太阳方位变化速度问题

太阳方位变化速度问题
下面讨论地转日象仪深入应用的话题，供感兴趣者参考。

为节省文字，我们用T代替“太阳方位变化速度”八个字，用Z代替地球自转速度15°／时，即Z=15°／时。

现在，我们来讨论T问题。

因为本人对T问题感兴趣，才开始研究太阳视运动。

设正南为方位0°，利用本仪器在赤道看到，春分、秋分时，中午前太阳方位一直是正东，－90°，中午后太阳方位一直是正西，+90°，午前、午后T都是零，而正中午时，方位突变，T 为无穷大。

这告诉我们，太阳足迹和观察者距离为零时，T就无穷大，赤道的T和北极的T完全不同。

在北极，太阳足迹为圆，观察者和太阳足迹的距离是天柱半径，T总是Z。

T 与观察者到太阳足迹的距离、与太阳足迹运动方向、速度有关。

如果太阳足迹运动方向、速度相同，T的大小就看观察者到太阳足迹的距离。

下面说说日出的T。

因为日落的T，和它相同，因此只说它。

日出的T，先说结论：日出的T只和纬度W有关，日出的T 近似为T=Z* SIN(W)。

将地轴抽到春分也是秋分刻度，我们看到，无论天柱转动到什么位置，日出点总在正东，一天见日时间总是12小时，观察者和太阳足迹的距离总是天柱半径。

将天柱放在北纬45°，我们看到太阳视运动速度Z和T夹角为45°。

T是Z的分量，为Z*SIN45°。

这时我们再抽动一下地轴到夏至，发现日出点和观察者两者距离没太大变化，再推动一下地轴到冬至，发现也没太大变化，因此，四季的日出T基本相近，本人曾在计算机上按本人推导的太阳方位公式用VB算法语言程序计算出北纬45.6°的哈尔滨，四季的日出T皆为0.7Z。

至于北极“四季”日出的T=Z和赤道“四季”日出的T=0，都是完全肯定的，综合起来，才有上面的结论。

下面讨论中午T问题。

因为冬至到夏至和夏至到冬至的情况只是顺序不同实质相同，我们只讨论夏至到冬至的中午T。

并把它分两步。

我们先看看夏至到秋分，我们将仪器的地轴调到夏至刻度，我们看到在北极中午T为Z，转动圆柱，看着观察者和正南太阳垂足的距离，发现它随纬度逐渐减小而逐渐减小，到北纬23.5°时为零，说明中午T逐渐增大，到北回归线为无穷大。

再看看秋
分，我们将仪器的地轴调到秋分刻度，我们看到在北极中午T仍为Z，我们转动圆柱，看看观察者和正南太阳垂足的距离，发现它随纬度逐渐减小也逐渐减小，只是到赤道为零，说明中午T逐渐增大，到赤道为无穷大。

结论是显然的：夏至到秋分期间，某节气中午T，从北极的Z开始，往南移则增加，当往南到纬度等于该节气赤纬角时突然增到无穷大。

对于秋分到冬至期间，我们看看赤纬角=-23.5°的冬至，我们将仪器的地轴调到冬至刻度，我们转动圆柱到北纬90°，在北极看不到太阳，将圆柱转到北纬66.5°，中午才日出，这时中午T=日出T，而日出T =Z*sin66.5°，所以中午T==0.92Z，再往南转，我们看看观察者和正南太阳垂足的距离，发现它也是随纬度逐渐减小而逐渐减小，到南回归线是零，说明中午T逐渐增大，在南回归线增到无穷大。

结论也是显然的：秋分到冬至期间的规律是，对某赤纬角=-α的节气，中午T，从北纬90°-α有太阳为Z*sin（90-α）开始，往南移则增加，当往南到纬度等于该节气赤纬角时突然增到无穷大。

中午T过了无穷大点后，太阳改在北方，T 也换了符号。

下面对于固定纬度看看变化。

北回归线以北，就以北纬45°为例。

将仪器固定在北纬45°，将地轴放到冬至，逐步向夏至移动，我们发现观察者和正南太阳垂足的距离不断缩小。

这说明，中午T，在北回归线以北，对于同一地点，随节气变化单调，夏至最大冬至最小。

北回归线以南，例如北纬10°，将仪器固定在北纬10°现将地轴放到夏至，中午太阳在北方，T 为负值，赤纬角变小，更负，到赤纬角=10°。

为负无穷大，以后，太阳改在南方，从正无穷大降下，到冬至底为一个正值。

根据以上分析在本仪器帮助下大致绘出附图，图中曲线变化只是示意，并未经过严格计算。

本人在算机上对哈尔滨，以太阳轨道间隔10°的计算精度，计算中午T的均值，结果为：夏至为2.34Z，春分、秋分为1.38Z，冬至为0.98Z。

当然，这是中午T即时值的不足近视值。

附图：。