地球概论第四章

第四章地球运动的地理意义四季和五带历法时间第八节四季和五带太阳的回归运动昼夜长短太阳高度四季和五带401太阳回归运动401-1太阳的回归运动401-1太阳回归运动和太阳赤纬的周年变化太阳回归运动：回归线：回归年：回归运动的周期晨昏圈：极昼、极夜南北极圈γPK太阳赤纬的周年变化太阳在周年运动的同时，还表现为太阳赤纬的周年变化：节气黄经太阳赤纬黄经节气夏至（6.22）90°23°26′90°夏至立夏（5.5）45°16°19′135°立秋（8.8）春分（3.22）0°0°180°秋分（9.22）立春（2.4）315°-16°19225°立冬（11.7）冬至（12.22）270°-23°26′270°冬至（12.22）太阳赤纬与黄经的关系太阳回归运动的表现太阳赤纬直射点位置春分点—秋分点秋分点—春分点冬至点—夏至点夏至点—冬至点00～＋23026′～0000～－23026′～00－23026′～＋23026′＋23026′～－23026′赤道-北回归线-赤道南回归线－北回归线北回归线－南回归线γPK赤道-南回归线-赤道402昼夜长短402-1昼夜交替晨昏线昼夜交替周期——太阳日昼弧和夜弧昼夜长短的纬度分布昼夜长短的季节变化昼半球夜半球晨昏线（φ）（δ）昼夜交替由于地球的自转和公转，昼夜两半球在时间上不断地相互交替，使得各个地点时而位于昼半球，因而经历着白昼，时而位于夜半球，因而经历着黑夜。周期：一个太阳日晨昏线阳光特点昼夜两个半球的分界线纬线被晨昏圈分割成两部分，位于昼半球的为昼弧，位于夜半球的为夜弧判断A、B的晨昏SABNAB昼弧和夜弧昼弧=夜弧，则昼夜等长昼弧夜弧，则昼长夜短昼弧夜弧，则昼短夜长在同一纬圈上，昼弧＋夜弧＝24小时图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Q△ZPS,被称为天文三角形，在这个三角形中，ZP=90°-ΦPS=90°-δZS=90°按球面三角形边的余弦公式有：cosZS=cosPZcosPS+sinPZsinPScostcos90°=cos(90°-Φ)cos(90°-δ)+sin(90°-Φ)sin(90°-δ)costsinΦsinδ+cosΦcosδcost=0地平圈分太阳周日圈（赤纬圈）为昼弧和夜弧两部分cost=-tgtg（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，即季节因素该公式的几何意义是十分清晰的，太阳赤纬的变化，表示其周日圈的改变。不同的周日圈被地平圈分割的情形各异：赤纬越高，周日圈越小，昼弧与夜弧的差异就越大。地理纬度的不同，决定周日圈对于地平圈的倾角的大小：纬度越高，周日圈越倾斜，昼夜长短变化越显著。半昼弧公式讨论cost=-tgtg1.昼夜等长：t=90°，则cost=0，则要求地理纬度和太阳赤纬至少有一个是0①赤道上，无论太阳赤纬如何变化，昼夜等长②春秋二分，无论地理纬度如何变化，二分时全球昼夜等长cost=-tgtg2.昼长夜短的条件：t＞90°，cost＜0，要求地理纬度和太阳赤纬同号，即太阳直射半球上。3.昼短夜长的条件：t＜90°，cost＞0要求地理纬度和太阳赤纬异号，即太阳非直射半球上。cost=-tgtg4.极昼条件：t=180°，cost=-1.这要求地理纬度和太阳赤纬，不仅同号，而且互为余角，即=90°-5.极夜条件：t=0°，cost=1，要求地理纬度和太阳赤纬异号且为互余，=-（90°-）极昼和极夜发生在南北两极为中心，以当时的太阳赤纬为半径的地球极冠地带，其范围大小视太阳赤纬而定。昼夜长短的纬度分布赤道上——终年昼夜等长在直射半球昼长夜短昼长随纬度的升高而增长在Φ＝900-δ处，出现极昼在非直射半球昼短夜长昼长随纬度的升高而缩短在Φ＝900-δ处，出现极夜例题阳光φδφ回季节变化δ说明当太阳赤纬为20°时，全球昼夜长短的纬度分布赤道上，终年昼夜等长北半球：昼长夜短，昼长随纬度的升高而增长，在70°N以北地区出现极昼现象。南半球：昼短夜长，昼长随纬度的升高而缩短，在70°S以南地区出现极夜现象。昼夜长短的季节变化二分日——全球昼夜平分随|δ|的增大，各地昼夜长短的差异越来越大二至日，全球昼夜极端南北两半球昼夜长短的变化顺序相反阳光直射半球：昼长随|δ|的增大而增大非直射半球：昼长随|δ|的增大而减小1.是否位于直射半球2.太阳赤纬如何改变3.根据昼长与δ的关系做出判断比较北京（40°N）5月10日与6月10日的昼长这两个日期太阳均直射北半球，对北京来说均是位于直射半球。从5.10到6.10太阳赤纬逐渐升高。根据直射半球昼长随|δ|的增大而增大的规律，北京6.10的昼长大于5.10昼长。δ=ε在当地夏至日在当地冬至日二至日昼夜长短情况昼最长，夜最短极昼范围最大（φ=90º-ε）昼最短，夜最长极夜范围最大（φ=90º-ε）φ66°34'66°34'太阳高度阳光正午太阳高度HH的纬度分布H的季节变化正午太阳高度概念太阳位于上中天时的地平高度。计算公式Ｈ＝900－φ＋δ•φ、δ的符号：φ不分南北纬，均为正值δ在太阳直射半球为正，非直射半球为负•Ｈ的特殊值：计算下列地点的Ｈ正午太阳高度的计算（1）计算300N，冬至日的正午太阳高度Φ＝300δ＝－23026′∴Ｈ＝900－300－23026＝36034′计算300S，冬至日的正午太阳高度Φ＝300δ＝+23026′∴Ｈ＝900－300＋23026＝83026′正午太阳高度的计算（2）计算200N，夏至日的正午太阳高度Ｈ＝900－200＋23026＝93026′1800－93026′＝86034′计算700N，冬至日的正午太阳高度Ｈ＝900－700－23026＝－3026′正午太阳高度的计算（3）90ºS66º34´23º26´0º23º26´66º34´90ºN夏至日二分日冬至日-23º26´0º43008′66034′46052′90023º26´0º23026′66034′66034′90023º26´0º23º26´46052´66034´90043008´00-23º26´切换到季节变化切换到纬度分布正午太阳高度的纬度分布二分日，Ｈ由赤道向南北两极递减夏至日，Ｈ由北回归线向两极递减冬至日，Ｈ由南回归线向两极递减南回归线北回归线0º90ºS90ºN90ºH正午太阳高度的季节变化冬至日春分日夏至日秋分日冬至日-23º26´0º30º60º90º66034′43008´切换到表格四季和五带影响季节变化的因素季节变化性质四季递变四季划分五带影响季节变化的因素全球性因素：日地距离的变化半球性因素：是否接受太阳直射100%93.5%30%70%100：43季节变化的性质季节变化是半球性现象全球无统一的季节南北半球季节变化相反季节变化首先是天文现象在太阳直射半球，昼长夜短，太阳高度角大于平均值，因此得到的热量多，为夏半年。四季递变γPK北半球南半球δ⊙0ºδ⊙0ºδ⊙持续增大δ⊙持续减小夏半年冬半年夏半年冬半年冬—夏夏—冬冬—夏夏—冬季节变化的周期为回归年四季划分中国划分法具有明显的天文意义与实际气候情况不符西方划分法较多的考虑了气候上实际的季节变化，但仍属于天文上的季节划分春分夏至秋分冬至γPK立春立夏立秋立冬气候标准气候上划分四季的标准侯平均气温季节220C夏季100C冬季220C－100C春、秋地球上的五带划分依据：各地接受Ｅ⊙的纬度差异有无直射阳光有无极昼（夜）现象划分界限：回归线极圈五带的性质五带划分无极昼极夜有极昼极夜五带的性质五带是季节地带五带是天文地带五带是纬度地带第二节历法历法概念：安排年、月、日的法则历法要求：体现大自然的周期协调历日周期与天文周期的关系历法分类：太阴历太阳历阴阳历太阴历和太阳历比较太阴历太阳历制历依据月相变化回归运动制历原则平均历月=朔望月平均历年=朔望月×1230年11闰平均历年=回归年平均历月=回归年÷12400年97闰历年、历月、历日回归年（365.2422日）朔望月（29.5306日）太阳日太阳历太阴历阴阳历太阴历制历依据：月相变化历月是首要成分，历年是派生成分制历原则特点历日与月相变化直接相关历月与季节变化无关太阴历制历原则历月：平均历月＝朔望月历年：平均历年＝朔望月×12∵朔望月＝29.5306日∴大月30日，小月29日∵平均历年＝29.5306日×12＝354.3672日∴平年354日，闰年355日置闰：30年11闰∵0.3672×30＝11.016日太阳历制历依据：太阳回归运动历年是首要成分，历月则是历年的分割制历原则现行阳历阳历沿革太阳历制历原则历年：平均历年＝回归年∵回归年＝365.2422日∴平年365日，闰年366日历月：平均历月＝回归年÷12∵平均历月＝365.2422日÷12＝30.4368日∴大月31日，小月30日置闰：400年97闰∵0.2422×400＝96.88日阳历的置闰原则四年一闰∵0.2422×4＝0.9688日四百年减三闰∵0.0312×100＝3.12日3333年再减一闰∵400年中0.12日的差值经3333年积累为1日。现行阳历历年：采用公元纪年，岁首为元旦（λ⊙≈2800）。平年365日，闰年366日。历月：12个历月，大月31日，小月30日。但2月份是一个特殊小月，平年只有28日，闰年才29日。置闰方法：公元年数能被４整除者，原则上为闰年。逢百年数能被400整除者，方为闰年。阳历沿革阳历置闰举例如1996年、2004年，都是闰年。如1700年、1800年、1900年，都不是闰年。2000年是闰年。在1601—2000的400年间，去掉了1700、1800、1900三个闰年，只有97闰。阳历沿革儒略历历年：平年365日，闰年366日置闰：隔３年１闰（即４年１闰）历月：年分12月，单数月为大月，31日；双数月为小月，30日。奥古斯都历格里历改历措施新旧历转换改历措施儒略历为纪念实行新历，将儒略凯撒生日所在的月份－７月，称为July。儒略历的执行者误将隔３年１闰的制度作为３年１闰，致使从公元前45年～公元前9年的36年间，儒略历安排了12个闰年（而实际应为9个闰年），即多闰3日，因此历年比回归年长出3日。儒略历和奥古斯都历的大小月设置儒略历大月：1，3，5，7，9，11小月：2，4，6，8，10，12奥古斯都历大月：1，3，5，7，8，10，12小月：2，4，6，9，11新旧历转换新历日期＝旧历日期＋10日+闰年订正值闰年订正值即按照旧历是闰年，而按照新历不是闰年的年份个数。如1700、1800年。日一二三四五六12341516171819202122232425262728293031阴阳历制历依据：月相变化和回归运动首要成分仍是历月，历年是历月的积累，通过置闰使平均历年＝回归年制历原则中国旧历阴阳历制历原则历月：平均历月＝朔望月∵朔望月＝29.5306日∴大月30日，小月29日历年：历年＝历月×ｎ平均历年＝回归年∵１回归年＝12.3683朔望月∴平年12个月，闰年13个月置闰：19年7闰∵0.3683×19=6.9977月中国旧历阴阳历与二十四气并行以月相定日序以中气定月序干支计时制度以日月相合的日子为初一大小月的确定也根据月相进行春分夏至秋分冬至γPK立春立夏立秋立冬二十四气春雨惊春清谷天夏满芒夏暑相连秋处露秋寒霜降冬雪雪冬小大寒节气：黄经度数为150的单数倍中气：黄经度数为150的双数倍月序以月相定日序日月合朔日期5.266.247.248.229.20小月大月小月小月大小月闰六月五月六月七月八月月序有关中气6.22夏至7.23大暑8.23处暑9.23秋分以中气定月序根据历月包含的中气，决定该月的月序以中气的有无区分正规历月和闰月有中气的历月为正规历月，无中气的历月为闰月。