第四章 地球运动的地理意义

第四章地球运动的地理意义第1页，共57页，2023年，2月20日，星期四第2页，共57页，2023年，2月20日，星期四形成四季和五带的根本原因是黄赤交角由于黄赤交角，使太阳周年运动表现为对于天赤道的回归运动回归线：太阳回归运动的南北界线回归年：太阳回归运动的周期晨昏线（圈）：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15º折合1小时第3页，共57页，2023年，2月20日，星期四太阳回归运动定量地表现为太阳赤纬的变化。任何时候，太阳赤纬总是等于太阳直射点纬度）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太阳赤纬决定：昼夜长短和正午太阳高度第4页，共57页，2023年，2月20日，星期四二、太阳回归运动与地球公转根据太阳黄经求知所对应的太阳赤纬： sin=0.4sin

太阳回归运动的根本原因，是地球公转的南北分量第5页，共57页，2023年，2月20日，星期四昼夜长短一、昼夜长短概说晨昏线：昼夜两半球之间的分界线。各地昼夜长短，因晨昏圈随太阳直射点的移动而发生变化第6页，共57页，2023年，2月20日，星期四图4-1春秋二分：太阳直射赤道，晨昏线等分所有纬线，全球昼夜平分图4-2北至日：太阳直射北回归线，北半球各地昼最长，夜最短；北极圈内为极昼。南半球则相反第7页，共57页，2023年，2月20日，星期四图4-3南至日：太阳直射南回归线，南北半球的昼夜长短与北至日相反第8页，共57页，2023年，2月20日，星期四半昼弧公式地平圈分太阳周日圈（赤纬圈）为昼弧和夜弧两部分 cost=-tantan

（式中的和皆以北半球为正，南半球为负）此公式表明，决定昼夜长短有两个因素：当地地理纬度和当时的太阳赤纬（即太阳直射点纬度）。前者是空间因素，即地理因素；后者是时间因素，即季节因素第9页，共57页，2023年，2月20日，星期四简言之：昼夜长短因纬度而不同，因季节而变化昼夜等长条件：t=90°,cost=0,若：在赤道上终年昼夜等长。在春秋二分时，全球昼夜等长回归线：太阳回归运动的南北界线昼长夜短条件：，同号（太阳直射半球）昼短夜长条件：，异号（非太阳直射半球）第10页，共57页，2023年，2月20日，星期四极昼(极夜)条件： =,(=-())二、昼夜长短的纬度分布全球分极昼，昼长夜短，昼短夜长，极夜四个地带（两分除外）为正值，全球昼长向北递增；为负值，向南递增的绝对值愈大，极昼（夜）地带愈大第11页，共57页，2023年，2月20日，星期四三、昼夜长短的季节变化二分时，全球昼夜平分，均为12小时二至时，昼夜长短极端各地全年平均昼长相等，皆为12小时四、昼夜长短的其他因素太阳视半径大气折光作用眼高差第12页，共57页，2023年，2月20日，星期四图4-4极昼（夜）区的季节变化

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。三个同心圆分别表示6634，6944和7828的三条纬线。第13页，共57页，2023年，2月20日，星期四五、晨昏蒙影按晨光始和昏影终的太阳“低度”标准分三级民用：6航海：12天文：18纬度愈高，持续时间愈长高纬度（高于48.5）夏至日，昏影未终，晨光已始，叫“白夜”第14页，共57页，2023年，2月20日，星期四太阳高度一、太阳高度概说任意时刻太阳高度（h）包含三个因素：太阳赤纬（周年变化因素）当地纬度（分布因素）当地太阳时角t（周日变化因素）由余弦公式可得：sinh=sinsin+coscoscost第15页，共57页，2023年，2月20日，星期四正午太阳高度（H）正午太阳时刻，t=0,cost=1,消去周日变化因素，公式便简化为： sinH=sinsin+coscos按复合角公式有： cos(－)＝coscos+sinsin于是便有： sinH=cos(－)=sin[90－(－)]

H＝90－＋（式中以夏半年为正，冬半年为负）第16页，共57页，2023年，2月20日，星期四正午太阳高度因纬度而不同，因季节而变化；式中的(90－)可看作上点高度。注意北半球H以南点为起点（南半球反之）；当=时，H=90，只有南北回归线之间，才可能达到90的太阳高度；南北回归线之间（不包括南北回归线），当>时，H>90；极圈内冬半年，若>90－，H<0。第17页，共57页，2023年，2月20日，星期四夜半太阳“低度”

H=-(90－

)+=+－90 式中的-(90－

)为下点的低度白夜的纬度界限 -18＝＋23.5－90＝48.5第18页，共57页，2023年，2月20日，星期四二、正午太阳高度的纬度分布 H=(90+)－

(90+)为赤道上不同季节的正午太阳高度，其他各地随纬度递减，是对(90+)的纬度订正。三、正午太阳高度的季节变化

H=(90－)+(90－)为二分时的正午太阳高度，即全年的平均值；是对(90－)的季节订正。各自半球的夏半年取正值，冬半年为负值。第19页，共57页，2023年，2月20日，星期四0°23°26´N23°26´S66°34´N66°34´S90°´N90°´S正午太阳高度的分布规律夏至日二分日冬至日第20页，共57页，2023年，2月20日，星期四四、地球上的四季四季的性质半球性现象：昼夜长短和正午太阳高度角是半球性的，季节变化的主要因素；全球性现象：日地距离的变化（影响很小）；首先是天文现象，然后是气候现象。第21页，共57页，2023年，2月20日，星期四图4-5季节的天文因素：昼夜长短和正午太阳高度的变化第22页，共57页，2023年，2月20日，星期四太阳直射点的移动和四季的递变太阳直射点在南北半球的移动：两半球冬夏半年相互替代；太阳直射点向北或向南移动，两半球的昼夜长短和正午太阳高度角变化相互倒转；太阳直射点向赤道移动，昼夜长短和的正午太阳高度角趋向齐平，极昼和极夜地区缩小；太阳直射点向回归线移动，则反之。第23页，共57页，2023年，2月20日，星期四天文学上四季的划分我国强调天文特征，以四立（立春、立夏、立秋、立冬）为四季的起止，以二分二至为四仲；西方侧重气候季节，以二分二至作为四季的起点。要使四季划分反映地球的气候特征，必须采用气候本身的标准第24页，共57页，2023年，2月20日，星期四图4-6四季的划分第25页，共57页，2023年，2月20日，星期四五、地球上的五带五带的性质季节带：具体的季节因地而异；天文带：按有无直射阳光和有无极昼、极夜现象；纬度带：不考虑海陆、大陆东西岸和地形的影响，也不考虑具体气象条件。总之，以纬度为唯一标准。第26页，共57页，2023年，2月20日，星期四五带的划分：南北回归线划分热带和温带（有无90H）；南北极圈划分寒带和温带（有无极昼极夜）。第27页，共57页，2023年，2月20日，星期四第九节历法一、历法概说计量时间单位回归年：季节变化的周期（365.2422日）；朔望月：月相盈亏的周期（29.5306日）；太阳日：昼夜交替的周期。观象授时观察自然现象推定农事季节可分为：地象授时、天象授时、斗柄授时、中星授时、晷影授时。第28页，共57页，2023年，2月20日，星期四历法及其分类历法，即安排年月日的法则；同时考虑：年按照回归年，月根据朔望月；历月有大月、小月之分；历年有平年、闰年之别；太阴历：侧重协调朔望月和历月的关系；太阳历：侧重协调回归年和历年的关系；阴阳历：侧重阴历兼顾阳历。

原则上：历月应力求等于朔望月，历年应力求等于回归年。第29页，共57页，2023年，2月20日，星期四二、阴历编历原则平均历月＝朔望月；平均历年＝朔望月×12。优点：每一日代表一定的月相缺点：12个朔望月是354.3672日，比回归年短10.8750日。由于这一差值，阴历的月序没有季节意义,不能满足农业生产的需要第30页，共57页，2023年，2月20日，星期四回历（伊斯兰历）朔望月长度＝29.5306日；其中的29.5日为平均历月（逢单大月30日，逢双小月29日，大小相间）；按尾数0.0306日，定出30年11闰；（0.0306日×12×30＝11.016日）；平年354日，闰年355日，比回归年短10.8756日;平均历月十分接近朔望月。回历年是太阴年，与季节变化失调。另设太阳年:平年365日，闰年366日，128年31闰，十分接近回归年。第31页，共57页，2023年，2月20日，星期四三、阴阳历阴历成分：历月体现月相循环以朔望安排大小月阳历成分：以回归年相当的朔望月数安排平年闰年平均历年接近回归年编历原则平均历月＝朔望月（与阴历同）；平均历年＝12.3683朔望月＝回归年；通过闰月协调历年和回归年；19年7闰。（19回归年×365.2422＝6939.6018日）（235朔望月×29.53056=6939.6910日）第32页，共57页，2023年，2月20日，星期四四、中国旧历（夏历或农历）具有阴阳历的共同特点：力求平均历月等于朔望月，平均历年等于回归年与众不同的特点：强调逐年逐月推算；以月相定日序：以合朔为初一；以两朔间隔日数定大小月；第33页，共57页，2023年，2月20日，星期四图4-7我国传统历法根据先后二次合朔间隔的日数，定大月或小月第34页，共57页，2023年，2月20日，星期四以中气定月序：据所含中气定月序，无中气为闰月；二十四气与阴阳历并行使用；阴阳历用于日常记事；二十四气安排农事进程；干支纪法。第35页，共57页，2023年，2月20日，星期四五、阳历编历原则平均历年＝回归年，平年365日，舍去尾数0.2422日，积4年后满1日置闰年366日；平均历月＝回归年/12，平均历月为30.4368日，一年有5个大月7个小月，大月为31日，小月为30日。每一历日，都有大致不变的太阳黄经和确切的季节意义，体现了太阳的周年运动和季节轮回第36页，共57页，2023年，2月20日，星期四六、公历：从儒略历到格里历儒略历（公元前46年）仿古埃及历法一年365日；回归年长度＝365.2422日；首数365日定为平年长度（闰年为366日）；按尾数0.2422日定出4年1闰；平均历年为365.2500日（比回归年多0.0078日）。

为匀称方便起见，一年6个大月6个小月，逢单为大，逢双为小。超出1日从二月扣去，为29日的特殊小月，闰年为30日。第37页，共57页，2023年，2月20日，星期四奥古斯都历改正了被搞错的置闰制度自公元4年起，4年1闰；8月按照创历者的名字定名为奥古斯都月（大月）；9月以后逢单为小月，逢双为大月；6月大月改为7月大月；8月大月造成了1个额外超出日从二月中扣去二月平年为28日，闰年为29日。第38页，共57页，2023年，2月20日，星期四格里历：罗马教皇修改的儒略历自公元325年到1582年，儒略历误差积累近10日，春分从3月21日提前到3月11日；格里历把1582年10月5日改为15日，在历史上留下10日空白，使第二年春分又回到3月21日；格里历为消除新的误差，使春分固定在3月21日，改4年1闰为400年97闰，平均历年365.2425日；第39页，共57页，2023年，2月20日，星期四凡遇世纪年，闰年必须被400整除；当今格里历（新历）与儒略历旧历的差值增为13日，故十月革命由旧历10月25日改为11月7日；平均历年精度362.2425日，与回归年差0.0003日，是一种较为完美的历法；公历的缺陷：岁首缺乏天文意义；历月长短不齐；大小月参差。第40页，共57页，2023年，2月20日，星期四第十节时间一、时间和时间单位时间时刻，指时间的迟早；时段，指时间的长短；物理时刻，时刻的迟早程度；钟表时刻，物理时刻的表达形式。时间单位秒平太阳秒（平太阳日长度的1/86400）；1个原子秒（铯原子跃迁振荡9192631770次所需的时间）。第41页，共57页，2023年，2月20日，星期四二、钟表时刻与量时天体“量时”天体：春分点和太阳春分点时角表示恒星时：因为春分点时角周日变化均匀；春分点时角在任何时候都等于上中天恒星的赤经，为恒星时的测定提供方便；太阳时角用来度量太阳时：因为太阳周日运动是昼夜交替的直接原因。第42页，共57页，2023年，2月20日，星期四两种时间系统在时刻与天体时角关系上的不同恒星时同春分点时角一致（时角即时刻），太阳时刻与太阳时角有12时的差值：春分点是天球上的定点，其赤经为0时，太阳在天球上有周年运动，方向向东赤经逐日递增。恒星时＝春分点的时角太阳时＝太阳时角＋12时第43页，共57页，2023年，2月20日，星期四

图4-8恒星时与视太阳时的换算关系因此有换算关系：恒星时=太阳时+太阳赤经－12时太阳时=恒星时－太阳赤经+12时第44页，共57页，2023年，2月20日，星期四真太阳时、平太阳时两个太阳，两条路线：真太阳（视太阳）：沿黄道运行，非均匀；平太阳：沿天赤道运行，均匀；太阳时有真太阳时（视时）和平太阳时（平时）。两种速度：视时是非均匀流逝的时间，但可以实测；平时是均匀流逝的时间，但只能根据恒星时或视时进行推算。第45页，共57页，2023年，2月20日，星期四时差视时与平时之差同一周期：都是恒星年，“殊途同归”。于是：视太阳和平太阳存在赤经差或时角差，也即视时与平时的时刻差，叫做时差。

时差＝视时－平时第46页，共57页，2023年，2月20日，星期四图4-9时差的定义第47页，共57页，2023年，2月20日，星期四时差的周年变化：有正有负，可大可小是视太阳日长度的周年变化的结果（原因）；用视午和平午的比较来说明（方法）；视太阳在平太阳之西，视时>平时，时差>0

视太阳在平太阳之东，视时<平时，时差<0（规律）；极值是差值的累计（结果）。极大值＋16.4分；极小值－14.4分第48页，共57页，2023年，2月20日，星期四恒星时、视时和平时的联系视时＝恒星时－太阳赤经＋12时；恒星时＝视时＋太阳赤经－12时；视时＝平时＋时差；平时＝视时－时差；平时＝（恒星时－太阳赤经＋12时）－时差；恒星时＝（平时＋时差）＋太阳赤经－12时。第49页，共57页，2023年，2月20日，星期四三、钟表时刻与地方经度地方时按本地经度测定的时刻；任何二地的时刻差，等于其经度差；较东地点时刻较快；格林尼治时间。标准时（属平太阳时范畴）划分标准时区，确立标准钟点；设置日界线，避免日期混乱。第50页，共57页，2023年，2月20日，星期四区时理论标准时：按经度分全球为24个时区，每区跨经度15º

，每一时区的东西界线距各自中央经线为7.5º

；以标准经度的地方平时为全区统一的标准时；区时之差，等于时区数之差。第51页，共57页，2023年，2月20日，星期四法定时区时的