Cách tính mặt trời lên thiên đỉnh

A. 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 66
0
33’ 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 (23
0
27’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 (23
0
27’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:
• 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 23
0
27’ vĩ tuyến.
Đổi 23
0
27’ ra giây (”). 23
0
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 10
0
02’B (tại Cần Thơ).
* Đổi 10
0

02’B ra giây ta có 36.120”. Vậy số ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh tại 10
0
02’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:
Địa điểm Vĩ Độ LẦN I LẦN II
CẦN THƠ 10
0
02’B 30/4 14/8
NHA TRANG 12
0
15’B 09/5 05/8
HUẾ 16
0
26’B 25/5 20/7
HÀ NỘI 21
0
02’B 13/6 01/7
TP. HCM 10
0
47’B 03/5 11/8
KON TUM 14
0
20’B 17/5 28/7
• 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 15
0
N 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)
Số ngày trong các tháng:
Tháng
1
Tháng
2
Tháng
3
Tháng
4
Tháng
5
Tháng
6
Tháng
7
Tháng
8
Tháng
9
Tháng
10
Tháng
11
Tháng

12
31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
3. Cách tính tổng quát:
Muốn tính ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh của điểm A có A
0
vĩ, ta cần nắm số ngày từ
lúc Mặt Trời lên thiên đỉnh tại xích đạo 0
0
đến chí tuyến 23
0
27’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” = 10
0
02’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.
Cùng 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 = 90
0
, 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 = 90
0
, vào ngày 22/12 góc nhập xạ
lớn nhất ở CTN và = 90
0
.
- Chỉ có các vĩ độ trong vùng nội chí tuyến mới có góc nhập xạ lớn nhất = 90
0
ứng
với ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh .Ngoài vùng chí tuyến góc nhập xạ luôn nhỏ hơn 90
0
.
- 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: h

0
= 90
0
- 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 =
± 23
0
27’.
Ngày 21/3 và 23/9 tại xích đạo h
0
= 90
0
– 0
0
= 90
0
và giảm từ xích đạo về 2 cực.
Ngày 22/6: Mặt trời lên thiên đỉnh tại CTB (23
0
27’ B), nên mọi vĩ độ ở ngoài vùng nội
chí tuyến BBC có δ = + 23
0
27’ xích đạo và NBC có δ = - 23
0
27’.

Ngày 22/12: Mặt trời lên thiên đỉnh tại CTN (23
0
27’ N), nên mọi vĩ độ ở ngoài vùng
nội chí tuyến NBC có δ = + 23
0
27’ xích đạo và BBC có δ = - 23
0
27’.
2.2. Kết quả: Góc nhập xạ của các vĩ độ trong năm:
Địa điểm 21/3 và 23/9 22/6 22/12
90
0
B
66
0
33’B
0
0
23
0
27’
23
0
27’
46
0
54’

0
0

23
0
27’B
0
0
23
0
27’N
66
0
33’N
90
0
N
66
0
33’
90
0
66
0
33’
23
0
27’
0
0
90
0
66

0
33’
43
0
06’
0
0
43
0
06’
66
0
33’
90
0
46
0
54’
23
0
27’
• Riêng các điểm trong vùng nội chí tuyến vào 2 ngày 22/6 và 22/12 thì được
tính theo công thức sau: h
0
= 90
0
– δ + φ hay h
0
= 66
0

33’+ φ
Ví dụ 1: Góc nhập xạ ngày 22/6:
- Ở vùng nội chí tuyến BBC: h
0
= 90
0
– δ + φ hay h
0
=66
0
33’+ φ.
+ Ở 10
0
B: h
0
= 90
0
– 23
0
27’ +10
0
= 76
0
33’ hay h
0
=66
0
33’+10
0
= 76

0
33’
+ Ở 20
0
B h
0
= 90
0
– 23
0
27’ +20
0
= 86
0
33’ hay h
0
=66
0
33’+20
0
= 86
0
33’
- Ở vùng nội chí tuyến NBC thì áp dụng công thức chung: ho = 90
0
- δ - 23
0
27’
Ngày 22/12 thì ngược lại với ngày 22/6.
- Ở vùng nội chí tuyến NBC: h

0
= 90
0
– δ + φ hay h
0
=66
0
33’+ φ.
+ Ở 10
0
N: h
0
= 90
0
– 23
0
27’ +10
0
= 76
0
33’ hay h
0
=66
0
33’+10
0
= 76
0
33’
+ Ở 20

0
N: h
0
= 90
0
– 23
0
27’ +20
0
= 86
0
33’ hay h
0
=66
0
33’+20
0
= 86
0
33’
- Ở vùng nội chí tuyến BBC thì áp dụng công thức chung: h
0
= 90
0
- φ - 23
0
27’
3. Tính độ vĩ (φ) khi biết góc nhập xạ:
Từ công thức tổng quát tính góc nhập xạ:
h

0
=90
0
- φ ± δ à φ = 90
0
– h
0
± δ
3.1. Đối với vùng nội chí tuyến: φ = h
0
- 90
0
+ δ
Ví dụ 1: Tính φ của điểm A nằm trong vùng nội chí tuyến BBC vào ngày 22/6 khi
biết h
0
= 80
0
δ A = (80
0
- 90
0
) + 23
0
27’ = 13
0
27’ = 13
0
27’B.
Ví dụ 2: Tính φ của điểm B nằm trong vùng nội chí tuyến BBC vào ngày 22/6 khi

biết h
0
= 87
0
34’.