第四章地球運動的地理意義四季和五帶歷法時間第八節四季和五帶太陽的回歸運動晝夜長短太陽高度四季和五帶401太陽回歸運動401-1太陽的回歸運動401-1太陽回歸運動和太陽赤緯的周年變化太陽回歸運動：回歸線：回歸年：回歸運動的周期晨昏圈：極晝、極夜南北極圈γPK太陽赤緯的周年變化太陽在周年運動的同時，還表現為太陽赤緯的周年變化：節氣黃經太陽赤緯黃經節氣夏至（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）太陽赤緯與黃經的關系太陽回歸運動的表現太陽赤緯直射點位置春分點—秋分點秋分點—春分點冬至點—夏至點夏至點—冬至點00～＋23026′～00

00～－23026′～00

－23026′～＋23026′＋23026′～－23026′赤道-北回歸線-赤道南回歸線－北回歸線北回歸線－南回歸線γPK赤道-南回歸線-赤道402晝夜長短402-1晝夜交替晨昏線晝夜交替周期——太陽日晝弧和夜弧晝夜長短的緯度分布晝夜長短的季節變化晝半球夜半球晨昏線（φ）（δ

）晝夜交替由于地球的自轉和公轉，晝夜兩半球在時間上不斷地相互交替，使得各個地點時而位于晝半球，因而經歷著白晝，時而位于夜半球，因而經歷著黑夜。周期：一個太陽日晨昏線陽光特點晝夜兩個半球的分界線緯線被晨昏圈分割成兩部分，位于晝半球的為晝弧，位于夜半球的為夜弧陽光陽光判斷A、B的晨昏SABNAB晝弧和夜弧晝弧=夜弧，則晝夜等長晝弧>夜弧，則晝長夜短晝弧<夜弧，則晝短夜長在同一緯圈上，晝?。够。?4小時

陽光圖4-1春秋二分：太陽直射赤道，晨昏線等分所有緯線，全球晝夜平分圖4-2北至日：太陽直射北回歸線，北半球各地晝最長，夜最短；北極圈內為極晝。南半球則相反圖4-3南至日：太陽直射南回歸線，南北半球的晝夜長短與北至日相反Q△ZPS,被稱為天文三角形，在這個三角形中，

ZP=90°-ΦPS=90°-δZS=90°按球面三角形邊的余弦公式有：cosZS=cosPZcosPS+sin

PZsinPScostcos90°=cos(90°-Φ)cos(90°-δ)+sin(90°-Φ)sin(90°-δ)costsinΦsinδ+cosΦcosδcost=0地平圈分太陽周日圈（赤緯圈）為晝弧和夜弧兩部分

cost=-tgtg

（式中的和皆以北半球為正，南半球為負）此公式表明，決定晝夜長短有兩個因素：當地地理緯度和當時的太陽赤緯（即太陽直射點緯度）。前者是空間因素，即地理因素；后者是時間因素，即季節因素該公式的幾何意義是十分清晰的，太陽赤緯的變化，表示其周日圈的改變。不同的周日圈被地平圈分割的情形各異：赤緯越高，周日圈越小，晝弧與夜弧的差異就越大。地理緯度的不同，決定周日圈對于地平圈的傾角的大?。壕暥仍礁撸苋杖υ絻A斜，晝夜長短變化越顯著。半晝弧公式討論

cost=-tgtg

1.晝夜等長：t=90°，則cost=0，則要求地理緯度和太陽赤緯至少有一個是0①赤道上，無論太陽赤緯如何變化，晝夜等長②春秋二分，無論地理緯度如何變化，二分時全球晝夜等長cost=-tgtg2.晝長夜短的條件：t＞90°，cost＜0，要求地理緯度和太陽赤緯同號，即太陽直射半球上。3.晝短夜長的條件：t＜90°，cost＞

0要求地理緯度和太陽赤緯異號，即太陽非直射半球上。cost=-tgtg4.極晝條件：t=180°，cost=-1.這要求地理緯度和太陽赤緯，不僅同號，而且互為余角，即=90°-5.極夜條件：t=0°，cost=1，要求地理緯度和太陽赤緯異號且為互余，=-（90°-）極晝和極夜發生在南北兩極為中心，以當時的太陽赤緯為半徑的地球極冠地帶，其范圍大小視太陽赤緯而定。晝夜長短的緯度分布赤道上——終年晝夜等長在直射半球晝長夜短晝長隨緯度的升高而增長在Φ＝900-δ處，出現極晝在非直射半球晝短夜長晝長隨緯度的升高而縮短在Φ＝900-δ處，出現極夜例題陽光陽光陽光φδφ回季節變化δ說明當太陽赤緯為20°時，全球晝夜長短的緯度分布赤道上，終年晝夜等長北半球：晝長夜短，晝長隨緯度的升高而增長，在70°N以北地區出現極晝現象。南半球：晝短夜長，晝長隨緯度的升高而縮短，在70°S以南地區出現極夜現象。晝夜長短的季節變化二分日——全球晝夜平分隨|δ|的增大，各地晝夜長短的差異越來越大二至日，全球晝夜極端南北兩半球晝夜長短的變化順序相反陽光陽光陽光直射半球：晝長隨|δ|的增大而增大

非直射半球：晝長隨|δ|的增大而減小

1.是否位于直射半球2.太陽赤緯如何改變3.根據晝長與δ的關系做出判斷比較北京（40°N）5月10日與6月10日的晝長這兩個日期太陽均直射北半球，對北京來說均是位于直射半球。從5.10到6.10太陽赤緯逐漸升高。根據直射半球晝長隨|δ|的增大而增大的規律，北京6.10的晝長大于5.10晝長。δ=ε在當地夏至日在當地冬至日二至日晝夜長短情況晝最長，夜最短極晝范圍最大（φ=90o-ε）晝最短，夜最長極夜范圍最大（φ=90o-ε）φ66°34'66°34'太陽高度陽光正午太陽高度HH的緯度分布H的季節變化正午太陽高度概念太陽位于上中天時的地平高度。計算公式Ｈ＝900－φ

＋δ

φ

、δ的符號：

φ不分南北緯，均為正值δ在太陽直射半球為正，非直射半球為負Ｈ的特殊值：計算下列地點的Ｈ正午太陽高度的計算（1）計算300N，冬至日的正午太陽高度

Φ＝300

δ＝－23026′∴

Ｈ＝900－300－23026＝36034′

計算300S，冬至日的正午太陽高度

Φ＝300

δ＝+23026′∴

Ｈ＝900－300＋23026＝83026′正午太陽高度的計算（2）計算200N，夏至日的正午太陽高度

Ｈ＝900－200＋23026＝93026′1800－93026′＝86034′

計算700N，冬至日的正午太陽高度

Ｈ＝900－700－23026＝－3026′

正午太陽高度的計算（3）90oS66o34′23o26′0o23o26′66o34′90oN夏至日二分日冬至日-23o26′

0o43008′

66034′

46052′

900

23o26′0o23026′

66034′

66034′

900

23o26′0o23o26′46052′66034′90043008′00-23o26′切換到季節變化切換到緯度分布正午太陽高度的緯度分布二分日，Ｈ由赤道向南北兩極遞減

夏至日，Ｈ由北回歸線向兩極遞減冬至日，Ｈ由南回歸線向兩極遞減南回歸線北回歸線0o90oS90oN90oH正午太陽高度的季節變化冬至日春分日夏至日秋分日冬至日-23o26′0o30o60o90o北回歸線北極圈北極赤道66034′43008′切換到表格四季和五帶影響季節變化的因素季節變化性質四季遞變四季劃分五帶影響季節變化的因素全球性因素：日地距離的變化半球性因素：是否接受太陽直射100%93.5%30%70%100：43季節變化的性質季節變化是半球性現象全球無統一的季節南北半球季節變化相反

季節變化首先是天文現象在太陽直射半球，晝長夜短，太陽高度角大于平均值，因此得到的熱量多，為夏半年。陽光陽光四季遞變γPK北半球南半球δ⊙>0oδ⊙<0oδ⊙

持續增大δ⊙

持續減小夏半年冬半年夏半年冬半年冬—夏夏—冬冬—夏夏—冬季節變化的周期為回歸年四季劃分中國劃分法具有明顯的天文意義與實際氣候情況不符

西方劃分法較多的考慮了氣候上實際的季節變化，但仍屬于天文上的季節劃分春分夏至秋分冬至γPK立春立夏立秋立冬氣候標準氣候上劃分四季的標準侯平均氣溫季節>220C夏季<100C冬季220C－100C春、秋地球上的五帶劃分依據：各地接受Ｅ⊙的緯度差異有無直射陽光有無極晝（夜）現象

劃分界限：

回歸線極圈五帶的性質五帶劃分無極晝極夜有極晝極夜五帶的性質五帶是季節地帶五帶是天文地帶五帶是緯度地帶第二節歷法歷法概念：安排年、月、日的法則歷法要求：體現大自然的周期協調歷日周期與天文周期的關系歷法分類：太陰歷

太陽歷

陰陽歷太陰歷和太陽歷比較太陰歷太陽歷制歷依據月相變化回歸運動制歷原則平均歷月=朔望月平均歷年=朔望月×1230年11閏平均歷年=回歸年平均歷月=回歸年÷12400年97閏歷年、歷月、歷日回歸年（365.2422日）朔望月（29.5306日）太陽日太陽歷太陰歷陰陽歷太陰歷制歷依據：月相變化歷月是首要成分，歷年是派生成分制歷原則特點歷日與月相變化直接相關歷月與季節變化無關太陰歷制歷原則歷月：平均歷月＝朔望月

歷年：平均歷年＝朔望月×12∵朔望月＝29.5306日∴大月30日，小月29日

∵平均歷年＝29.5306日×12＝354.3672日∴平年354日，閏年355日

置閏：30年11閏

∵

0.3672×30＝11.016日太陽歷制歷依據：太陽回歸運動歷年是首要成分，歷月則是歷年的分割制歷原則現行陽歷陽歷沿革太陽歷制歷原則歷年：平均歷年＝回歸年∵回歸年＝365.2422日∴平年365日，閏年366日歷月：平均歷月＝回歸年÷12

∵平均歷月＝365.2422日÷12＝30.4368日∴大月31日，小月30日

置閏：400年97閏

∵

0.2422×400＝96.88日陽歷的置閏原則四年一閏∵

0.2422×4＝0.9688日四百年減三閏∵

0.0312×100＝3.12日3333年再減一閏∵

400年中0.12日的差值經3333年積累為1日?，F行陽歷歷年：采用公元紀年，歲首為元旦（λ⊙≈2800）。平年365日，閏年366日。

歷月：12個歷月，大月31日，小月30日。

但2月份是一個特殊小月，平年只有28日，閏年才29日。置閏方法：

公元年數能被４整除者，原則上為閏年。

逢百年數能被400整除者，方為閏年。陽歷沿革陽歷置閏舉例如1996年、2004年，都是閏年。如1700年、1800年、1900年，都不是閏年。2000年是閏年。在1601—2000的400年間，去掉了1700、1800、1900三個閏年，只有97閏。

陽歷沿革儒略歷歷年：平年365日，閏年366日置閏：隔３年１閏（即４年１閏）歷月：年分12月，

單數月為大月，31日；

雙數月為小月，30日。奧古斯都歷格里歷改歷措施新舊歷轉換改歷措施儒略歷為紀念實行新歷，將儒略凱撒生日所在的月份－７月，稱為July。儒略歷的執行者誤將隔３年１閏的制度作為３年１閏，致使從公元前45年～公元前9年的36年間，儒略歷安排了12個閏年（而實際應為9個閏年），即多閏3日，因此歷年比回歸年長出3日。儒略歷和奧古斯都歷的大小月設置儒略歷大月：1，3，5，7，9，11小月：2，4，6，8，10，12奧古斯都歷大月：1，3，5，7，8，10，12小月：2，4，6，9，11新舊歷轉換新歷日期＝舊歷日期＋10日

+閏年訂正值

閏年訂正值即按照舊歷是閏年，而按照新歷不是閏年的年份個數。如1700、1800年。

日一二三四五六12341516171819202122232425262728293031陰陽歷制歷依據：月相變化和回歸運動首要成分仍是歷月，歷年是歷月的積累，通過置閏使平均歷年＝回歸年制歷原則中國舊歷陰陽歷制歷原則歷月：平均歷月＝朔望月

∵朔望月＝29.5306日∴大月30日，小月29日

歷年：歷年＝歷月×ｎ平均歷年＝回歸年∵１回歸年＝12.3683朔望月∴平年12個月，閏年13個月置閏：19年7閏

∵0.3683×19=6.9977月中國舊歷陰陽歷與二十四氣并行

以月相定日序

以中氣定月序

干支計時制度

以日月相合的日子為初一大小月的確定也根據月相進行

春分夏至秋分冬至γPK立春立夏立秋立冬二十四氣春雨驚春清谷天夏滿芒夏暑相連秋處露秋寒霜降冬雪雪冬小大寒節氣：黃經度數為150的單數倍中氣：黃經度數為150的雙數倍

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閏六月五月六月七月八月月序有關中氣6.22夏至7.23大暑8.23處暑9.23秋分以中氣定月序根據歷月包含的中氣，決定該月的月序

以中氣的有無區分正規歷月和閏月

有中氣的歷月為正規歷月，無中氣的歷月為閏月。閏月出現在某歷月之后則為閏某月

干支計時制度天干：甲乙丙丁戊己庚辛壬癸地支：子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥如2004年為甲申年，2005年為乙酉年第三節時間時間及其單位

時間的測量

各地的時間

作業時間及其單位真太陽日和平太陽日

真太陽日：太陽周日運動周期。

長短不等平太陽日：真太陽日的全年平均值。科學上時間單位的演變

真太陽日長短不等的原因地球公轉速度的不均勻

——±８秒黃赤交角的影響

——±21秒二者綜合的影響使得冬至日要比夏至日更長一些，春分日要比秋分日更長一些

冬至夏至春分秋分平太陽日公轉速度對太陽日的影響PPPE1E2E359′近日點時，1真太陽日為地球自轉360061′的時間遠日點時，1真太陽日為地球自轉360057′的時間

二者的變幅為±８秒黃赤交角對太陽日的影響ＰＰ真太陽日的長度在二至日最長，二分日最短二者的變幅約為±21秒平太陽日平太陽

在天赤道上以59′/日的速度作勻速運動的假想太陽。

平太陽日

平太陽周日運動的周期。它是真太陽日長度的全年平均值。科學上時間單位的演變平太陽秒

１平太陽秒＝1/86400平太陽日

歷書秒

——地球公轉1900.0年回歸年長度的1/31556925.9747

——地球自轉原子秒

——原子振蕩１原子秒＝銫原子躍遷振蕩9192631770次所用時間

時間的測定時間由天體的時角測定。被選定度量時間的天體有二：

春分點——恒星時太陽——太陽時

恒星時(s)午圈恒星時即春分點的時角Ｓ＝ｔγ

＝α午

＝α＋ｔｔ

α練習例題１某恒星的赤經為18h45m，求下列條件下觀測地點的的恒星時。（1）當其時角為4h30m時，（2）當其位于某地上中天時，（3）當其位于某地正西方地平時，已知：α=18h45m，t1=4h30m，t2=0h，t3=6h，求：S１

S２S３解：根據Ｓ＝ｔ+α得Ｓ１

＝23h15m，Ｓ２

＝18h45m，

Ｓ３＝18h45m，太陽時(m)定義：ｍ＝ｔ⊙＋12h

測定

視太陽時和平太陽時

時差(η)

ｍ＝Ｓ－α⊙＋12hｍ視＝Ｓ－α視＋12h

ｍ平＝Ｓ－α平＋12h

η＝ｍ視－ｍ平有關時間的測定公式及計算

太陽時的測定

(ｍ＝ｔ⊙＋12h

)∵Ｓ＝ｔ⊙＋α⊙

∴ｔ⊙＝Ｓ－α⊙因此：ｍ＝Ｓ－α⊙＋12h而Ｓ＝α午∴上式也可寫作ｍ＝α午－α⊙＋12h練習例題２某恒星的赤經為18h45m，當該恒星在春分日位于某地上中天時，求該地的太陽時。已知：α午=18h45m，α⊙

=0h，求：m解：根據ｍ＝α午－α⊙＋12h得ｍ＝30h45m

時差定義：視太陽時與平太陽時的差值。

公式：η＝ｍ視－ｍ平η＋值：表示ｔ視>ｔ平，視太陽在西，先過中天η－值：表示ｔ視<ｔ平，平太陽在西，先過中天ｍ視＝t視＋12h

ｍ平＝t平＋12h

有關公式及計算時間測定公式Ｓ＝ｔγ＝α午ｍ視＝Ｓ－α視＋12hｍ平＝ｍ視－η例：已知軒轅十四的赤經為10h07m，夏至日時時差為－3ｍ。當軒轅十四在夏至日過某地上中天時，求該地的：（1）恒星時（2）視太陽時（3）平太陽時答案已知：α＝10h07m

η＝－3ｍα⊙

＝6h求：Ｓｍ視ｍ平解：Ｓ＝α午

＝10h07m

ｍ視＝Ｓ－α⊙＋12h

＝16h07m

ｍ平＝ｍ視－η＝

16h10m各地的時間由量時天體的不同得到三種時刻：春分點——恒星時視太陽——視太陽時平太陽——平太陽時這些根據天體的時角測得的時刻是因地而異的，由此產生了各地的時間。

地方時

世界時

區時

日界線

練習地方時（t）定義：按本地經度測得的時刻。包括地方恒星時（Ｓ），地方視太陽時（ｍ視），地方平太陽時（ｍ平）。

與經度的關系：ｔ1－ｔ2＝λ1－

λ2

12式中t為地方時，包括Ｓ、ｍ視、ｍ平λ為相應的地點經度，規定東經為＋，西經為－

計算舉例地方時計算l

例：已知150W地方時為10h，求150E的地方時？已知：ｔ1＝10h，λ1＝－150＝-1h，λ2=+1h

求：ｔ2

解：ｔ1－ｔ2＝λ1－λ2

10－ｔ2＝-1－1ｔ2＝12

h

世界時（Ｔ０）定義：格林尼治（００經線）的地方平太陽時。

與地方時的換算：∵ｔ1－ｔ2＝λ1－

λ2Ｔ０－ｔ＝λ0－

λ∴Ｔ０＝ｔ-λ

Ｔ０＝ｔ-λ區時(T)時區劃分

與經度的關系區時：每一時區中央經線的地方平時為該時區的區時。它是全區的通用時間。與時區的關系

：Ｔ１－Ｔ２＝ｎ１－ｎ２

與世界時的換算：現實時區與法定時北京時間Ｔ０＝Ｔｎ－ｎ0o180o西經90o東經90o東時區西時區+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11時區的劃分0-12+日界線ABC中央經線：位于每時區中央的經線。

λ＝150n

時區序號（n）與經度的關系n＝λ／150＝整數（四舍五入）

[例]求640E所在時區：ｎ＝640÷150＝＋４

[例]該時區中央經線的經度：

λ＝150×４＝600E區時的計算

Ｔ１－Ｔ２＝ｎ１－ｎ２

式中：ｎ為時區序號（東＋西－），Ｔ為相應時區的區時。

特殊值的處理：Ｔ>24h，則在結果中－24h，日期為明日。Ｔ<０h，則在結果中＋24h，日期為昨日。