 30/4.
Ø Tính số ngày từ 21/3 đến 30/4 là bằng 40 ngày
Ø 40 ngày x 908” = 36320” = 10002’B
II TÍNH GÓC NHẬP XẠ CỦA CÁC VĨ ĐỘ
1 Khái niệm: Góc nhập xạ (góc chiếu sáng) là góc được tạo ra bởi các tia tới
của ánh sáng Mặt Trời hợp với mặt phẳng chân trời của 1 điểm ở 1 độ vĩ trên bề mặt Trái Đất.
Trang 4Cùng với mặt cong của bề mặt Trái Đất và chuyển động biểu kiến hàng năm của Trái Đất nên góc nhập xạ có 1 số tính chất sau:
- Góc nhập xạ của các vĩ độ khác nhau thì không bằng nhau, nhìn chung nhỏ dần từ xích đạo đến cực
- Vào 2 ngày 21/3 và 23/9 góc nhập xạ có sự đối xứng qua đường xích đạo: tại xích đạo góc nhập xạ = 900, các điểm nằm trên cùng 1 vĩ độ ở Bắc và Nam bán cầu thì có góc nhập xạ bằng nhau
- Vào ngày 22/6 góc nhập xạ lớn nhất ở CTB và = 900, vào ngày 22/12 góc nhập xạ lớn nhất ở CTN và = 900
- Chỉ có các vĩ độ trong vùng nội chí tuyến mới có góc nhập xạ lớn nhất = 900 ứng với ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh Ngoài vùng chí tuyến góc nhập xạ luôn nhỏ hơn 900
- Góc nhập xạ của mỗi độ vĩ thay đổi trong năm Lớn nhất ứng với ngày Hạ chí và nhỏ nhất ứng với ngày Đông chí của bán cầu đó đối với các vĩ độ từ chí tuyến về hai cực Trong vùng nội chí tuyến là ngày Mặt trời lên thiên đỉnh tại điểm đó
2 Cách tính góc nhập xạ:
2.1 Công thức tổng quát: h0 = 900 - φ± δ
Trong đó: * φ: độ vĩ của điểm cần tính
* δ: độ lệch của góc chiếu so với xích đạo.
- Vào 2 ngày 21/3 và 23/9 Mặt trời lên thiên đỉnh ở xích đạo nên δ = 0.
- Ngày 22/6 và 22/12 Mặt trời lên thiên đỉnh ở xích đạo nên ở CTB hoặc CTN nên δ =
± 23027’
Ngày 21/3 và 23/9 tại xích đạo h0 = 900 – 00 = 900 và giảm từ xích đạo về 2 cực
Ngày 22/6: Mặt trời lên thiên đỉnh tại CTB (23027’ B), nên mọi vĩ độ ở ngoài vùng nội chí tuyến BBC có δ = + 23027’ xích đạo và NBC có δ = - 23027’
Ngày 22/12: Mặt trời lên thiên đỉnh tại CTN (23027’ N), nên mọi vĩ độ ở ngoài vùng nội chí tuyến NBC có δ = + 23027’ xích đạo và BBC có δ = - 23027’
2.2 Kết quả: Góc nhập xạ của các vĩ độ trong năm:
900B
66033’B
00
23027’
23027’
Trang 500
23027’N
66033’N
900N
66033’
900
66033’
23027’
00
900
66033’
43006’
00
43006’
66033’
900
46054’
23027’
Riêng các điểm trong vùng nội chí tuyến vào 2 ngày 22/6 và 22/12 thì được
tính theo công thức sau: h0 = 900 – δ + φ hay h0 = 66033’+ φ
Ví dụ 1: Góc nhập xạ ngày 22/6:
- Ở vùng nội chí tuyến BBC: h0 = 900 – δ + φ hay h0 =66033’+ φ
+ Ở 100B: h0 = 900 – 23027’ +100 = 76033’ hay h0 =66033’+100 = 76033’
+ Ở 200B h0 = 900 – 23027’ +200 = 86033’ hay h0 =66033’+200 = 86033’
- Ở vùng nội chí tuyến NBC thì áp dụng công thức chung: ho = 900 - δ - 23027’ Ngày 22/12 thì ngược lại với ngày 22/6
- Ở vùng nội chí tuyến NBC: h0 = 900 – δ + φ hay h0 =66033’+ φ
+ Ở 100 N: h0 = 900 – 23027’ +100 = 76033’ hay h0 =66033’+100 = 76033’
+ Ở 200 N: h0 = 900 – 23027’ +200 = 86033’ hay h0 =66033’+200 = 86033’
- Ở vùng nội chí tuyến BBC thì áp dụng công thức chung: h0 = 900 - φ - 23027’
3 Tính độ vĩ (φ) khi biết góc nhập xạφ) khi biết góc nhập xạ) khi biết góc nhập xạ:
Từ công thức tổng quát tính góc nhập xạ:
h0=900 - φ ± δ à φ = 900 – h0 ± δ
3.1 Đối với vùng nội chí tuyến: φ = h0 - 900 + δ
Ví dụ 1: Tính φ của điểm A nằm trong vùng nội chí tuyến BBC vào ngày 22/6 khi
biết h0= 800
δ A = (800 - 900) + 23027’ = 13027’ = 13027’B
Ví dụ 2: Tính φ của điểm B nằm trong vùng nội chí tuyến BBC vào ngày 22/6 khi
biết h0 = 87034’
Trang 6φ B = 87034’- 900 + 23027’ = 21001’B
3.2 Đối với vùng ngoại chí tuyến: φ = 900 – h0+ δ
Ví dụ: Tính φ của điểm C có h0 = 43 006’ vào ngày 22/6
φ C = 900 – h0 + δ = 900 – 43006’ + 23027’ = 71001’B
3.3 Đối với tất cả các độ vĩ ở NBC: vào ngày 22/6
Công thức tổng quát là φ = 900 – h0 – δ
Ví dụ: Tính φ của điểm D khi biết h0 = 43 006’
φ D = 900 – h0 – δ = 900 – 43006’ – 23027’ = 23027’N
Vào ngày 22/12 thì ngược lại với ngày 22/06
-Trên đây là 1 số cách tính và bài tập có tính chất tham khảo được trình bày khá đầy
đủ theo ý kiến chủ quan của bản thân tôi mà tôi đã tích lũy được qua quá trình giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi trong nhiều năm cùng với việc nghiên cứu, tham khảo
từ nhiều nguồn tài liệu và thực tiễn
Qua thực tế thực hiện nội dung của đề tài này, bản thân tôi thấy rằng nó rất cần thiết, rất hữu ích cho giáo viên và cho học sinh, nhất là học sinh lớp 10 ban
KHXH-NV và học sinh giỏi quốc gia, học sinh tham gia thi Olympic tham khảo vận dụng Trong quá trình thực hiện đề tài này, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế nhất đinh, rất mong được sự góp ý, trao đổi và đưa ra các cách giải quyết mới, đơn giản hơn và hiệu quả hơn của các đồng nghiệp nhằm giúp giải quyết những khó khăn trong việc giảng dạy và học tập bộ môn địa lý hiện nay