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地概第四章
第1页，共112页，2022年，5月20日，***10分，星期二
第一节 昼夜交替
一、昼半球、夜半球和晨昏线
二、昼夜交替
（一）昼夜交替与地球运动的关系
（二）昼夜交替的后果
第2页，共112页，20运动的周期，从今年太阳直射
北回归线的一瞬间起，到来年太阳又直射北回归
线的一瞬间止，此段时间间隔，就是一回归年。
（太阳在天球上连续两次通过春分点的时间间隔，其长度为365日5小时48分46秒）
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（二）太阳回归运动的意义
由于太阳的回归运动，形成了地球上的四
季和五带。

据之一。
由于太阳的回归运动，地球上的昼夜长短和
正午太阳高度才有它的季节变化和纬度差异。由
于两者的季节变化，一年分为四季；由于两者的
纬度差异，全球分为五带。
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二、四季的递变
（一 ）形成四季和五带的主要因素
地球上一 年中春、夏、秋、冬四季的冷暖变化，
是由于太阳辐射能量在时间和空间上分配不均匀
所造成的。
地球表面单位面积上接受太阳辐射热能的数量，
取决于日地距离、太阳高度和白昼长度。
对于某个地区或某个半球而言，日地距离的变化
不是造成季节更替的主要因素，它只能对夏季的
炎热和冬季的寒冷起到增强和消弱作用。
形成地球上四季和五带的主要因素是昼夜长短和
太阳高度，而日地距离是次要的。
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1、昼夜长短及变化
（1）昼夜长短的计算
昼夜长短是由昼弧和夜弧的长短决定的。地球
上的昼弧是指处在昼半球的纬线弧段，夜弧则
是处在夜半球的纬线弧段。
地球上的昼弧和夜弧是和天球上太阳周日运动
的昼弧和夜弧相对应的。
天球上的昼弧是指太阳的周日圈在地平上的弧
段，夜弧则为太阳的周日圈在地平下的弧段。
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天球上太阳周日运动的昼弧长度，在天文学上是用解
球面三角形的方法求得。
计算的关键一步，是求出
日落时的太阳时角t（此时的太
阳时角等于半个昼弧的长度）。
根据余弦定理，半昼弧长
同地理纬度φ和太阳赤纬δ的
关系如下：
cost﹦﹣tgφtgδ
则t﹦arccos(﹣tgφtgδ)
以上便是半昼弧公式，公式中φ和δ皆以北半球
为正，南半球为负。
Q
Q'
P
天赤道
N
S
Z
日中
t
90º-φ
90º-δ
S
日没
地平圈
90º
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①当地的地理纬度φ—— 空间因素。
如果忽视太阳视半径和大气折光作用，任何地点、
任何日期的昼长和夜长为：
昼长：　Ｄ＝ 2 arc cos（– tgφtgδ）/ 15o
由半昼弧公式可以看出，某地某天的昼弧和夜弧
的长度主要取决于两个因素：
②当时的赤纬δ（太阳直射点所在的纬度）
—— 时间因素。
夜长: 　Ｎ＝ 24h －Ｄ
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（２）昼夜长短的变化
①昼夜长短的纬度分布
在同一日期，太阳赤纬可以看成是常数．因此，
同一日期的昼夜长短就因地理纬度的不同而不同。
在不同日期，昼夜长短的纬度分布有不同的情况。
但是，有三条是全年所共同的：
a．赤道上的昼夜终年等长，即终年各为12小时。
b．太阳直射半球，昼长夜短，高纬地区（φ≥
90o－δ），昼长达24小时，出现极昼现象；
非太阳直射的半球，昼短夜长，高纬度相应
地区夜长达24小时，出现极夜现象。
c．无论何时，极昼极夜总是出现在
φ＝±（ 90o‐|δ| )的纬线圈之内。
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66O34’S
23O26’S
0O
23O26’N
66O34’N
南极
北极
24时
12时
18时
6时
0时
二分
二分
北至
北至
南至
南至
昼夜长短的纬度分布
昼长
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由于太阳赤纬的极值是±23o26'，因此φ＝66o34'
和φ= – 66o34'的纬线圈