第四章 地球运动的地理意义 (1)

地球概论
13
简言之：昼夜长短因纬度、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。 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） 极昼(极夜)条件：
43008′ 66034′ 66034′ 900
23º 26´ 46052´
900
66034´ 43008´
00
-23º 26´
资源与环境 学院
地球概论
（二）正午太阳高度的纬度分布
25
Ｈ＝（90°+δ）- φ
其中，（90°+δ）可看作赤道 上不同季节的正午太阳高度 H
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
= ,
( = - ( ))
资源与环境 学院
地球概论
昼夜长短的纬度分布
14
全球分极昼，昼长夜短，昼短夜长，极夜四个地 带（两分除外）。
赤道上，终年昼夜等长。
在太阳直射半球，
①昼长夜短； ②昼长随纬度的升高而升高； ③在Φ＝90°-δ处，出现极昼现象。
在太阳非直射半球，
∵Φ=30° δ=-23°26′ ∴Ｈ=90°-30°-23°26′=36°34′
计算30°S，冬至日的正午太阳高度
∵Φ=30° δ=+23°26′
∴Ｈ=90°-30°+23°26′=83°26′
资源与环境 学院
地球概论
23
正午太阳高度的计算（2）
计算20°N，夏至日的正午太阳高度
Ｈ=90°-20°+23°26′=93°26′ 180°-93°26′=86°34′（说明太阳位于天顶以北）
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；一年有5个大月7个小月
置闰：400年97闰
∵ 0.2422 ×400 ＝96.88日
资源与环境 学院
地球概论
52
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
有 极 昼 极 夜
资源与环境 学院
地球概论
五带的性质
41
总之，以纬度 为唯一标准
五带是季节地带——具体的季节因地而异。 五带是天文地带——有无直射阳光和有无极昼、极夜； 五带是纬度地带——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。
资源与环境 学院
地球概论
42
第九节
历法
历法概念：安排年、月、日的法则 历法要求：
计算70°N，冬至日的正午太阳高度
Ｈ=90°-70°-23°26′=-3°26′(说明正午太阳位 于地平以下3°26′，为极夜。 )
资源与环境 学院
地球概论
24
正午太阳高度的计算（3）
90º S 26´ 夏至日 -23º 二分日 冬至日 0º 66º 34´S 23º 26´S 0º 23026′ 0º 23º 26´N 66º 34´N 90º N 900 66034′ 46052′ 23º 26´ 23º 26´ 0º
置闰：30年11闰
∵ 0.3672 ×30 ＝11.016日
资源与环境 学院
地球概论
46
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
阳历沿革 制历原则 现行阳历 太阳历与太阴历的比较
资源与环境 学院
地球概论
阳历沿革
历年：平年365日，闰年366日
47
置闰：隔３年１闰（即４年１闰）
资源与环境 学院
地球概论
34
图4-25 季节的天文因素：昼夜长短和正 午太阳高度的变化
资源与环境 学院
地球概论
四季递变
K P
35
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。
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
资源与环境 学院
地球概论
43
历年、历月、历日
回归年
朔望月
太阳日
（365.2422日） （29.5306日） 太阳历 太阴历 阴阳历
资源与环境 学院
地球概论
44
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
10
图 4-6 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 资源与环境
学院
地球概论
11
图 4-7 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 4-8 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
资源与环境 学院
地球概论
冬至点—夏至点 -23°26′～+23°26′
夏至点—冬至点 +23°26′～-23°26′
南回归线－北回归线
北回归线－南回归线
资源与环境 学院
地球概论
6
二、昼夜长短
昼夜交替
晨昏线 昼夜交替周期——太阳日 昼弧和夜弧
夜 半 球 晨 昏 线 昼 半 球
昼夜长短的纬度分布 （φ） 昼夜长短的季节变化 （δ）
32
日地距离的变化
半球性因素：
是否接受太阳直射
30% 70%
半球性因素是季节变化的主要因素；日地距离的 变化不能改变太阳赤纬变化所造成的冬夏季节。
资源与环境 学院
地球概论
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
33
季节变化首先是天文现象， 然后是气候现象。
北半球 太阳直射纬度 南半球 北半球夏半年 南半球夏半年
90º
90º S
南 回 归 线
0º 北
回 归 线
90º N
资源与环境 学院
地球概论
（三）正午太阳高度的季节变化
26
Ｈ＝（90°- φ ）+ δ 其中，（90 °- φ）可看作二分时的正午太阳高度
90º 66034′ 43008´ 30º 0º 冬至日 春分日 夏至日 秋分日 -23º 26´ 冬至日
资源与环境 学院
地球概论
49
儒略历和奥古斯都历的大小月设置
大月：1，3，5，7，9，11
小月：2，4，6，8，10，12 大月：1，3，5，7，8，10，12 小月：2，4，6， 9，11
儒略历
奥古斯都历
资源与环境 学院
地球概论
新旧历转换
新历日期＝旧历日期＋10日 +闰年订正值
50
1582年 10月
γ
季节变化的周期为回归年
资源与环境 学院
地球概论
36
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
P
秋分 立 秋
K 立 冬 冬至
夏至
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
γ 立 春分 春
立 夏
资源与环境 学院
地球概论
37
图4-26 四季的划分
气候标准
资源与环境 学院
日 一 1 二 2 三 3 四 4 五 15 六 16
17 24
31
18 25
19 26
20 27
21 28
22 29
23 30
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。
资源与环境 学院
地球概论
太阳历制历原则
51
历年：平均历年＝回归年
∵回归年＝365.2422日 ∴平年365日，闰年366日
地球概论
4
有关概念 太阳的回归运动：
太阳在天球上来往于天赤道南北两侧的运动。
回归线： 太阳回归运动的南北界限，分
别为±23°26′赤纬圈。
资源与环境 学院
地球概论
K
P
5
太阳回归运动的表现
γ
太阳赤纬 春分点—秋分点 直射点位置
0°～+23°26′～0° 赤道-北回归线-赤道
赤道-南回归线-赤道
秋分点—春分点 0°～-23°26′～0°
地球概论
38
气候上划分四季的标准
侯平均气温 >220C <100C 220C－100C 季节 夏季 冬季 春、秋
资源与环境 学院
地球概论
39
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 五带的性质
极圈
资源与环境 学院
地球概论
五带划分
40
无 极 昼 极 夜
∵ 400年中0.12日的差值经3333年积累为1日。
资源与环境 学院
地球概论
现行阳历
资源与环境 学院
地球概论
晨昏线
特点
与阳光垂直 以直射点为极
阳 光
7
晨昏判断
资源与环境 学院
地球概论
8
判断A、B的晨昏
B S A
B N A
资源与环境 学院
地球概论
昼弧和夜弧
9
在同一纬圈上，昼弧＋夜弧＝24小时
昼弧>夜弧，则昼长夜短 昼弧=夜弧，则昼夜等长
昼弧<夜弧，则昼短夜长
资源与环境 学院
地球概论
历日与月相变化直接相关 与回归年差值大，历月与季节变化无关， 不能满足农业生产的需要。
资源与环境 学院
地球概论
45
太阴历制历原则
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：平均历年＝朔望月×12
∵平均历年＝29.5306日 × 12＝354.3672日 ∴平年354日，闰年355日
阳 光
非直射半球：
昼长随|δ|的增 大而减小
资源与环境 学院
地球概论
18
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。
地球概论
1
第四章 地球运动的地理意义
四季和五带
历法
时间
资源与环境 学院
地球概论
2
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
资源与环境 学院
地球概论
3
一、太阳的回归运动
有关概念
回归运动 回归线 回归运动周期——回归年
K
P
回归运动的表现
太阳赤纬的周年变化
γ
直射点纬度的周年变化
资源与环境 学院
儒略历 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 改历措施 格里历
改历措施
新旧历转换
资源与环境 学院
地球概论
儒略历
48
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。
资源与环境 学院
地球概论
19
二至日昼夜长短情况
在当地夏至日
昼最长，夜最短 极昼范围最大（φ=90º-ε） 在当地冬至日 昼最短，夜最长 极夜范围最大（φ=90º-ε）
66°34' φ 66°34' δ=ε
资源与环境 学院
地球概论
20
三、太阳高度
阳 光
正午太阳高度H
H的纬度分布
H的季节变化
资源与环境 学院
①昼短夜长； ②昼长随纬度升高而缩短； ③在Φ＝90°-δ处，出现极夜现象。
资源与环境 学院
地球概论
15
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。
12
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=-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。
资源与环境 学院
地球概论
21
（一）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＝90°- 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（>90°或<0°） ：
计算下列地点的Ｈ
资源与环境 学院
地球概论
22
正午太阳高度的计算（1）
计算30°N，冬至日的正午太阳高度
资源与环境 学院
60º
地球概论
27
四、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
资源与环境 学院
地球概论
28
资源与Βιβλιοθήκη Baidu境 学院
地球概论
29
资源与环境 学院
地球概论
30
资源与环境 学院
地球概论
31
资源与环境 学院
地球概论
影响季节变化的因素
全球性因素：
93.5% 100%
资源与环境 学院
地球概论
16
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
资源与环境 学院
地球概论
直射半球： 昼长随|δ|的 增大而增大
1.是否位于直射半球 17 2.太阳赤纬如何改变 3.根据昼长与δ的关系做出判断