太阳方位变化速度问题.doc

太阳方位变化速度问题下面讨论地转日象仪深入应用的话题，供感兴趣者参考。为节省文字，我们用T代替“太阳方位变化速度”八个字，用Z代替地球自转速度15时，即Z=15时。现在，我们来讨论T问题。因为本人对T问题感兴趣，才开始研究太阳视运动。设正南为方位0，利用本仪器在赤道看到，春分、秋分时，中午前太阳方位一直是正东，90，中午后太阳方位一直是正西，+90，午前、午后T都是零，而正中午时，方位突变，T为无穷大。这告诉我们，太阳足迹和观察者距离为零时，T就无穷大，赤道的T和北极的T完全不同。在北极，太阳足迹为圆，观察者和太阳足迹的距离是天柱半径，T总是Z。T 与观察者到太阳足迹的距离、与太阳足迹运动方向、速度有关。如果太阳足迹运动方向、速度相同，T的大小就看观察者到太阳足迹的距离。下面说说日出的T。因为日落的T，和它相同，因此只说它。日出的T，先说结论：日出的T只和纬度W有关，日出的T近似为T=Z* SIN(W)。将地轴抽到春分也是秋分刻度，我们看到，无论天柱转动到什么位置，日出点总在正东，一天见日时间总是12小时，观察者和太阳足迹的距离总是天柱半径。将天柱放在北纬45，我们看到太阳视运动速度Z和T夹角为45。T是Z的分量，为Z*SIN45。这时我们再抽动一下地轴到夏至，发现日出点和观察者两者距离没太大变化，再推动一下地轴到冬至，发现也没太大变化，因此，四季的日出T基本相近，本人曾在计算机上按本人推导的太阳方位公式用VB算法语言程序计算出北纬45.6的哈尔滨，四季的日出T皆 为0.7Z。至于北极“四季”日出的T=Z和赤道“四季”日出的T=0，都是完全肯定的，综合起来，才有上面的结论。下面讨论中午T问题。因为冬至到夏至和夏至到冬至的情况只是顺序不同实质相同，我们只讨论夏至到冬至的中午T。并把它分两步。我们先看看夏至到秋分，我们将仪器的地轴调到夏至刻度，我们看到在北极中午T为Z，转动圆柱，看着观察者和正南太阳垂足的距离，发现它随纬度逐渐减小而逐渐减小，到北纬23.5时为零，说明中午T逐渐增大，到北回归线为无穷大。再看看秋分，我们将仪器的地轴调到秋分刻度，我们看到在北极中午T仍为Z，我们转动圆柱，看看观察者和正南太阳垂足的距离，发现它随纬度逐渐减小也逐渐减小，只是到赤道为零，说明中午T逐渐增大，到赤道为无穷大。结论是显然的：夏至到秋分期间，某节气中午T，从北极的Z开始，往南移则增加，当往南到纬度等于该节气赤纬角时突然增到无穷大。对于秋分到冬至期间，我们看看赤纬角=-23.5的冬至，我们将仪器的地轴调到冬至刻度，我们转动圆柱到北纬90，在北极看不到太阳，将圆柱转到北纬66.5，中午才日出，这时中午T=日出T，而日出T =Z*sin66.5，所以中午T=0.92Z，再往南转，我们看看观察者和正南太阳垂足的距离，发现它也是随纬度逐渐减小而逐渐减小，到南回归线是零，说明中午T逐渐增大，在南回归线增到无穷大。结论也是显然的：秋分到冬至期间的规律是，对某赤纬角=-的节气，中午T，从北纬90-有太阳为Z*sin（90-）开始，往南移则增加，当往南到纬度等于该节气赤纬角时突然增到无穷大。中午T过了无穷大点后，太阳改在北方，T 也换了符号。下面对于固定纬度看看变化。北回归线以北，就以北纬45为例。将仪器固定在北纬45，将地轴放到冬至，逐步向夏至移动，我们发现观察者和正南太阳垂足的距离不断缩小。这说明，中午T，在北回归线以北，对于同一地点，随节气变化单调，夏至最大冬至最小。北回归线以南，例如北纬10，将仪器固定在北纬10现将地轴放到夏至，中午太阳在北方，T 为负值，赤纬角变小，更负，到赤纬角=10。为负无穷大，以后，太阳改在南方，从正无穷大降下，到冬至底为一个正值。根据以上分析在本仪器帮助下大致绘出附图，图中曲线变化只是示意，并未经过严格计算。本人在算机上对