地球每年度会绕着太阳完成一个直径大约3亿公里的巨大椭圆轨道运行过程。
由于地球的自转既不平行也不垂直于公转轨道平面，而是以一个特定的角度
66°34′倾斜于太阳所在的黄道平面。这样就为全球的各个地区带来不同的日照角
度和时间，丰富了地球气候的多样性！
天空中太阳全年的“8”字形日行迹
太阳全年中每天的轨迹是怎样的
我们知道太阳每天都是在天空的偏东方升起，在赤道的方向（北半球的南方，南
半球的北方）慢慢的升高，然后在偏西方落下，每一天都会在天空中划出一条运
行轨迹！
太阳全年中每天的轨迹是怎样的
那么我们追踪太阳一年中的每一天在天空中的轨迹，会是什么样的？看下图：
这个图片显而易见，太阳穿过天空最短最低的路径是在冬至那天；最高和最长
的路径发生在夏至那天，就这样来回循环摆动，年复一年！
那么，在一整年的时间里，如果每天同一时间拍摄太阳在天空中的位置，我们会看到怎
样的情况？意思就是，今天我12点拍太阳的位置，明天也12点，后天也一样.....，就这样
拍一年的时间，你认为太阳的路径会是一条直线吗？或者是一条曲线?
全年中每天的同一时间太阳的轨迹是怎样的
事实证明，有些现象跟我们想的就是不一样，更加奇妙、更加壮观。
太阳在一年中每一天的同一个时间点的位置，表现出来的形状看起来像一个被拉长
的数字8，“8”的一个边比另一个边更大更宽。“8”的最高点对应夏至，最低点对
应冬至，这个应该很好理解，也就是全年最高和最低的位置！
在这张2001年拍摄于希腊的太阳8字轨迹合
成图上，太阳似乎从圆形神庙(Tholos)附近的
山后升起。圆形神庙是特尔斐(希腊古都)城
中雅典娜圣地的一座原型建筑。
这张太阳8字轨迹合成照片显示了2003年
3月至2004年3月间出现于西班牙赫罗纳
上空的太阳轨迹。拍摄者每隔7天都在上
午9点15分拍摄太阳盘面，在捕捉到了53
张照片后，将其添加至十字架海角国家
公园的背景照片上，这座国家公园位于
伊比利亚半岛最东端。
有史以来制作的第一张太阳8字轨迹图在1978年至1979年拍摄于美国新英格兰地区上
空，被认为是世界上极少数不采用合成前景的太阳8字轨迹图之一。此图由44张太阳曝
光画面和一张房屋照片组成，全部是用同一张胶卷在同一地点拍摄。
此外，在夏至、冬至及春分或秋分，拍摄者丹尼斯·迪希科(Dennis di Cicco)都用滤光
片进行长时间曝光，每天从日出时分开始，早晨8点30分结束。由此制作完成的照片显
示了那三天的太阳部分弧线。
这张图合成了2015年7月23日至2016年7月4日期间数次单独曝光下的不同太阳位置，
展现了全年太阳轨迹的优美曲线，这条曲线被称为“地球仪8字曲线(Analemma)”。这些
鱼眼照片摄于匈牙利布达佩斯多瑙河西河岸的一个固定位置，拍摄时间均是当天的欧洲
中部时间11点44分。夏至那天，太阳位于8字形的顶点。秋分和春分时太阳均位于中点。
这张合成图的背景图摄于2016年1月7日，当时地上有积雪，摄影师的影子和摄像包放置
在地面上，那天冬至刚过去，太阳即将离开8字形曲线的最低点。
这种特殊的形状，其实不是我们这个世界所独有的。在天王星、海王星和冥王星都
能看到太阳排列的“8”字；木星和金星看到的是椭圆；但是在土星和火星的天空
中会看到一个不寻常的泪滴形状！
为什么太阳在天空中会出现这些形状呢？以及地球的字形曲线为什么是这样的形状和
倾斜方式？
整个“8”字的倾斜比较简单，如果我们选择在每天的正中午拍摄照片，也就是太阳
在天空中最高点拍摄，就会得到一个完全没有倾斜的“8”字形状。如果在最高点
（正中午）之前的时间拍摄太阳全年轨迹，“8”字形就向左倾斜，最高点（正中午）
之后，“8”字形就往右倾斜！
在北半球拍摄的话，“8”字曲线的顶部就是一个小圆圈，底部是一个大圆圈。如
果从南半球看的话，“8”字形曲线会正好倒过来！这个和远日点和近日点有关。
那么是什么造成了这种“8”字形状呢？有两个因素：
其一是我们地球自转轴的倾斜（黄赤交角不为零）
另一个因素是地球公转轨道的椭圆度（地球公转速度不均匀）
如果地球的自转轴完全垂直于公转轨道，并且公转轨道是一个完美而均匀的圆，那么太
阳每天都会出现在同一个地方。我们不仅没有季节变化，而且太阳在天空中的路径也不
会发生任何改变。
地轴23°26′的倾斜意味着太阳的路径在一年中会周期性地发生变化，夏季
太阳上升得越来越快，秋季下降得越来越慢，冬季下降得越来越早，春季
上升得越来越高。
随着时间的推移，地球的轴向倾斜会发生一点点变化，但在往后的100万年里将保持
相对稳定。
如果仅仅是因为地轴的倾斜，而地球公转轨道是一个完美的圆，我们在天空中
得到的曲线将是一个真正完美的“8”字形，水平和垂直轴完美对称。
但地球的轨道是一个椭圆！这就会带来一定的影响！
当地球离太阳最近，接近但不与冬至点一致，地球在太阳附近移动得最快，
导致太阳的表观路径比平均速度更快。当地球离太阳最远的时候，它的移动
速度比平均速度要慢，导致太阳的路径变化速度变慢，这就导致了“8”字形
一头大一头小！
如果我们生活在一颗地轴没有倾斜的行星上，它的公转轨道是椭圆形的，那么太阳
穿过天空的路径将会是椭圆的：这就是木星和金星的大致情况，它们的那一点轴向
倾斜是可以忽略不计。但是在地球上，有椭圆轨道和明显的轴向倾斜，所以这两种
效果表现出来的表观现象都很明显!
那么火星呢？和地球的轴向倾斜差不多，也有椭圆轨道，那为什么是泪滴形状呢？
因为火星的轨道偏心度非常高，所以综合起来的影响就只创造了一个巨大的泪滴，
不好理解？那我们再看看地球！
在地球上，以北半球为例，在冬至期间移动最快，这使得“8”字型曲线的“下”面
比“上”面大得多！如果火星轨道偏心度更高，它会在近日点移动的更快，远日点
移动的更慢，这就会造成“8”字型下方更大，上方更小，结果就是扩大的下方变成
了一个泪滴形！
另一方面，火星形成泪滴状的原因，是因为火星的近日点和远日点与它的春分
点和秋分点相对应，而我们地球正好于夏至和冬至点相对应，这也是一个最大
的区别
No
Image
我们只需要记住，这是地球椭圆轨道和地轴倾斜共同作用的结果！“8”字形是
太阳随时间的流逝在天空中形成的美丽自然的形状，这是大自然的杰作！当地
轴随着时间发生进动时，太阳在天空中的排列形状也会发生改变，但这是一个
比较缓慢的过程。
这就是太阳在全年中每一天同一时刻的位置变化，以及“8”字形的来历！
【试题呈现】
在一年当中每天同一时间，同一地点记录太阳的位置，就能制作出“8”字形
日行轨迹图。图1中的日行轨迹图是由44张太阳曝光画面和一张房屋照片组成，
记录的是美国新英格兰地区（45°N，70°W）上空的太阳“8”字形轨迹，房屋
窗户朝向正南方。
1.拍摄太阳日行轨迹可能是在当地时间
A.6:00 B.10：00 C.12：00 D.15：00
2.当太阳运行到“8”字形轨迹最高位时，当日正午太阳高度最接近
A.46° B.55° C.68° D.75°
3.太阳从日行轨迹最高位向最低位移动过程中
A.地球公转速度先快后慢 B.南京正午太阳高度变幅为46°52′
C.南非首都昼长不断变短 D.新英格兰建筑物的影长逐渐变短
B
C
B
1.【答案】B 【解析】由材料可知，图中房屋面向南方，房屋顶部建筑物的
日影朝向西北方，则太阳日行轨迹位于东南方位，所以最接近的拍摄时间是
当地时间上午10:00左右。故选B。
2.【答案】C 【解析】当太阳运行到“8”字形轨迹最高位时，说明同一时刻
太阳升到一年中最高的位置，这一天是北半球的夏至日，可以通过正午太阳
高度计算公式得出，90°-（45°- 23.5°）= 68.5°。该日新英格兰地区的正
午太阳高度约为68.5°。C正确。故选C。
3.【答案】B 【解析】当太阳从“8”字形曲线轨迹最高位移动到最低位时，
北半球从夏至日（6.22）过渡到冬至日（12.22），太阳直射点不断南移，地
球的公转速度是先变慢后变快，南非首都昼长不断变长，新英格兰太阳高度
角不断变小，所以影长逐渐变长。所以A、C、D选项错误。B选项，根据太阳
高度角公式：H=90°-纬度差 可求得6.22和12.22两日太阳高度角的变幅为
46°52′。故选B。
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