1、第四章第四章 地球运动的地理意义地球运动的地理意义第八节 四季和五带一、太阳回归运动1 1、太阳回归运动和太阳赤纬的周年变化、太阳回归运动和太阳赤纬的周年变化 q 形成形成四季四季和五带和五带的根本原因是的根本原因是黄赤交角黄赤交角。q 由于黄赤交角，使由于黄赤交角，使太阳周年运动太阳周年运动表现为表现为对于对于天赤道的回归运动。天赤道的回归运动。q 回归线：太阳回归运动的南北界线。回归线：太阳回归运动的南北界线。q 回归年：太阳回归运动的周期。回归年：太阳回归运动的周期。q 晨昏线（圈）：分纬线（圈）为昼弧和夜弧晨昏线（圈）：分纬线（圈）为昼弧和夜弧二部分，昼弧和夜弧的弧长，决定该地昼长二部
2、分，昼弧和夜弧的弧长，决定该地昼长和夜长：每和夜长：每1515折合折合1 1小时。小时。q 太阳回归运动太阳回归运动定量地表现为太阳赤纬的变化。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任何时候，太阳赤纬总是等于太阳直射点纬度。度。q 二十四节气按太阳黄经划分，其更重要的区二十四节气按太阳黄经划分，其更重要的区别在于别在于太阳赤纬太阳赤纬的不同。的不同。q 太阳赤纬决定太阳赤纬决定昼夜长短和正午太阳高度。昼夜长短和正午太阳高度。2、太阳回归运动与地球公转q 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：sinsin=0.4sin=0.4sin q
3、太阳回归运动的根本原因，是地球公转的南太阳回归运动的根本原因，是地球公转的南北分量。北分量。图图1 1 太阳的回归运动太阳的回归运动图图2 2 黄道面和赤道面黄道面和赤道面二、昼夜长短1、昼夜长短概说q 晨昏线：晨昏线：昼夜两半球之间的分界线。各地昼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夜长短，因晨昏圈随太阳直射点的移动而发生变化。生变化。图图3 春秋二分：太阳直射春秋二分：太阳直射赤道，晨昏线等分所有纬赤道，晨昏线等分所有纬线，全球昼夜平分。线，全球昼夜平分。图图4 北至日：太阳直射北回北至日：太阳直射北回归线，北半球各地昼最长，归线，北半球各地昼最长，夜最短；
4、北极圈内为极昼。夜最短；北极圈内为极昼。南半球则相反。南半球则相反。图图5 南至日：太阳直射南回归线，南南至日：太阳直射南回归线，南北半球的昼夜长短与北至日相反北半球的昼夜长短与北至日相反q 半昼弧公式半昼弧公式 地平圈分太阳周日圈（赤纬圈）为昼弧和夜弧两部地平圈分太阳周日圈（赤纬圈）为昼弧和夜弧两部分，其中半昼弧长（分，其中半昼弧长（t）有：）有：cost=-tan tan 式中的式中的 和和 为为当地地理纬度和当时的太阳赤纬，当地地理纬度和当时的太阳赤纬，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：当地地此公式表明，决定昼夜长短有两个因素：当
5、地地理纬度理纬度 和当时的太阳赤纬和当时的太阳赤纬（即太阳直射点纬度）。（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，即前者是空间因素，即地理因素；后者是时间因素，即季节因素。季节因素。q 简言之：简言之：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。q 昼夜等长条件：昼夜等长条件：t=90,cost=0,若：若：在赤在赤道上道上 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长回归线：太阳回归运动的南北界线。回归线：太阳回归运动的南北界线。q 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）q
6、 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）q 极昼极昼(极夜极夜)条件：条件：=,(=-()2、昼夜长短的纬度分布q 全球分极昼，昼长夜短，昼短夜长，极夜四个地全球分极昼，昼长夜短，昼短夜长，极夜四个地带（两分除外）。带（两分除外）。q 为正值，全球昼长向北递增；为正值，全球昼长向北递增；为负值，向南为负值，向南递增。递增。q 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。3、昼夜长短的季节变化q 二分时，全球昼夜平分，均为二分时，全球昼夜平分，均为12小时；小时；q 二至时，昼夜长短极端；二至时，昼夜长短极端；q 各地全年平均昼长相等，
7、皆为各地全年平均昼长相等，皆为12小时。小时。4、昼夜长短的其他因素q 太阳视半径太阳视半径q 大气折光作用大气折光作用q 眼高差眼高差图6 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表示66 34 ，69 44 和和78 28 的三条纬线。的三条纬线。5、晨昏蒙影q 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 6 v 航海：航海：
8、1212 v 天文：天文：1818 q 纬度愈高，持续时间愈长。纬度愈高，持续时间愈长。q 高纬度（高于高纬度（高于48.548.5）夏至日，昏影未终，晨光）夏至日，昏影未终，晨光已始，叫已始，叫“白夜白夜”。三、太阳高度1、太阳高度概说太阳高度概说q 任意时刻太阳高度（任意时刻太阳高度（h）v 包含三个因素：包含三个因素：太阳赤纬太阳赤纬（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）v 由余弦公式可得：由余弦公式可得：sinh=sin sin +cos cos costq 正午太阳高度（H）v 正午太阳时刻，
9、正午太阳时刻，t=0,cost=1,消去周日变消去周日变化因素，公式便简化为：化因素，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 于是便有：于是便有：sinH=cos()=sin90()H90 （式中（式中 以夏半年为正，冬半年为负）以夏半年为正，冬半年为负）v 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；v 式中的式中的(90 )可看作上点高度。可看作上点高度。注意1)1)北半球北半球 H H 以南点为起点（南半球反之）；以南点为起点（南半球反之）；2)2)当当 =时，
10、时，H H=90=90，只有，只有南北回归线之间，南北回归线之间，才可能达到才可能达到9090 的太阳高度；的太阳高度；3)3)南北回归线之间（不包括南北回归线），当南北回归线之间（不包括南北回归线），当 时，时，H H 9090；4)4)极圈内冬半年，若极圈内冬半年，若 90 90 ，H H 0平时，时差平时，时差0 视太阳视太阳在平太阳之东，视时在平太阳之东，视时平时，时差平时，时差0（规律）；规律）；v 极值是差值的累计。极值是差值的累计。（结果）。（结果）。极大值极大值16.4分；极小值分；极小值14.4分分图图15 时差的符号时差的符号 图中以平午时的情况为例，以视太阳与平太阳的东西
11、图中以平午时的情况为例，以视太阳与平太阳的东西相位位置，表示当时时差的正负相位位置，表示当时时差的正负图16 时差的周年变化 视太阳日长度4次平均值的日期，分别是时差的二次极大值和极小值出现的日期。纵坐标左侧对应视太阳日长度的变化（秒）；右侧是时差的变化（分）。q 恒星时、视时和平时的联系v 视时恒星时太阳赤经视时恒星时太阳赤经1212时；时；v 恒星时视时太阳赤经恒星时视时太阳赤经1212时时；v 视时平时时差；视时平时时差；v 平时视时时差；平时视时时差；v 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；v 恒星时（平时时差）太阳赤经恒星时（平时时差）太阳赤经1212时
12、时。图17 视太阳时与平太阳时的换算关系图18 恒星时与平太阳时的换算关系三、钟表时刻与地方经度q 地方时v 按本地经度测定的时刻按本地经度测定的时刻；v 任何二地的时刻差，等于其经度差任何二地的时刻差，等于其经度差；v 较东地点时刻较快；较东地点时刻较快；v 格林尼治时间。格林尼治时间。q 标准时（属平太阳时范畴）v 划分标准时区，确立标准钟点；划分标准时区，确立标准钟点；v 设置日界线，避免日期混乱。设置日界线，避免日期混乱。v 区时理论标准时：按经度分全球为按经度分全球为24 个时区，每区跨经度个时区，每区跨经度15，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
13、.5 ；以标准经度的地方平时为全区统一的标准以标准经度的地方平时为全区统一的标准时；时；区时之差，等于时区数之差。区时之差，等于时区数之差。v 法定时区时的变通：西方许多国家采用其东邻时区的标准时（比西方许多国家采用其东邻时区的标准时（比理论时区快理论时区快1 1小时）；小时）；亚洲南部某些国家根据本国所跨的经度范围，亚洲南部某些国家根据本国所跨的经度范围，采用半时区的标准时；采用半时区的标准时；澳大利亚西部和东部分别采用东澳大利亚西部和东部分别采用东8 8和东和东1010区标区标准时，中部却采用准时，中部却采用9.59.5区的标准时；区的标准时；尼泊尔任意尼泊尔任意“确定确定”标准时。标准时
14、。图图19 19 世界时区图世界时区图我国目前是单一的法定时区，全国使用唯我国目前是单一的法定时区，全国使用唯一的法定时，即一的法定时，即“北京时间北京时间”；北京时间，并非北京的地方平时，而是北京时间，并非北京的地方平时，而是120 E的地方平时的地方平时；夏令时：夏季来临时，时针拨快夏令时：夏季来临时，时针拨快 1 小时，小时，秋季来临时，时针拨回秋季来临时，时针拨回1小时。小时。q 国际日期变更线（日界线）和日期进退v 在环球航行和时间推算中发生日期混乱；在环球航行和时间推算中发生日期混乱；v 日界线西侧的东日界线西侧的东 12 12 区区是是全球的全球的“最东最东”（最早）时区，线东侧
15、的西（最早）时区，线东侧的西1212区是全球的区是全球的“最西最西”（最迟）时区；（最迟）时区；v 日界线的东西二侧，钟点相同，日期相差日界线的东西二侧，钟点相同，日期相差 1 1 日，西侧（东日，西侧（东1212区）比东侧（西区）比东侧（西1212区）超前区）超前1 1日。日。v 向东过日界线，退向东过日界线，退1 1日；向西过日界线，进日；向西过日界线，进1 1日；日；v 日界线的偏离（为避开陆地和岛屿）。日界线的偏离（为避开陆地和岛屿）。四、地球上的日期图20 时区和国际日期变更线 五、从世界时到协调世界时q 世界时（世界时（UTUT）：）：以地球自转为基础，未摆脱地球自以地球自转为基础
16、，未摆脱地球自转不均匀对时间的影响；转不均匀对时间的影响；q 历书时（历书时（ETET）：）：以地球公转为基准，以历书秒为单以地球公转为基准，以历书秒为单位，但精度不高。位，但精度不高。q 协调世界时（协调世界时（UTCUTC）：）：采用原子时的均匀秒长。采用原子时的均匀秒长。v 时刻上尽可能接近世界时；时刻上尽可能接近世界时；v 闰秒（跳秒）：协调世界时的秒长严格等于原子秒；闰秒（跳秒）：协调世界时的秒长严格等于原子秒；协调世界时与世界时的差值，始终保持在协调世界时与世界时的差值，始终保持在0.90.9秒内。秒内。超出这个限度，在协调世界时中插入一个跳秒，既超出这个限度，在协调世界时中插入一个跳秒，既对原子时的差值跳过对原子时的差值跳过1 1秒。秒。v 协调世界时的时刻始终接近世界时。协调世界时的时刻始终接近世界时。
