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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:日出的日出的T只和纬度只和纬度W有关,日出的有关,日出的 T近似为近似为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:夏至夏至 到秋分期间,某节气中午到秋分期间,某节气中午 T,从北极的,从北极的 Z 开始开始,往南移则增加,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。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:秋分到秋分到 冬至期间的规律是,对某赤纬角冬至期间的规律是,对某赤纬角=- 的节气,中午的节气,中午 T,从北纬,从北纬 90- 有太阳为有太阳为 Z*sin(90-)开始,)开始,往南移则增加,当往南到往南移则增加,当往南到 纬度等于该节气赤纬角时突然增到无穷大。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。 本人在算机上对哈尔滨,以太阳轨道间隔 10的计算精度, 计算中午 T 的均值,结果为:夏至为 2.34Z,春分、秋分为 1.38Z,冬至为 0.98Z。当然,这是中午 T 即时值的不足近视值。附图:
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