极昼和极夜持续天数的计算

风清扬斈 16年前 (2006-09-13) 教学教育 6203 0
 

极昼和极夜持续天数的计算

 

华东师大地理系 段玉山

 

地球上昼夜长短主要是由太阳赤纬和地方纬度决定的,单纯考虑这两个因素,一个地方的昼长可由下面的公式求出:

其中,D为昼长,δ0为太阳赤纬,为地理纬度(北半球取正值,南半球取负值)。

由此公式可计算出北极从春分日(321日)起,极昼开始;从秋分日(923日)起,极夜开始。可推算出北极全年极昼天数是186天,极夜天数是179天。(见附表)

但是,除了太阳赤纬和地方纬度,昼夜长短还受太阳视半径、大气折射作用等的影响。

前面的公式是将太阳看成质点来处理的,但太阳的视圆面很大,平均视半径约16′,计算昼夜长短应将它考虑在内。大气折射的影响主要是光线穿过地球大气时发生连续折射现象,当太阳在地平面以下 35′时,我们已经看到它在地平面以上了,因而延长了白昼时间。

这两个因素总的影响效果,是当太阳中心在地平面以下51′时,白昼即开始,前面的公式变为:

D=2/15arc cos-tgδ0·tg-sin51/cosδ0·cos

用此公式计算出北极从319日起,极昼开始;926日起,极夜开始,这样,北极的极昼、极夜分别成了191天和174天。(见附表)。

从附表中还可看出:极昼期,北半球多于南半球;极夜期,南半球多于北半球。这是由于地球公转速度在近日点快(1月初),在远日点慢(7月初)造成的。

实际上,地球上昼夜长短也受晨昏蒙影、眼高差等因素影响,但这些因素只起一定的干扰作用,最基本因素还在于太阳赤纬和地理纬度。在非专业领域的普通教学中,其他因素可以忽略。

极地几个纬度带的极昼期和极夜期

 

(《地理教学》1993年第二期)

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