1、某地區(qū)緯度的計(jì)算
①利用正午太陽高度計(jì)算：注意首先判斷該地所處的南北半球和緯度范圍（熱帶范圍還是溫、寒帶范圍）
②利用北極星的仰角計(jì)算：北極星的仰角=當(dāng)?shù)鼐暥龋槐睒O星與天頂?shù)慕蔷嚯x=90°－當(dāng)?shù)鼐暥龋ㄖ荒苁潜卑肭颍?/span>
③利用晝長確定：當(dāng)北（南）半球某緯度的晝長是X小時(shí)，而所求地區(qū)的夜長也是X小時(shí)時(shí)，當(dāng)?shù)鼐暥燃磁c上述緯度相同，南北半球相反。
④確定直射點(diǎn)緯度：在日照圖中，晨昏圈一定與某緯線相切，那么切點(diǎn)的緯度和太陽直射點(diǎn)的緯度在數(shù)值上是互余的。即如果直射點(diǎn)緯度為α，則這兩條緯線的緯度為90°—α。由此可判定太陽直射點(diǎn)的緯度，至于南緯或北緯，則可據(jù)晝夜長短來判斷。在側(cè)視圖上，太陽直射點(diǎn)的緯線是過地心的太陽光線與地球表面相交的點(diǎn)所在的緯線。
⑤某日（R）太陽直射點(diǎn)的地理緯度位置=23°26′N—（R—6月22日）×（23°26′×4/365）
說明：a、 此公式只能大致計(jì)算一年當(dāng)中某日太陽直射點(diǎn)的緯度位置；
b、 計(jì)算結(jié)果若是正值，則為北緯；若為負(fù)值，則為南緯；
c 、R為某日日期， （R－6月22日）為該日與6 月22 相差的天數(shù)，
（23°26′×4/365）為太陽直射點(diǎn)一日內(nèi)移動(dòng)的緯度距離（假設(shè)其移動(dòng)是勻速的）。
⑥在天球圖上，天極與地平圈的夾角等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?；北天極的地平圈高度等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥龋ū卑肭蛉魏蔚攸c(diǎn)；周日平行圈與地平圈的夾角為地理緯度的余角。
2、經(jīng)度的計(jì)算
①某地區(qū)的經(jīng)度求算大多采用地方時(shí)等時(shí)間來確定。
②確定直射點(diǎn)經(jīng)度：在日照圖上太陽直射點(diǎn)的經(jīng)度是平分晝半球的經(jīng)線所在經(jīng)度。在側(cè)視圖上，晝半球最外側(cè)的那條經(jīng)線就是太陽直射的經(jīng)線，其所在經(jīng)度即為太陽直射點(diǎn)經(jīng)度。在俯視圖上，經(jīng)線呈放射狀直線，緯線為同心圓，在晝半球與太陽光線平行或重合的那條經(jīng)線所在的經(jīng)度，即為太陽直射點(diǎn)的經(jīng)度。
（太陽直射點(diǎn)的確定：①直射點(diǎn)經(jīng)度即太陽高度最大（太陽上中天）的經(jīng)線，地方時(shí)12：00的經(jīng)線；②直射點(diǎn)緯度即正午太陽高度為90°的緯線，直射點(diǎn)的緯度大小與極晝或極夜出現(xiàn)的最低緯度大小互余，直射點(diǎn)緯度大小等于極晝的極點(diǎn)的太陽高度（或正午太陽高度）大?。?/span>
3、地球自轉(zhuǎn)速度的計(jì)算
①除南北極點(diǎn)外，地球上各點(diǎn)自轉(zhuǎn)角速度均為15°/小時(shí)。
②地球自轉(zhuǎn)的線速度，赤道最大，從赤道向兩極越來越小，兩極為零。
③已知地球表面某點(diǎn)緯度為Φ，地球半徑為R，該點(diǎn)的線速度為V， 則V=2πRcosΦ/24
④若求距地面某點(diǎn)（緯度為Φ）高度為h上空，同步衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)速度為V ，則
V=2π（R +h）cosΦ/24
⑤緯度值為φ的緯線上，其線速度為VΦ=V赤道cosΦ（km/h）=1670cosφkm/h
4、時(shí)間的計(jì)算（大早小晚，東早西晚，東加西減，同減異加）
（1）時(shí)區(qū)
為了各地交往的方便，每隔15°劃為一個(gè)時(shí)區(qū)，將全球經(jīng)度劃分為24個(gè)時(shí)區(qū)，各時(shí)區(qū)以其中央經(jīng)線的地方時(shí)作為全時(shí)區(qū)的共用區(qū)時(shí)，東、西十二區(qū)各跨經(jīng)度7.5°，東、西十二區(qū)合為一個(gè)時(shí)區(qū)，東十二區(qū)在西十二區(qū)的西邊，每個(gè)時(shí)區(qū)的中央經(jīng)線為該時(shí)區(qū)的“標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線”。
① 時(shí)區(qū)序數(shù)＝該地經(jīng)度÷15°
(所得商數(shù)，按數(shù)學(xué)求近似值的方法保留整數(shù)位，小數(shù)點(diǎn)4舍5入，就是該地的時(shí)區(qū)數(shù)，除中時(shí)區(qū)外，東經(jīng)度為東時(shí)區(qū)，西經(jīng)度為西時(shí)區(qū))。
② 時(shí)區(qū)序數(shù)＝(該地經(jīng)度+7.5°)÷15°(所得商數(shù)的整數(shù)為時(shí)區(qū)序數(shù)，除中時(shí)區(qū)外，東經(jīng)度為東時(shí)區(qū)，西經(jīng)度為西時(shí)區(qū)。)。
③ 所求時(shí)區(qū)中央經(jīng)線度數(shù)=時(shí)區(qū)數(shù)×15°，東時(shí)區(qū)為東經(jīng)度，西時(shí)區(qū)為西經(jīng)度。
（2）區(qū)時(shí)
①每個(gè)時(shí)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線上的時(shí)間即為整個(gè)時(shí)區(qū)的“區(qū)時(shí)”。
②相鄰兩個(gè)時(shí)區(qū)的區(qū)時(shí)，相差整1個(gè)小時(shí)。
③同區(qū)同時(shí)(國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，一般是指零時(shí)區(qū)的區(qū)時(shí)；美國東部時(shí)間一般是西五區(qū)的區(qū)時(shí)；西部時(shí)間一般是指西八區(qū)的區(qū)時(shí)；北京時(shí)間是指東八區(qū)的區(qū)時(shí)，即東經(jīng)120度的地方時(shí))。
④ 某地的區(qū)時(shí)＝已知地的區(qū)時(shí)±1小時(shí)×兩地的時(shí)區(qū)差。
(兩地的時(shí)區(qū)差：若兩地在中時(shí)區(qū)的同側(cè)，則時(shí)區(qū)數(shù)相減；兩地在中時(shí)區(qū)的兩側(cè)，則時(shí)區(qū)數(shù)相加。若所求區(qū)時(shí)的地點(diǎn)在已知地的東邊，則加時(shí)區(qū)差；在已知地的西邊，則減時(shí)區(qū)差。)
⑤兩地的區(qū)時(shí)之差＝兩地的時(shí)區(qū)數(shù)之差。
（3）地方時(shí)
地球上的地方時(shí)是太陽作為參照物確定，某地的太陽高度角達(dá)到一天中的最大值時(shí)，當(dāng)?shù)氐牡胤綍r(shí)為12點(diǎn)，與12點(diǎn)相對的地方時(shí)為0點(diǎn)，同一條經(jīng)線上的地方時(shí)相同，不同經(jīng)線的地方時(shí)不同，越往東時(shí)刻越早，即東早西晚(大早小晚)，每隔15度，相差1個(gè)小時(shí)。
某地地方時(shí)＝已知地方時(shí)±4分鐘／(1°×兩地經(jīng)度差)(所求地方時(shí)的地點(diǎn)，若在已知地的東面，則加時(shí)差；反之，則減時(shí)差。)
①晨線與赤道交點(diǎn)所在經(jīng)線上的地方時(shí)為6時(shí)，昏線與赤道交點(diǎn)所在經(jīng)線上的地方時(shí)為18時(shí)。即赤道在任何時(shí)刻晨線上都是6:00時(shí)，昏線上都是18:00時(shí)。
②太陽直射點(diǎn)所在經(jīng)線上的地方時(shí)為12時(shí)，和正午正相對的另一經(jīng)線地方時(shí)為0時(shí)。即正相對的兩條經(jīng)線地方時(shí)相差12時(shí)。
③經(jīng)度相差15°，時(shí)刻相差1小時(shí)；經(jīng)度相差1°，時(shí)刻相差4分鐘(東加西減，東早西晚)。
④經(jīng)度相同，地方時(shí)相同；經(jīng)度不同，地方時(shí)不同。
⑤日照圖中，平分晝半球的經(jīng)線為中午12:00時(shí)，平分夜半球經(jīng)線所在地方時(shí)為0:00時(shí)。
⑥區(qū)時(shí)與地方時(shí)一致的地方在各時(shí)區(qū)的中央經(jīng)線上（中央經(jīng)線度數(shù)=15°×時(shí)區(qū)數(shù)）。
⑦過日界線時(shí)日期要發(fā)生變化。即日界線兩側(cè)時(shí)刻相同，日期不同。
（4）北京時(shí)間
①北京所在時(shí)區(qū)的中央經(jīng)線上的地方時(shí)刻；
②東經(jīng)120°的地方時(shí)；
③東八區(qū)的區(qū)時(shí)。（北京時(shí)間不等于北京的地方時(shí)，在有關(guān)日出日落的計(jì)算中多采用的是北京的地方時(shí)）
5、日期的計(jì)算
(1)日界線的概念：①人文日界線：為了避免日期的紊亂，1884年在華盛頓國際經(jīng)度會議上，規(guī)定原則上以180°經(jīng)線作為地球上“今天”和“昨天”的分界線，叫做“國際日期變更線”，簡稱“日界線”。
②自然日界線：地球上地方時(shí)為0時(shí)(子夜)所在的隱形經(jīng)線。
(2)日界線的性質(zhì)：①更日性：只要地方時(shí)所在經(jīng)線和時(shí)區(qū)中央經(jīng)線過這兩條日界線，都要更換日期。在鐘點(diǎn)上，人文日界線兩側(cè)是相同的，在時(shí)間上，自然日界線兩側(cè)是連續(xù)的。
②運(yùn)動(dòng)性：人文日界線相對于地球而言是靜止的，相對于太陽來說則是運(yùn)動(dòng)的(自轉(zhuǎn)東移)；自然日界線相對于地球而言是運(yùn)動(dòng)的(位置西移)，相對于太陽來說則是靜止的。說明運(yùn)動(dòng)是絕對的，靜止是相對的。
③轉(zhuǎn)折性：為了照顧人文日界線附近國家或地區(qū)居民生活方便，人文日界線不完全按180°經(jīng)線定位，而是在有些地方成折線在海洋上通過，從北極開始通過白令海峽，繞過阿留申群島西邊，薩摩亞、斐濟(jì)、湯加等群島之間，經(jīng)過新西蘭東邊，繼續(xù)沿180°經(jīng)線到南極為止。自然日界線隱形而規(guī)則，和地球上對應(yīng)經(jīng)線平行。
④意義性；人文日界線是地球上新的一天的起點(diǎn)和終點(diǎn)；自然日界線是當(dāng)?shù)匦碌囊惶斓钠瘘c(diǎn)和終點(diǎn)。
(3)日界線的用法：在任何時(shí)刻過人文日界線，東12區(qū)比西12區(qū)早一天，更換日期，鐘點(diǎn)相同，因此，人文日界線兩側(cè)時(shí)間不連續(xù)，但鐘點(diǎn)是一致的；而自然日界線只能以0時(shí)通過，兩側(cè)時(shí)間是連續(xù)的。
（4）求今日與昨日在地球上所占的比例
一般而言，當(dāng)0°經(jīng)線上為0:00時(shí)(0時(shí)經(jīng)線和0°經(jīng)線重合)，180°經(jīng)線上則為12:00，全球正好兩個(gè)日期各半；
當(dāng)0°經(jīng)線為中午12:00時(shí)，180°經(jīng)線上則為0:00或24:00(0時(shí)經(jīng)線和180°重合)，全球只有一個(gè)日期；
當(dāng)0時(shí)經(jīng)線在東經(jīng)區(qū)時(shí)，新的一天占全球的少一半，前一日占多一半；
當(dāng)0時(shí)經(jīng)線在西經(jīng)區(qū)時(shí)，新的一天占一大半，前一日占全球的一小半；
人文日界線180°以東的日期比日界線以西的日期晚（減）一天，0時(shí)經(jīng)線以東的日期比0時(shí)經(jīng)線以西的日期早（加）一天；
據(jù)東12區(qū)的區(qū)時(shí)（x）算新的一天所占全球比例即x / 24即可，舊的一天所占全球比例即y / 24＝1－x / 24。(x+y=24時(shí))
6、晝夜長短的計(jì)算
晨昏線將地球上的緯線分為晝弧和夜弧兩部分，晝弧和夜弧的長短，決定晝長和夜長，弧長15°為1小時(shí)。在光照圖上，經(jīng)線把緯線分割成線段，相鄰經(jīng)線經(jīng)度差一般為30°或45°，可知每經(jīng)度段時(shí)間相差2小時(shí)或3小時(shí)。白晝或黑夜的時(shí)長可以通過讀經(jīng)度數(shù)得出。
①太陽直射哪個(gè)半球，哪個(gè)半球就晝長夜短，緯度越高，晝越長，夜越短；直射點(diǎn)向哪個(gè)半球（南或北）移動(dòng)，哪個(gè)半球就晝變長，夜變短。
②晨昏線與經(jīng)線平面重合，全球晝夜等分；晨昏線與經(jīng)線平面交角最大（23°26’），晝夜差別最大。
③看同一緯線圈中晝弧和夜弧的相應(yīng)長度確定晝夜長短：
晝長=晝弧所跨經(jīng)度數(shù)/ 15° 夜長=夜弧所跨經(jīng)度數(shù)/15°
④已知日出為A時(shí)：晝長 =2×(12—A)， 夜長 =2A A+B =24時(shí)
已知日落為B時(shí)：晝長 =2(B—12)， 夜長 =48—2B
晝長 =日落—日出 夜長 =24—晝長
這里所講的晝與夜，均是以太陽是否升起或落下地平圈為標(biāo)準(zhǔn)，也就是以地平圈為界線。而生活中感覺到的晝夜，因大氣對太陽光的散射作用產(chǎn)生了晨昏蒙影(晨光和昏影)，所以比日照時(shí)間長些。
⑤緯度相同的不同地區(qū)，晝夜長短相同。
⑥南北相對、緯度值相等的兩緯線，其晝長之和為24小時(shí)，夜長之和為24時(shí)，晝夜相對值相等(南半球某緯線的夜長等于同緯度值北半球的晝長)。
⑦某地最長白晝與最短白晝和為24小時(shí)。
⑧夏半年：晝長于夜，極圈以內(nèi)有極晝現(xiàn)象，日出的地方時(shí)刻<6點(diǎn)；
冬半年：晝短于夜，極圈以內(nèi)有極夜現(xiàn)象，日出的地方時(shí)刻>6點(diǎn)；
春分、秋分：全球晝夜等長，日出的地方時(shí)刻均為6點(diǎn)。
⑨夏至日時(shí)：0°緯線晝夜長為12小時(shí)；20°N晝長為13時(shí)13分；40°N晝長為14時(shí)51分；60°N晝長為18時(shí)30分；北極圈內(nèi)為24小時(shí)。
⑩運(yùn)動(dòng)器感覺晝夜更替周期的計(jì)算：T=360°/（地球自轉(zhuǎn)角速度±運(yùn)動(dòng)器角速度），（東加西減）。
7、日出日落時(shí)刻的計(jì)算
某地日出時(shí)刻，就是該地所在緯線與晨線交點(diǎn)的時(shí)刻；日落時(shí)刻為該點(diǎn)所在緯線與昏線交點(diǎn)的時(shí)刻。
①二分日，太陽直射赤道，晨昏線平分所有緯線并與它們垂直。因此，只有這兩天各地日出日落時(shí)刻相同，即6時(shí)日出，18時(shí)日落。
②赤道上各地全年都是6時(shí)日出，18時(shí)日落。
③南北極圈以內(nèi)在極晝極夜期的地區(qū)，太陽總是在地平以上或者地平以下，因而無日出日落現(xiàn)象。
④晨線上的各地同時(shí)日出，昏線上同時(shí)日落。
⑤據(jù)晝夜長短推算日出A日落B:
A=12－晝長/2=0+夜長/2 B=12+晝長/2=24－夜長/2
⑥緯度值相同的地區(qū)，日出日落時(shí)刻相同。
⑦北京天安門廣場升旗時(shí)間=北京當(dāng)時(shí)日出時(shí)間
8、太陽高度及正午太陽高度計(jì)算：
太陽高度由太陽直射點(diǎn)（h=90°）向四周以同心圓的形式遞減，到晨昏上為0，晝半球
h＞0°，夜半球h＜0°，晨昏上h=0°。解題方法一定要注意把等太陽高度線圖轉(zhuǎn)化為日照圖，關(guān)鍵是注意中心點(diǎn)或?yàn)樘栔鄙潼c(diǎn)，或?yàn)橐拱肭蛑悬c(diǎn)。
正午太陽高度的計(jì)算
正午太陽高度是一天中太陽高度最大值，正午太陽高度為90°的緯線，為直射點(diǎn)所在的緯線，太陽高度最大的經(jīng)線,也是地方時(shí)為12時(shí)的經(jīng)線。正午太陽高度隨緯度分布規(guī)律為由直射點(diǎn)向南北兩方降低。隨季節(jié)變化是夏至日——北回歸線以北的緯度帶達(dá)一年中最大值，南半球各地達(dá)一年中最小值。冬至日——南回歸線以南的緯度帶達(dá)一年中最大值，北半球各地達(dá)一年中最小值。只有南北回歸線之間的地區(qū)才有直射現(xiàn)象。
①晨昏線上太陽高度永遠(yuǎn)為零。直射點(diǎn)的太陽高度為90°，晝半球太陽高度大于0°，夜半球的太陽高度小于0°。
②地理緯度相同，則正午太陽高度相同。某一時(shí)刻，正午太陽高度相同的點(diǎn)可能有兩個(gè)，也有可能只有一個(gè)。（位于同一經(jīng)線上，與直射緯線之間的角距離相同）
③正午太陽高度角的范圍為：0°≤H≤90°
④各地正午太陽高度等于90°減去該地地理緯度與太陽直射點(diǎn)地理緯度的差值
[H=90°—|Φ±δ|，(Φ、δ為正值，H為正午太陽高度角，Φ為地理緯度，δ為太陽直射點(diǎn)緯度，當(dāng)Φ、δ在同一半球時(shí)，取“一”，不同半球取“+”)或H=90°—兩地緯度差]。
⑤正午太陽高度角與地理緯度相等點(diǎn)的計(jì)算：太陽直射點(diǎn)所在半球，相等點(diǎn)為直射點(diǎn)的緯度與90°之和的一半；另一半球相等點(diǎn)的緯度為直射點(diǎn)的緯度與90°之差的絕對值的一半。
⑥在同一時(shí)刻，地球上兩點(diǎn)間的正午太陽高度差等于兩點(diǎn)間的緯度差。
⑦利用垂直物體的日影計(jì)算：ctg H =影長 / 物體長度。 （當(dāng)?shù)卣鐣r(shí)）
⑧太陽能熱水器的采光面與樓房頂?shù)膴A角 = 當(dāng)?shù)鼐暥扰c太陽直射點(diǎn)緯度差的絕對值。
⑨南北半球中緯度地區(qū)樓房間隔L的計(jì)算：L=樓高×ctgH（H即當(dāng)?shù)厝曜钚〉恼缣柛叨冉牵卑肭驗(yàn)槎寥盏恼缣柛叨?，南半球?yàn)橄闹寥盏恼缣柛叨龋?。在樓房布局時(shí)建議采用東北---西南向或西北---東南向。
⑩一個(gè)地區(qū)年正午太陽高度最大差值：赤道地區(qū)是23°26′；南北半球熱帶地區(qū)介于
23°26′和46°52′之間，具體度量是：當(dāng)?shù)鼐暥?/span>+23°26′；南北半球溫帶地區(qū)是46°52′；南北半球寒帶地區(qū)是46°52′，但也可以當(dāng)作當(dāng)?shù)刈畲笳缣柛叨鹊臄?shù)值。
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