第六章 地球运动的地理意义

1、第六章 地球运动的地理意义第一节第一节 四季和五带四季和五带第二节第二节 历法历法第三节第三节 时间时间第一节 四季和五带一、太阳的回归运动一、太阳的回归运动1、太阳回归运动和太阳赤纬的变化、太阳回归运动和太阳赤纬的变化由于黄赤交角，使太阳周年运动表现为对于天赤由于黄赤交角，使太阳周年运动表现为对于天赤道的道的回归运动回归运动形成四季和五带的形成四季和五带的根本原因根本原因是黄赤交角；是黄赤交角；直接原直接原因因是太阳相对于天赤道的回归运动是太阳相对于天赤道的回归运动 。 回归线回归线：太阳回归运动的南北界线；太阳回归运动的南北界线； 回归年回归年：太阳回归运动的周期；太阳回归运动的周期；太阳

2、回归运动图示太阳回归运动定量地表现为太阳赤纬的变太阳回归运动定量地表现为太阳赤纬的变化。（化。（任何时候，太阳赤纬总是等于太阳任何时候，太阳赤纬总是等于太阳直射点纬度直射点纬度） 二十四节气按太阳黄经划分，其更重要的二十四节气按太阳黄经划分，其更重要的区别在于太阳赤纬的不同。区别在于太阳赤纬的不同。根据太阳黄经求知所对应的太阳赤纬：根据太阳黄经求知所对应的太阳赤纬： sin=0.4sin 太阳赤纬决定太阳赤纬决定：昼夜长短昼夜长短和和正午太阳高度正午太阳高度补充知识：球面三角形的正弦余弦公式 正弦公式：正弦公式：球面三角形各边球面三角形各边的正弦与其对角的正弦成正的正弦与其对角的正弦成正比；比

3、； 余弦公式余弦公式：球面三角形任何：球面三角形任何一边的余弦，等于其它两边一边的余弦，等于其它两边余弦的乘积，加上这两边正余弦的乘积，加上这两边正弦及其夹角余弦的连乘积。弦及其夹角余弦的连乘积。sinsinsinsinsinsinabcABCcoscos cossin sin coscoscos cossin sincoscoscos cossin sin cosabcbcAbcacaBcababC球面三角形球面三角形： 球面上的三个点，每两点之间用大圆球面上的三个点，每两点之间用大圆劣弧相连接，三弧所围成的球面部分称为球面三角形。劣弧相连接，三弧所围成的球面部分称为球面三角形。太阳黄经计算

4、太阳赤纬公式太阳黄经计算太阳赤纬公式(sin=0.4sin )的推导的推导(1)PKS中带入球面三角形的余弦公式，得：带入球面三角形的余弦公式，得：23 269090PKKSKP天北极天北极K为黄北极为黄北极S 太阳太阳太阳黄经太阳黄经太阳赤纬太阳赤纬cos(90)cos cos90sin sin90 cos(90)sinsin sinsin23 26 sinsin 0.3977sin sin 0.4sin 即： = 太阳黄经计算太阳赤纬公式太阳黄经计算太阳赤纬公式(sin=0.4sin )的推导的推导(2)P天北极天北极K为黄北极为黄北极S 太阳太阳太阳黄经太阳黄经太阳赤纬太阳赤纬ABC在直

5、角球面在直角球面 ABC中，已知中，已知和和，带入球面三角形正弦公式：，带入球面三角形正弦公式：sinsinsinsin90 sin0.4sin太阳赤纬决定太阳赤纬决定：昼夜长短昼夜长短和和正午太阳高度正午太阳高度 公式sin=0.4sin 推算的二分二至及四立的太阳赤纬推算的二分二至及四立的太阳赤纬2 2、太阳回归运动与地球公转、太阳回归运动与地球公转 太阳回归运动的根本原因，是地球公转的南北分量地球公转的南北分量造成地球和太阳的回归运动二、昼夜长短二、昼夜长短1、昼夜长短概说、昼夜长短概说晨昏线（圈）：晨昏线（圈）：昼夜两半球之间的分界线。各昼夜两半球之间的分界线。各地昼夜长短，因晨昏圈随

6、太阳直射点的移动而地昼夜长短，因晨昏圈随太阳直射点的移动而发生变化分纬线（圈）为昼弧和夜弧二部分，发生变化分纬线（圈）为昼弧和夜弧二部分，昼弧和夜弧的弧长，决定该地昼长和夜长：每昼弧和夜弧的弧长，决定该地昼长和夜长：每1515折合折合1 1小时。小时。晨昏线晨昏线春秋二分：春秋二分：太阳直射赤道，太阳直射赤道，晨昏线等分所有纬线，全晨昏线等分所有纬线，全球昼夜平分球昼夜平分北至日：北至日：太阳直射北回归线，北太阳直射北回归线，北半球各地昼最长，夜最短；北极半球各地昼最长，夜最短；北极圈内为极昼。南半球则相反圈内为极昼。南半球则相反南至日：南至日：太阳直射南回归线，南北半太阳直射南回归线，南北半

7、球的昼夜长短与北至日相反球的昼夜长短与北至日相反半昼弧公式半昼弧公式cost = -tg tg （式中的式中的 和和 皆以北半球为正，南半球为负皆以北半球为正，南半球为负） 此公式表明，决定昼夜长短有两个因素：当地此公式表明，决定昼夜长短有两个因素：当地地理纬度地理纬度 和当时的和当时的太阳赤纬太阳赤纬 （即太阳直射点纬（即太阳直射点纬度）。前者是空间因素，即地理因素；后者是时间度）。前者是空间因素，即地理因素；后者是时间因素，即季节因素因素，即季节因素.Z Z：天：天顶顶（赤（赤纬为纬为 ）P P：天北：天北极极S S：位于西方地平的太：位于西方地平的太阳阳（赤（赤纬为纬为 ）t t：日落：

8、日落时时太太阳时阳时角（半角（半昼昼弧）弧）ZPS中cos90= cos(90- )cos(90-) + sin(90- )sin(90-)costsin sin+ cos coscost=0 cos coscost= - sin sin cost= - sin sin/cos coscost= -tg tg90ZP90PS90ZScost= -tg tg 昼夜长短因纬度而不同，因季节而变化昼夜长短因纬度而不同，因季节而变化昼夜等长条件昼夜等长条件：t = 90，cost = 0； 若：若： 在赤道上在赤道上， 终年昼夜等长。终年昼夜等长。 在春秋在春秋二分时，全球二分时，全球昼夜等长；昼夜等

9、长；昼长夜短条件昼长夜短条件： ， 同号（太阳直射半球）同号（太阳直射半球）昼短夜长条件昼短夜长条件： ， 异号（非太阳直射半球）异号（非太阳直射半球）极昼极昼(极夜极夜)条件：条件： = , ( = - ( )2、昼夜长短的纬度分布、昼夜长短的纬度分布全球分极昼，昼长夜短，昼短夜长，极全球分极昼，昼长夜短，昼短夜长，极夜四个地带（两分除外）；夜四个地带（两分除外）； 为正值，全球昼长向北递增；为正值，全球昼长向北递增； 为负为负值，向南递增；值，向南递增； 的绝对值愈大，极昼（夜）地带愈大的绝对值愈大，极昼（夜）地带愈大。昼夜长短的四个纬度带昼夜长短的四个纬度带 极昼极昼和和极夜极夜地带是以

10、两极为中心、以太阳地带是以两极为中心、以太阳赤纬（赤纬（）为半径的地球极冠地带；）为半径的地球极冠地带； 昼长夜短昼长夜短地带和地带和昼短夜长昼短夜长地带以赤道为界地带以赤道为界，其宽度都等于，其宽度都等于（90），），昼长夜短地昼长夜短地带与极昼地带为邻，昼短夜长地带与极夜带与极昼地带为邻，昼短夜长地带与极夜地带毗连。地带毗连。3、 昼夜长短的季节变化昼夜长短的季节变化二分时，全球昼夜平分，均为二分时，全球昼夜平分，均为1212小时小时二至时，昼夜长短极端二至时，昼夜长短极端各地全年平均昼长相等，皆为各地全年平均昼长相等，皆为1212小时小时昼夜长短的季节变化昼夜长短的季节变化 此图表示南北

11、两半球极昼（夜）区的季节性扩大和缩小。此图表示南北两半球极昼（夜）区的季节性扩大和缩小。图中每个圆面分上下两半，分别表示北极和南极地区。三个同图中每个圆面分上下两半，分别表示北极和南极地区。三个同心圆分别表示心圆分别表示66 34 ，69 44 和和78 28 的三条纬线。的三条纬线。极昼（夜）区的季节变化极昼（夜）区的季节变化4、昼夜长短的其他因素昼夜长短的其他因素太阳视半径太阳视半径大气折光作用大气折光作用眼高差眼高差5、晨昏蒙影、晨昏蒙影日出前和日没后的一段时间内，天空呈现出微弱日出前和日没后的一段时间内，天空呈现出微弱的光亮的现象，叫的光亮的现象，叫晨昏蒙影晨昏蒙影，又称，又称曙暮光曙

12、暮光。按晨光始和昏影终的太阳按晨光始和昏影终的太阳“低度低度”标准分三级标准分三级v 民用：民用：6 v 航海：航海：12 v 天文：天文：18 纬度愈高，持续时间愈长纬度愈高，持续时间愈长高纬度（高于高纬度（高于48.5 ）夏至日，昏影未终，晨光已始，叫）夏至日，昏影未终，晨光已始，叫“白夜白夜”北半球不同纬度冬夏二至的白昼北半球不同纬度冬夏二至的白昼黑夜和暑暮光时数的近似分配黑夜和暑暮光时数的近似分配三、太阳高度三、太阳高度1、太阳高度概说、太阳高度概说 太阳高度太阳高度（h）：太阳对于地平的高度角）：太阳对于地平的高度角 太阳高度决定于三个因素：太阳高度决定于三个因素： 太阳赤纬太阳赤纬

13、（周年变化因素）（周年变化因素） 当地纬度当地纬度（分布因素）（分布因素） 当地太阳时角当地太阳时角t （周日变化因素）（周日变化因素） 任意时刻的太阳高度公式任意时刻的太阳高度公式 sinh = sinsin + coscoscost任意时刻太阳高度的推算任意时刻太阳高度的推算sinh = sin sin + cos cos costZPS中9090ZPPSt为当时太阳时角为当时太阳时角 cos(90-h)= cos(90- )cos(90-)+sin(90- ) sin(90-)cost sinh = sin sin + cos cos cost 正午太阳高度正午太阳高度（H）:中天时刻的

14、太阳高度中天时刻的太阳高度v 正午太阳时刻，正午太阳时刻，t = 0 , cost = 1，消去周日变化因素，消去周日变化因素，公式便简化为：公式便简化为：sinH = sin sin + cos cos 按复合角公式有：按复合角公式有：cos( )cos cos +sin sin sin sin + cos cos = cos( ) = sin90 ( ) sinH=sin90 ( ) H90 （式中（式中 都取正值；都取正值； 以太阳直射半球为正，非太阳直射半以太阳直射半球为正，非太阳直射半球为负）球为负） 正午太阳高度因纬度而不同，因季节而变化；正午太阳高度因纬度而不同，因季节而变化；由

15、正午太阳高度公式（由正午太阳高度公式（H90 ）可知可知当当 时，时，H90观测者所在纬度等于太阳赤纬，正午太阳当顶。太阳赤观测者所在纬度等于太阳赤纬，正午太阳当顶。太阳赤纬（纬（）变化于）变化于23 26 之间，因此，地球上只有南北回归线之间，因此，地球上只有南北回归线之间的地带，才有可能达到之间的地带，才有可能达到90的正午太阳高度。的正午太阳高度。当当 时，时，H90若以北点起算，其真正地平高度应为：若以北点起算，其真正地平高度应为：H=180-（90- +）。这种情况也只限于南北回归线地带（不包括南北回）。这种情况也只限于南北回归线地带（不包括南北回归线），其它纬度不会有归线），其它纬

16、度不会有 的情况。的情况。当当 时，时，H平时平时，时差，时差0 视太阳在平太阳之东，视太阳在平太阳之东，视时视时平时平时，时差，时差 平太阳日期间，视午逐日平太阳日期间，视午逐日推迟推迟，时差逐日时差逐日变小变小。在这段时间的终了，视午。在这段时间的终了，视午最最迟迟，时差达，时差达极小值极小值。 视太阳日视太阳日 平太阳日期间，视午逐日平太阳日期间，视午逐日提早提早，时差逐日时差逐日变大变大。在这段时间的终了，视午。在这段时间的终了，视午最最早早，时差达，时差达极大值极大值。F时差的逐日变化时差的逐日变化时差的逐日变化时差的逐日变化1月初，视太阳日长于平太阳日，月初，视太阳日长于平太阳日，

17、在这期间，视午逐日推迟，以致时差逐日减小。在这期间，视午逐日推迟，以致时差逐日减小。5 5、恒星时、视时和平时的联系、恒星时、视时和平时的联系 视时恒星时太阳赤经视时恒星时太阳赤经1212时；时； 恒星时视时太阳赤经恒星时视时太阳赤经1212时；时； 平时视时时差；平时视时时差； 视时平时时差；视时平时时差； 平时（恒星时太阳赤经平时（恒星时太阳赤经1212时）时差时）时差 恒星时（平时时差）太阳赤经恒星时（平时时差）太阳赤经1212时时 视太阳时与平太阳时的换视太阳时与平太阳时的换算关系算关系恒星时与平太阳时的换算恒星时与平太阳时的换算关系关系三、钟表时刻与地方经度三、钟表时刻与地方经度1

18、1、地方时和世界时、地方时和世界时J 地方时地方时：按本地经度测定的时刻：按本地经度测定的时刻；J 较东地点时刻较快；较东地点时刻较快；J 世界时世界时：格林尼治时间。：格林尼治时间。2 2、标准时（属平太阳时范畴）、标准时（属平太阳时范畴）R 划分标准时区，确立标准钟点划分标准时区，确立标准钟点；R 设置日界线，避免日期混乱设置日界线，避免日期混乱。R 理论时区理论时区：国际经度会议所划分的标准时区，：国际经度会议所划分的标准时区，只作理论性的规定。按理论时区确定的标准只作理论性的规定。按理论时区确定的标准时，叫做时，叫做区时区时；R 法定时区法定时区：目前世界各国实际采用的标准时：目前世界

19、各国实际采用的标准时区，在具体做法上往往不同于理论时区，称区，在具体做法上往往不同于理论时区，称为法定时区。按法定时区确定的标准时，叫为法定时区。按法定时区确定的标准时，叫做做法定时法定时。R 前者是后者的基础，后者则是对前者的变通。前者是后者的基础，后者则是对前者的变通。(1) 区时区时理论标准时理论标准时m按经度分全球为按经度分全球为24 24 个时区，每区跨经度个时区，每区跨经度1515，每一时区的东西界线距各自中央经线为每一时区的东西界线距各自中央经线为7.57.5 ；m以中央经线的地方平时为全区统一的标准时；以中央经线的地方平时为全区统一的标准时；m区时之差，等于时区数之差。区时之差，等于时区数之差。理论时区与理论日界线理论时区与理论日界线许多国家为了自身的便利，在制定许多国家为了自身的便利，在制定标准时时，要根据具体情况，对理论上标准时时，要根据具体情况，对理论上的标准时进行各种调整。它们被称为的标准时进行各种调整。它们被称为法法定时定时。