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用《活動星圖》求極晝極夜起止、持續日期的原理與(yǔ)方法

瀏覽次數:4547   發布時間:2006-03-29
進行極地(dì)考察或作穿過極地的航行,都需要事先知道極圈(quān)內某一緯度上一年中有多(duō)少天極晝、多少天極夜,以及極晝極夜開始於什麽時(shí)間、結束於什麽時間(jiān)。解決這類問題可以借助於《活(huó)動星圖》教具,這(zhè)是《活動(dòng)星圖》的又一種新用途。 

稍(shāo)有(yǒu)天球常識的(de)人(rén)都知道,(l)大陽赤緯是每天變化的,它與(yǔ)太陽(yáng)直射點的緯度完全一致,即說,“太陽赤緯是多少(shǎo)度,直射點的緯度就是多(duō)少度(dù)”。赤(chì)緯為 “+”,直射(shè)點在北半球,赤緯為“-”,直射點在(zài)南半球。(2)直射點(diǎn)與切點(晨昏線與緯線圈的切切點)總(zǒng)是處在同一經線圈上(shàng)而且總是相差90個緯度(dù),即說,“直射(shè)點的緯度是多少度,離開極點多(duō)少度的範(fàn)國內就有極晝極夜現象”,其中,直射(shè)點(diǎn)所在半球極點周圍(wéi)出(chū)現極晝,另一半球出(chū)現極夜。上述兩點是用《活(huó)動星圖》教具求極晝極夜開始(shǐ)、結束(shù)、持(chí)續日期的理論基(jī)礎。 


一(yī)般(bān)較正規的《活動(dòng)星圖》背麵都印(yìn)有《使用方法》,而且無(wú)不介紹(shào)如何用《活(huó)動星圖》求一年中某一天(tiān)太陽赤緯的方法,反過來,若知道了太陽赤(chì)緯,當然也可以用《活動星圖》來查這一天是幾月(yuè)幾日。用《活動星圖》求極圍內任一緯度上極晝極夜開始、結束、持續日期(qī)正是基於上述想法設計出來的,其過程大致分兩大步: 第一步是求極圈(quān)內所求緯度上出現極晝極夜時,太陽直(zhí)射點的緯度即當時太(tài)陽的赤(chì)緯,第二步(bù)是用《活動星圖(tú)》查出與該赤緯值(zhí)相對應的日期。 


極圈(quān)內所求緯度上出現極晝極夜時太陽直射點的緯度(太陽赤(chì)緯(wěi))可據本文開始就提出的(de)兩條理論基礎來求(qiú)。如:求75°N地區開始(shǐ)出現極夜時(shí)太(tài)陽直射點的緯度,依據(jù)兩條理論基礎可以不加(jiā)思索的算出,75°N地區開始出現極夜時(shí),太(tài)陽直射15°S即太陽赤緯(wěi)為-15°,同理80°S地(dì)區開始出現極晝時,太陽直射10°即(jí)太陽赤緯為-10°。 


用《活動星圖》查對應日期的方法有兩種: 


第一種方(fāng)法(隻(zhī)用《活動星圖》) 


轉動星盤使子午線經過黃道上的某一點----此點的赤緯與(yǔ)所求緯度(dù)上出現極晝(zhòu)極夜時太陽赤緯(與太陽直射點所在地理緯度相(xiàng)同)相同,計數從子午線指示月日至“二分點(diǎn)”(求北極極晝南極極夜時計數(shù)到夏至點,求北極極(jí)夜南極極晝時計數到冬至點)所在赤經線指示月日(rì)之間的天數,以“二至日”為(wéi)中(皆指北半球二至日,求(qiú)北極極晝南極極夜時以夏至日(rì)為中,求北極極夜南極極晝時以冬(dōng)至(zhì)日為中)向前(qián)減去這個天數即開始日期,向後加上這個天數即結束日期兩個日期之間(jiān)間(jiān)隔的天數即所求緯度(dù)上(shàng)極晝極夜的持續日期。例如,求80°N地區極晝極夜開始、結束、持續日期:(1)已知80°N極晝起止時太陽赤緯(wěi)為+10°,故先轉動星盤使子午線經過黃道上赤緯為+10°的一點,然後計數從子午線指示月日(9月23日)至夏至點赤經線指示月(yuè)日(11月30日或7月16日)之間的天數約67天,即(jí)80°N地區極晝開始於夏至日前67天(4月16日前後),結束於(yú)夏至日後67天(8月29日前後),極晝持續日期是4月16日(rì)至8月29日約134天。(2)已知80°N極夜起止時太陽赤緯為-10°,故(gù)先轉動星盤使子午線經過黃道上赤緯為-10°的一點,然後計數從(cóng)子午線指示月日(rì)(9月23日)至冬至點所在赤經線指示月日(11月30日或7月16日)之間(jiān)的天數約(yuē)67天,即80°N地區極夜開始(shǐ)於冬至日前67天(10月16日(rì)前後),結束於冬至日後67天(2月27日前後),極夜(yè)持續日期是10月16日至次年2月27日約(yuē)134天。 


第二種方法(《活動星圖》加附尺) 


準各工作: 找一片直邊硬紙片作附尺,把《活動星圖》子午線上的“地(dì)平高度”刻劃在附尺上,轉動星盤使二至日與二至點赤經(jīng)線重合,將附(fù)尺一端固定(dìng)在北天極(jí)並(bìng)使之能自(zì)由轉動。 


方法:轉動附尺使之經過黃(huáng)遂上(shàng)某一(yī)點──該點赤緯與所求緯(wěi)度上出現極晝極夜(yè)時的太陽赤緯(wěi)(與太陽直射點所在地理緯度相同)相同,此時附尺下端指示月日(rì)便是所求緯度上極晝極夜開始或結束的日(rì)期,據這個日期可再求出另一組日期,兩個日(rì)期間隔的日數即(jí)所求緯(wěi)度上極晝極夜持續的日期。例如:求70°S極晝極夜開始、結束、持續日期,(1)巳知70°S極(jí)晝起止時的太陽赤緯為-20°,故先轉動附尺使(shǐ)之經過黃道上太陽赤緯為-20°的一點,此時(shí),附尺下端指示月日為11月21日,這是開始日期,它踞冬至日31天,結束日期是冬至日後31天即1月月22日,持續日期是11月21日到次年1月22日計約62天。(2)已知70° S極夜(yè)起止時太陽赤緯為+20°,故先轉動附尺使之經過黃道上(shàng)太(tài)陽赤緯為+20°的一點,此(cǐ)時, 附尺下端指示月(yuè)日為7月23日,這是結束日期,它踞夏至日(rì)約31天(tiān),從夏至日前推31天即5月22日為開始(shǐ)日期,持續日期是5月22日到7月(yuè)23日計約62天。 


用《活動星圖(tú)》求極圈內任一緯度上極晝極夜開始、結束、持續日期的方法簡單(dān)、方便、易(yì)行,隻要手中有一頁《話動星圖》隨時都可推算。但由於受器具、觀測(cè)等誤(wù)差因素(sù)的影響,所求得的數隻(zhī)能是一個大約數,要想得(dé)到準(zhǔn)確數據,除必須選用精度較高的《活動星圖(tú)》外,還要求使用者有較商、較熟(shú)練的觀測理技術。上(shàng)述方法尚未見於報刊雜誌,同誌們不(bú)妨一(yī)試。 

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