時間的計(jì)量、季節(jié)與晝夜

1、 時間的計(jì)量時間的計(jì)量, ,季節(jié)與晝夜季節(jié)與晝夜 主講人文學(xué)院：駱漢雄主講人文學(xué)院：駱漢雄 2014.22014.2討論以下幾個問題討論以下幾個問題1 1、天文學(xué)中有幾種不同的計(jì)量時間系統(tǒng)？、天文學(xué)中有幾種不同的計(jì)量時間系統(tǒng)？2 2、什么叫、什么叫恒星時？太陽時？真太陽時？平太陽時？恒星時？太陽時？真太陽時？平太陽時？ 地方時？標(biāo)準(zhǔn)時？地方時？標(biāo)準(zhǔn)時？ 世界時？世界時？3 3、什么是上中天？下中天？什么是上中天？下中天？4 4、為什么會有晝夜交替？四季交替？為什么會有晝夜交替？四季交替？晝夜長短的變晝夜長短的變化化重要因素是？晝夜長短的變化是什么變化的重重要因素是？晝夜長短的變化是什么變化的重

2、要因素之一？要因素之一？5 5、如何劃分、如何劃分四季、五帶、五帶劃分的特征是什么？四季、五帶、五帶劃分的特征是什么？6 6、我國天文四季與西方的四季有差異嗎？區(qū)別？、我國天文四季與西方的四季有差異嗎？區(qū)別？7 7、晝夜交替對動植物影響？晝夜交替對動植物影響？ 2、1 時間的計(jì)量時間的計(jì)量n 天球的周日旋轉(zhuǎn)是地球自轉(zhuǎn)的反映，天球的周日旋轉(zhuǎn)是地球自轉(zhuǎn)的反映，我們就利用太陽、恒星或天球上假想點(diǎn)我們就利用太陽、恒星或天球上假想點(diǎn)的周日運(yùn)動來建立時間系統(tǒng)。由于選取的周日運(yùn)動來建立時間系統(tǒng)。由于選取的特定點(diǎn)不同，在天文學(xué)中就有幾種不的特定點(diǎn)不同，在天文學(xué)中就有幾種不同的計(jì)量時間系統(tǒng)，如恒星時、真太陽同的

3、計(jì)量時間系統(tǒng)，如恒星時、真太陽時、平太陽時等。時、平太陽時等。1、恒星時、恒星時 (術(shù)語簡介術(shù)語簡介) 是以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的時間計(jì)量系統(tǒng)。觀測是以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的時間計(jì)量系統(tǒng)。觀測天球上恒星或某一固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周的周期天球上恒星或某一固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周的周期,可得到可得到恒星時的計(jì)量系統(tǒng)。恒星時的計(jì)量系統(tǒng)。以天球上的春分點(diǎn)連續(xù)兩次以天球上的春分點(diǎn)連續(xù)兩次通過某地子午圈的時間間隔為恒星日通過某地子午圈的時間間隔為恒星日,它是它是恒星時恒星時的基本單位。的基本單位。 1 1恒星恒星日日又分為又分為2424恒星時恒星時，1 1恒星時恒星時分為分為6060恒星恒星分，分，1 1恒星恒星分分為分分為6060恒

4、星恒星秒。所有這些秒。所有這些計(jì)量單位稱為計(jì)量時間的恒星單位計(jì)量單位稱為計(jì)量時間的恒星單位, ,筒稱恒星時單筒稱恒星時單位。位。n(恒星時起算點(diǎn)恒星時起算點(diǎn))n 恒星時是以春分點(diǎn)該地上中天的瞬間作為起點(diǎn)恒星時是以春分點(diǎn)該地上中天的瞬間作為起點(diǎn), ,春分點(diǎn)在周日視運(yùn)動中春分點(diǎn)在周日視運(yùn)動中, ,它的時角均勻的由它的時角均勻的由0 0增加增加到到360360, ,或采用或采用0 0時增加到時增加到2424時時, , 所以地方恒星時所以地方恒星時在數(shù)值上等于以小時單位的春分點(diǎn)的時角。恒星時在數(shù)值上等于以小時單位的春分點(diǎn)的時角。恒星時在日常生活中很少使用在日常生活中很少使用, ,多用在天文工作中。多用

5、在天文工作中。n與平太陽時比較，一個恒星日只有與平太陽時比較，一個恒星日只有2323h h56min4.09s56min4.09s。n2、太陽時、太陽時n 太陽相繼兩次經(jīng)過同一地子午圈所經(jīng)歷太陽相繼兩次經(jīng)過同一地子午圈所經(jīng)歷的時間間隔為的時間間隔為1個太陽日。個太陽日。 1個太陽日有真太個太陽日有真太陽日和平太陽日。陽日和平太陽日。n 1 1）真太陽時：）真太陽時：太陽視圓面中心連續(xù)兩次太陽視圓面中心連續(xù)兩次上上中天中天的時間間隔叫做真太陽日。的時間間隔叫做真太陽日。n1 1真太陽日又分為真太陽日又分為2424真太陽時真太陽時等等。等等。n簡稱為簡稱為真時真時或或視時視時。n 真太陽時是以真太

6、陽視圓面中心的時角真太陽時是以真太陽視圓面中心的時角來計(jì)量的，它的起算點(diǎn)是來計(jì)量的，它的起算點(diǎn)是真太陽上中天真太陽上中天，此此時稱真正午時稱真正午n而我們?nèi)粘Ｉ钪?，?xí)慣的起算點(diǎn)是半夜而我們?nèi)粘Ｉ钪?，?xí)慣的起算點(diǎn)是半夜（下中天），（下中天），此時稱真子夜。此時稱真子夜。正好相差正好相差1212小小時。時。 1 1真太陽日又分為真太陽日又分為2424個真太陽時，個真太陽時，1 1真太真太陽時分為陽時分為6060個真太陽分，個真太陽分，1 1真太陽分分為真太陽分分為6060真真太陽秒。太陽秒。n因此，為了和人們的日常生活習(xí)慣一致，把因此，為了和人們的日常生活習(xí)慣一致，把真太陽時定義為：真太陽時定

7、義為：真太陽視圓面中心的時角真太陽視圓面中心的時角加加1212小時。小時。n太陽時是指以太陽日為標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算的時間?？梢苑譃樘枙r是指以太陽日為標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算的時間?？梢苑譃檎嫣嫣枙r陽時和和平太陽時平太陽時。n以真太陽日為標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算的叫真太陽時，日晷所表示的時間就是真太陽時。以平太陽日為標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算的叫平太陽時，鐘表所表示的時間就是平太陽時。 實(shí)際上我們?nèi)粘Ｓ玫挠?jì)時是平太陽時，平太陽時假設(shè)地球繞太陽是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，一年中每天都是均勻的。北京時間是平太陽時，每天都是24小時。而如果考慮地球繞日運(yùn)行的軌道是橢圓的，則地球相對于太陽的自轉(zhuǎn)并不是均勻的，每天并不都是24小時，有時候少有時候多?？紤]到該因素得

8、到的是真太陽時。 n真太陽時要求每天的中午12點(diǎn)，太陽處在頭頂最高。傳統(tǒng)上確定時辰，需使用真太陽時，所以要把平太陽時調(diào)整為真太陽時。 n真太陽時與平太陽時之差值表（用平太陽時加減差值得真太陽時時） n什么叫上中天？什么叫上中天？n“子時月上中天子時月上中天” 子時就是23點(diǎn)到1點(diǎn) 這段時間. 也就是夜間12點(diǎn)左右,這時候,月亮正好在人的頭頂上. 同樣有:“日上中天日上中天 ” 天體過天子午圈叫中天，天體周日視運(yùn)動中，每天兩次過中天:位置最高(地平高度)叫上中天叫上中天; ;完整說：完整說：天體經(jīng)過觀測者的子午圈。當(dāng)經(jīng)過北天極、天頂、南天極所在的那一半子午圈時，天體到達(dá)最高位置，稱為稱為上中天上

9、中天; ;n什么叫下中天？什么叫下中天？n當(dāng)經(jīng)過北天極、天底、南天極所在的那一半子午圈時，天體到達(dá)最低位置 ，稱為下中天 。恒星過上中天 ，其 時角為零，n2)2)、平太陽時、平太陽時：由于太陽在黃道上作變速運(yùn)：由于太陽在黃道上作變速運(yùn)動，而黃道又向赤道傾斜，所以一年四季的動，而黃道又向赤道傾斜，所以一年四季的真太陽日長短不等，在日常生活中使用不便。真太陽日長短不等，在日常生活中使用不便。n天文學(xué)上假設(shè)一個假想點(diǎn)，它每年和真太陽天文學(xué)上假設(shè)一個假想點(diǎn)，它每年和真太陽同時從春分點(diǎn)出發(fā)，也同時回到春分點(diǎn)來；同時從春分點(diǎn)出發(fā)，也同時回到春分點(diǎn)來；不過它是從西向東在天球赤道上以均勻速度不過它是從西向東

10、在天球赤道上以均勻速度運(yùn)行。這樣的一個假想點(diǎn)叫平太陽。運(yùn)行。這樣的一個假想點(diǎn)叫平太陽。n平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過上中天的時平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過上中天的時間間隔，叫做平太陽日。是以平間間隔，叫做平太陽日。是以平太陽下中天起算的。太陽下中天起算的。n1平太陽日又分為平太陽日又分為24平太陽時，平太陽時，1平太陽時分為平太陽時分為60平太陽分，平太陽分，1平平太陽分分為太陽分分為60平太陽秒平太陽秒等等。等等。n平太陽時又稱為平太陽時又稱為平時平時。n 2、2 地方時和標(biāo)準(zhǔn)時地方時和標(biāo)準(zhǔn)時n1、地方時、地方時：恒星時、視時、平時都：恒星時、視時、平時都由時角定義，而時角是從子午圈量起由時角定義，而時角是從子

11、午圈量起的。的。n對于地面上不同地理經(jīng)圈的地方，它對于地面上不同地理經(jīng)圈的地方，它們的子午圈是不同的，時間也就不同。們的子午圈是不同的，時間也就不同。n以各個地方子午圈為基準(zhǔn)所決定的時以各個地方子午圈為基準(zhǔn)所決定的時間，叫做地方時。間，叫做地方時。n全球有無數(shù)個地方時。使用不方便。全球有無數(shù)個地方時。使用不方便。n2、標(biāo)準(zhǔn)時（區(qū)時）、標(biāo)準(zhǔn)時（區(qū)時）n1）、世界時）、世界時：1884年國際上決定，年國際上決定，全世界的地理經(jīng)度是從英國的格林全世界的地理經(jīng)度是從英國的格林尼治天文臺的子午線（稱本初子午尼治天文臺的子午線（稱本初子午線）起算的。線）起算的。n格林尼治地方格林尼治地方平時平時又稱為世界

12、時，又稱為世界時，每天從子夜算起，由每天從子夜算起，由0時計(jì)算到時計(jì)算到24時。時。n2）、標(biāo)準(zhǔn)時）、標(biāo)準(zhǔn)時：把地球按地理緯度分為：把地球按地理緯度分為24個時區(qū)，個時區(qū)，每一個時區(qū)包含地理緯度每一個時區(qū)包含地理緯度15。并以格林尼治。并以格林尼治本初子午線。（本初子午線。（由于東由于東12區(qū)和西區(qū)和西12區(qū)各跨區(qū)各跨7.5合作合作一區(qū)，稱為一區(qū)，稱為東西東西12區(qū)區(qū)，并以，并以180經(jīng)線為經(jīng)線為中央經(jīng)線中央經(jīng)線。）。）n每一時區(qū)都按它的中央子午線來計(jì)量時間，即每一時區(qū)都按它的中央子午線來計(jì)量時間，即采用它的采用它的中央子午線中央子午線的地方平時作為該區(qū)的共的地方平時作為該區(qū)的共同時間，叫做標(biāo)

13、準(zhǔn)時。同時間，叫做標(biāo)準(zhǔn)時。n相鄰兩時區(qū)，時間相差相鄰兩時區(qū)，時間相差1小時，而分、秒小時，而分、秒數(shù)相同。數(shù)相同。n我國地域廣闊，橫跨東我國地域廣闊，橫跨東5區(qū)到東區(qū)到東9區(qū)區(qū)5個時個時區(qū)。為了方便，一律采用第區(qū)。為了方便，一律采用第8時區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時，（以時，（以120E作為標(biāo)準(zhǔn)時線），即我們作為標(biāo)準(zhǔn)時線），即我們通常所說的北京時間。（北京的實(shí)際經(jīng)度通常所說的北京時間。（北京的實(shí)際經(jīng)度為為116 21，其地方時與標(biāo)準(zhǔn)時相差約，其地方時與標(biāo)準(zhǔn)時相差約14.5min.）n北京時間比世界時早八小時。北京時間比世界時早八小時。n即：北京時間即：北京時間=世界時世界時+8小時小時。國際日期變更線

14、國際日期變更線n18841884年起國際規(guī)定年起國際規(guī)定180180經(jīng)線為國際日期經(jīng)線為國際日期變更線變更線( (起止線起止線) )，簡稱日界線。，簡稱日界線。n是以是以“格林尼治時間格林尼治時間”為標(biāo)準(zhǔn)的日期為標(biāo)準(zhǔn)的日期變更線。變更線。n這條穿過太平洋的這條穿過太平洋的“國際日期變更國際日期變更線線”，避開了一些島嶼和國家地區(qū)，避開了一些島嶼和國家地區(qū)，這是為了使它們不致分成兩個日期，這是為了使它們不致分成兩個日期，因此，它不是一條直線而是有幾個曲因此，它不是一條直線而是有幾個曲折的折線。折的折線。n n“國際日期變更線國際日期變更線”的東側(cè)為西的東側(cè)為西12時區(qū)、時區(qū)、西側(cè)為東西側(cè)為東12

15、時區(qū)，東西兩側(cè)的區(qū)時相同，時區(qū)，東西兩側(cè)的區(qū)時相同，日期相差日期相差1天，東側(cè)的日期要比西側(cè)遲天，東側(cè)的日期要比西側(cè)遲1天。天。n問？飛機(jī)從西往東飛，穿越問？飛機(jī)從西往東飛，穿越180度經(jīng)線，度經(jīng)線，日期怎樣變化？日期怎樣變化？n要是反過來飛呢，日期又將如何變化？要是反過來飛呢，日期又將如何變化？n2、3 季節(jié)與晝夜季節(jié)與晝夜n 1）、太陽高度的變化、太陽高度的變化 正午時刻為正午時刻為 =00n 2）、晝夜長短的變化、晝夜長短的變化n晝夜長短的變化是產(chǎn)生季節(jié)變化的重要因素之一晝夜長短的變化是產(chǎn)生季節(jié)變化的重要因素之一。晨昏線：晨昏線：是指晝夜半球的分界線。如果不考慮大氣是指晝夜半球的分界線。

16、如果不考慮大氣的折射作用，把陽光當(dāng)作平行光的話，的折射作用，把陽光當(dāng)作平行光的話，理想的晨昏理想的晨昏線是一個大圓線是一個大圓；n而實(shí)際上陽光而實(shí)際上陽光不是平行光不是平行光，再加上，再加上大氣的折射作用大氣的折射作用，這樣實(shí)際的晨昏線是一個這樣實(shí)際的晨昏線是一個往夜半球平移了大約往夜半球平移了大約100km的小圓的小圓。n晝弧和夜弧晝弧和夜?。簳円归L短是由晝弧、夜弧的：晝夜長短是由晝弧、夜弧的長短決定的。在地球上所謂的長短決定的。在地球上所謂的晝弧晝弧是指處是指處在晝半球的緯線弧段，在晝半球的緯線弧段，夜弧夜弧則是處在夜半則是處在夜半球的緯線弧段球的緯線弧段(圖圖2.45)。n然而，在然而，

17、在天球天球上上(圖圖2.46)所謂的所謂的晝弧晝弧是指是指太陽的周日圈在太陽的周日圈在地平上地平上的弧段的弧段(ABC弧弧段段)，夜弧夜弧則為太陽的周日圈在則為太陽的周日圈在地平下地平下的的弧段弧段(CDA弧段弧段)。 在在天球天球上上(圖圖2.46)所所謂的謂的晝弧晝弧是是指太陽的周指太陽的周日圈在日圈在地平地平上上的弧段的弧段(ABC晝弧晝弧)n夜弧夜弧則為太則為太陽的周日圈陽的周日圈在在地平下地平下的的弧段弧段(CDA弧段弧段)。 n白晝長度怎樣算起？白晝長度怎樣算起？n一天中，日出一天中，日出正午正午至日沒的時間長度為白晝長至日沒的時間長度為白晝長度。度。n當(dāng)：當(dāng)：(-tg tg )1

18、時為時為極夜極夜現(xiàn)象?，F(xiàn)象。n當(dāng)：當(dāng)：(-tg tg) -1時為時為極晝極晝現(xiàn)象?，F(xiàn)象。n從晝長表達(dá)式可推知，從晝長表達(dá)式可推知，晝夜長短的緯度變化晝夜長短的緯度變化和和季節(jié)季節(jié)變化變化有如下有如下規(guī)律規(guī)律：n1) 當(dāng)太陽的赤緯當(dāng)太陽的赤緯為正值為正值時時(春分春分夏至夏至秋分秋分)，越越往北白晝越長往北白晝越長，越，越往往南南白白晝越短；晝越短；n2）當(dāng)太陽的赤緯）當(dāng)太陽的赤緯為負(fù)值為負(fù)值時時(秋分秋分冬至冬至春分春分)，越越往南白晝越長往南白晝越長，越，越往往北北白白晝越短。晝越短。n3) 春秋二分，春秋二分，全球晝夜平分全球晝夜平分，無緯度變化無緯度變化(因?yàn)橐驗(yàn)?此時此時=0cost=

19、0，有，有t90，即：，即：2t18012h，故全球晝夜平分，故全球晝夜平分)；n4）冬夏二至冬夏二至，晝夜長短達(dá)到極值晝夜長短達(dá)到極值：夏至日夏至日，北北半球晝最長半球晝最長，南半球晝最短；，南半球晝最短；冬至日冬至日，南半球南半球晝最長晝最長，北半球晝，北半球晝最最短。短。n5) 赤道上，終年晝夜平分赤道上，終年晝夜平分，無季節(jié)變化無季節(jié)變化。這是因。這是因?yàn)槌嗟琅c晨分線均為大圓，無論它們交角如何變?yōu)槌嗟琅c晨分線均為大圓，無論它們交角如何變化，始終都是相互平分的化，始終都是相互平分的(從公式推亦然：因從公式推亦然：因0cost=0，有，有2t=18012h，故終年晝夜平故終年晝夜平分分)。

20、n6) 無論何時，極晝極夜總是出現(xiàn)在無論何時，極晝極夜總是出現(xiàn)在（90-|）的緯線圈之內(nèi)。從圖的緯線圈之內(nèi)。從圖2.45我們不難發(fā)現(xiàn)，這我們不難發(fā)現(xiàn)，這兩個圈劃分極晝極夜范圍的緯線圈，恰好就是與兩個圈劃分極晝極夜范圍的緯線圈，恰好就是與展昏線相切的兩個緯線圈：一南一北，一個處在展昏線相切的兩個緯線圈：一南一北，一個處在極晝，另一個必為極夜。極晝，另一個必為極夜。n7) 晝長的晝長的年較差年較差(一年中某地最長的白天與最短一年中某地最長的白天與最短的白天的差值的白天的差值)，隨著隨著為觀測者的地理緯度為觀測者的地理緯度n的增大而增大的增大而增大。如表。如表2.6所示：所示：n 8) 任意緯度的任

21、意緯度的晝長年平均值晝長年平均值均為均為12h。n3、四季的劃分四季的劃分n我國天文四季與西方的的差異我國天文四季與西方的的差異：nA、我國我國na、天文四季、天文四季是以是以四立四立為季節(jié)的為季節(jié)的起點(diǎn)起點(diǎn)，以，以二分二至二分二至為季為季節(jié)的節(jié)的中點(diǎn)中點(diǎn)。因而，。因而，夏季夏季是一年中白晝最長、正午太陽高是一年中白晝最長、正午太陽高度最大的季節(jié)；度最大的季節(jié)；冬季冬季是一年中白晝最短、正午太陽高度是一年中白晝最短、正午太陽高度最小的季節(jié)；最小的季節(jié)；春秋二季春秋二季的晝長與正午太陽高度均介乎于的晝長與正午太陽高度均介乎于冬夏兩季之間。冬夏兩季之間。nb、我國、我國氣象上劃分四季：陽歷氣象上劃分四季：陽歷3、4、5月為春季，月為春季，6、7、8月為夏季，月為夏季，9、10、11月為秋季，月為秋季，12、1、2月為冬月為冬季季。n B、西方天文四季的劃分，更強(qiáng)調(diào)與氣候四季的對應(yīng)，、西方天文四季的劃分，更強(qiáng)調(diào)與氣候四季的對應(yīng)，以二分二至為季節(jié)的起點(diǎn)，四立為季節(jié)的中點(diǎn)。以二分