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四季和五带(二)


第八节
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四季和五带

一、太阳的回归运动 ? 二、昼夜长短 ? ? ?

三、太阳高度角
四、地球上的四季 五、地球上的五带

Z

太阳赤纬

P E

天赤道

S N

/>W

Z

太阳赤纬

P E

天赤道

S N

W

三、太阳高度

天顶
天极 Q上点 N

E
S

W

Z

太阳赤纬

P E

天赤道

S N

W

Z

太阳赤纬

P E

天赤道

S N

W

三、太阳高度

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地平坐标系

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太阳高度就是太阳在
天球上相对于当时当

地的地平圈的高度角。

如果太阳在天顶 即太阳直射

太阳高度

?

太阳高度的大小取决于三个因素:一是季节因 素,即与太阳赤纬值δ有关;二是地理纬度φ; 三是太阳时角t,也就是一天中的什么时刻。

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已知这三个值,就可以求出某地点任何时刻的 太阳高度值h我们知道。 太阳高度在一日内是变化的,太阳出没地平时 的高度都是0°。 出地平以后,高度增大,到了正午时,太阳上 中天,此时高度最大,称为正午太阳高度; 午后,太阳高度逐渐减小

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1、太阳高度及其计算
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太阳高度是视太阳中心相对于地平圈的方向和 角距离,它就是前述的地平坐标中的地平纬度。

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太阳高度是决定地面太阳辐射强度大小的主要 因素,因为太阳辐射强度同太阳高度的正弦成 正比。

Z

太阳赤纬

P E

天赤道

S N

W

天文三角形ZPS

三条边 90°-φ

90°-δ、 90°-h,
运用球面三角形的余 弦公式,有
?sinh=sinsinδ+coscosδcost

h

式中,t为太阳S当时的时角。当太阳沿周日圈运行S‘时,
?是一日内最大的太阳高度,叫做正午太阳高度H。 ?这时,由于t=0,cost=1,

上式可能表示为: sinh=sinsinδ+coscosδ

?

经变换,可得两式: H=90°-φ+δ H=90°-φ-δ 由于高度的最大值为90°,为了使正午太 阳高度的计算值不超过90°,合并上两式 得: H=90°-φ|-δ| 式中永远取正值,δ在当地夏半年取正值, 冬半年取负值。

ZQ---地理纬度 RQ-太阳赤纬 SQ SR-正午太阳高度

SR=SQ+RQ

2、正午太阳高度变化规律
?

正午太阳高度随φ和δ而变化。 在同一日期,太阳赤纬( δ )变化甚小,可近似地

?

看作常数,此日正午太阳高度H,仅随纬度的变化而
变化,叫做正午太阳高度的纬度分布。
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分布规律是从阳光直射点(H=90°)向南北两方降 低;纬度相差1°,H也相差1°,至晨昏圈降为0°。

?在二分日,阳光直射赤道,从赤道至南、北极,H从90°降至0°。 ?在夏至日,阳光直射北回归线,由此至北极,H从90°降至23°26′, ?由此至南极圈,H从90°降至0°。在其他日子的情况可以类推。

正午太阳高度的季节变化
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在同一地点,纬度可看作常数,H随δ的变 化而变化,叫做正午太阳高度的季节变化。 在南、北回归线之间的地带,每年有两次H 达到90°,出现δ=φ时。 在二至日出现H的极小值,一次在天顶以北, 一次在天顶以南,且除赤道外,两次极小值 不相等。

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太阳高度的季节变化

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在回归线和极圈之间的地带,H的平均值出现于二分日, 极大值和极小值均出现在二至日,但南北半球出现极值的 日期相反。北半球的极大值出现在夏至日,极小值出现在 冬至日;南半球相反。本带各纬度H的年变幅均为46°52′。 从极圈到极点之间的地带,极夜时期的H为负值,因而 在地平以上的H年变幅除极圈外均小于46°52′。本带的H 是三带中最低的,其他情况类似于回归线至极圈之间的地 带。

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太 阳 高 度 角 计 算

第八节
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四季和五带
一、太阳的回归运动 二、昼夜长短 三、太阳高度角

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四、地球上的四季
五、地球上的五带

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四、地球上的四季
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1、四季形成的原因 季节变化首先是半球性 的现象。
南北半球没有共同的季节,当北半 球是夏季时,南北球则是冬季。显 然,造成这种现象的原因,只能是 半球性的因素,即黄赤交角的存在 引起的阳光直射点的回归运动所造 成的太阳辐射能在南北半球的分配 不均。

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四、地球上的四季
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1、四季形成的原因 其次, 季节变化先是天文现象,然后才 是气候现象。
天文季节,它以由黄赤交角所引起的正午太阳 高度和昼长的变化这两种天文因素作为标志。 影响到一地所得的太阳能的多少,因而被称为 天文季节的两个因素。 白昼越长,地面接受的太阳辐能越多;太阳高 度越大,地面接受的太阳辐射能也越多。

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地球上的四季
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2、四季递变的规律 从春分经夏至到秋分,北半 球获热多,夏半年;

秋分

夏至

?

南半球获热少,冬半年。

冬至

春分

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从秋分经冬至到春分,阳 光直射南半球。北半球为冬 半年,南半球为夏半年。

地球上的四季
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3、四季的划分
我国古代四季的划分,强调天文特征,划出的是天 文季节。 它以昼长和正午太阳高度的变化为主要标志,春秋 二季是冬夏二季间的过渡季节。 四季以四立为起讫点,以二分二至为中心。 西方的四季划分:

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?

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90

180

0

270

立雨惊春清谷立小芒夏小大立处白秋寒霜立小大冬小大立 春水蛰分明雨夏满种至暑暑秋暑露分露降冬雪雪至寒寒春

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反映四季变化的节气有:立春、春分、立夏、夏至、立秋、 秋分、立冬、冬至8个节气。其中立春、立夏、立秋、立 冬叫做“四立”,表示四季开始的意思。 反映温度变化的有:小暑、大暑、处暑、小寒、大寒5个

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节气。
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反映天气现象的有:雨水、谷雨、白露、寒露、霜降、小 雪、大雪7个节气。 反映物候现象的有惊蛰、清明、小满、芒种四个节气。

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二十四节气以黄河流域的气候为依据,以自然季节现象和农业生 产活动相结合为内容。 春分、秋分表示昼夜平分,气候适中; 夏至、冬至表示暑夏寒冬的到来; 立春、立夏、立秋、立冬表示春夏秋冬四季的开始;雨水表示降 雨季节的开始; 惊蛰是冬眠蛰虫开始复苏,出土活动; 清明表示天气开始转暖草木新绿,景象清新; 谷雨是降雨开始增多,有利于谷物的生长;

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小满表示草木开始繁茂,夏熟谷物子粒开始饱满;

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芒种是一年中农事繁忙的时节,需要及时进行夏收、夏 管、夏种;

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小暑、大暑是一年中最炎热的季节;
处暑表示炎热季节的结束; 白露表示气温下降快,湿度尚大,多露水; 寒露表示地面辐射冷却快,凝结的露水温度低; 霜降表示进入降水季节; 小寒、大寒是一年中最寒冷的时节。

第八节
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四季和五带
一、太阳的回归运动 二、昼夜长短 三、太阳高度角 四、地球上的四季

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五、地球上的五带

地球的五带

五、地球上的五带
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1、五带划分的依据:
五带主要是根据昼长和正午太阳高度这两种天文现象的变化 特点来划分的,因而它是天文地带。

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由于各地具体的季节变化不同,而在同一带中,季节变化都具有相同 的特点,因而五带也是季节地带。

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此外,五带的划分是按照纬度进行的,因而五带又是纬度地带。

1、五带划分的依据:
? ?

无直射阳光:回归线成为热带的界线。 无极昼极夜:南、北极圈是有极昼极夜现象的纬 度界线,因而成为南、北寒带的界线。 介于南北半球的极圈和回归线之间的地带,既无 直射阳光,也无极昼极夜现象,因而成为南、北 温带。

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1、五带划分的依据:

热带雨林1

热带稀树草原1

撒哈拉沙漠3

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南、北温带:分别位于南、北半球的回归线和
极圈之间,面积约占全球的52%。正午太阳高

度每年只有一次极大值和一次极小值,年变辐
为46°52′。昼夜长短的年变幅随纬度的增加 而扩大。在回归线上只有2时50分,到极圈增加 至24小时。春、夏、秋、冬,四季分明,但南、 北两个温带的季节变化相反。

?

南北、寒带:分别位于南、北半球的极圈和极

点之间,面积略大于全球的8%,是五带中最
小的。这里的正午太阳高度是全球最低的,各 由1日增至半年。由于得到的太阳热能是全球 最少的,故季节变化上是长冬无夏,而且南、 北寒带的季节相反。

苔原

阿拉斯加


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