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關(guān)于高三地理求極晝極夜問題的原理與方法教案
求極晝極夜問題的原理與方法
進(jìn)行極地考察或作穿過極地的航行，都需要事先知道極圈內(nèi)某一緯度上一年中有多少天極晝、多少天極夜，以及極晝極夜開始于什么時(shí)間、結(jié)束于什么時(shí)間。解決這類問題可以借助于《活動(dòng)星圖》教具，這是《活動(dòng)星圖》的又一種新用途。
稍有天球常識(shí)的人都知道，(l)大陽赤緯是每天變化的，它與太陽直射點(diǎn)的緯度完全一致，即說，太陽赤緯是多少度，直射點(diǎn)的緯度就是多少度。赤緯為+，直射點(diǎn)在北半球，赤緯為-，直射點(diǎn)在南半球。(2)直射點(diǎn)與切點(diǎn)(晨昏線與緯線圈的切切點(diǎn))總是處在同一經(jīng)線圈上而且總是相差90個(gè)緯度，即說，直射點(diǎn)的緯度是多少度，離開極點(diǎn)多少度的范國內(nèi)就有極晝極夜現(xiàn)象，其中，直射點(diǎn)所在半球極點(diǎn)周圍出現(xiàn)極晝，另一半球出現(xiàn)極夜。上述兩點(diǎn)是用《活動(dòng)星圖》教具求極晝極夜開始、結(jié)束、持續(xù)日期的理論基礎(chǔ)。
一般較正規(guī)的《活動(dòng)星圖》背面都印有《使用方法》，而且無不介紹如何用《活動(dòng)星圖》求一年中某一天太陽赤緯的方法，反過來，若知道了太陽赤緯，當(dāng)然也可以用《活動(dòng)星圖》來查這一天是幾月幾日。用《活動(dòng)星圖》求極圍內(nèi)任一緯度上極晝極夜開始、結(jié)束、持續(xù)日期正是基于上述想法設(shè)計(jì)出來的，其過程大致分兩大步：第一步是求極圈內(nèi)所求緯度上出現(xiàn)極晝極夜時(shí)，太陽直射點(diǎn)的緯度即當(dāng)時(shí)太陽的赤緯，第二步是用《活動(dòng)星圖》查出與該赤緯值相對(duì)應(yīng)的日期。
極圈內(nèi)所求緯度上出現(xiàn)極晝極夜時(shí)太陽直射點(diǎn)的緯度(太陽赤緯)可據(jù)本文開始就提出的兩條理論基礎(chǔ)來求。如：求75N地區(qū)開始出現(xiàn)極夜時(shí)太陽直射點(diǎn)的緯度，依據(jù)兩條理論基礎(chǔ)可以不加思索的算出，75N地區(qū)開始出現(xiàn)極夜時(shí)，太陽直射15S即太陽赤緯為-15，同理80S地區(qū)開始出現(xiàn)極晝時(shí)，太陽直射10即太陽赤緯為-10。
用《活動(dòng)星圖》查對(duì)應(yīng)日期的方法有兩種：
第一種方法(只用《活動(dòng)星圖》)
轉(zhuǎn)動(dòng)星盤使子午線經(jīng)過黃道上的某一點(diǎn)----此點(diǎn)的赤緯與所求緯度上出現(xiàn)極晝極夜時(shí)太陽赤緯(與太陽直射點(diǎn)所在地理緯度相同)相同，計(jì)數(shù)從子午線指示月日至二分點(diǎn)(求北極極晝南極極夜時(shí)計(jì)數(shù)到夏至點(diǎn)，求北極極夜南極極晝時(shí)計(jì)數(shù)到冬至點(diǎn))所在赤經(jīng)線指示月日之間的天數(shù)，以二至日為中(皆指北半球二至日，求北極極晝南極極夜時(shí)以夏至日為中，求北極極夜南極極晝時(shí)以冬至日為中)向前減去這個(gè)天數(shù)即開始日期，向后加上這個(gè)天數(shù)即結(jié)束日期兩個(gè)日期之間間隔的天數(shù)即所求緯度上極晝極夜的持續(xù)日期。例如，求80N地區(qū)極晝極夜開始、結(jié)束、持續(xù)日期：(1)已知80N極晝起止時(shí)太陽赤緯為+10，故先轉(zhuǎn)動(dòng)星盤使子午線經(jīng)過黃道上赤緯為+10的一點(diǎn)，然后計(jì)數(shù)從子午線指示月日(9月23日)至夏至點(diǎn)赤經(jīng)線指示月日(11月30日或7月16日)之間的天數(shù)約67天，即80N地區(qū)極晝開始于夏至日前67天(4月16日前后)，結(jié)束于夏至日后67天(8月29日前后)，極晝持續(xù)日期是4月16日至8月29日約134天。(2)已知80N極夜起止時(shí)太陽赤緯為-10，故先轉(zhuǎn)動(dòng)星盤使子午線經(jīng)過黃道上赤緯為-10的一點(diǎn)，然后計(jì)數(shù)從子午線指示月日(9月23日)至冬至點(diǎn)所在赤經(jīng)線指示月日(11月30日或7月16日)之間的天數(shù)約67天，即80N地區(qū)極夜開始于冬至日前67天(10月16日前后)，結(jié)束于冬至日后67天(2月27日前后)，極夜持續(xù)日期是10月16日至次年2月27日約134天。
第二種方法(《活動(dòng)星圖》加附尺)
準(zhǔn)各工作：找一片直邊硬紙片作附尺，把《活動(dòng)星圖》子午線上的地平高度刻劃在附尺上，轉(zhuǎn)動(dòng)星盤使二至日與二至點(diǎn)赤經(jīng)線重合，將附尺一端固定在北天極并使之能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
方法：轉(zhuǎn)動(dòng)附尺使之經(jīng)過黃遂上某一點(diǎn)──該點(diǎn)赤緯與所求緯度上出現(xiàn)極晝極夜時(shí)的太陽赤緯(與太陽直射點(diǎn)所在地理緯度相同)相同，此時(shí)附尺下端指示月日便是所求緯度上極晝極夜開始或結(jié)束的日期，據(jù)這個(gè)日期可再求出另一組日期，兩個(gè)日期間隔的日數(shù)即所求緯度上極晝極夜持續(xù)的日期。例如：求70S極晝極夜開始、結(jié)束、持續(xù)日期，(1)巳知70S極晝起止時(shí)的太陽赤緯為-20，故先轉(zhuǎn)動(dòng)附尺使之經(jīng)過黃道上太陽赤緯為-20的一點(diǎn)，此時(shí)，附尺下端指示月日為11月21日，這是開始日期，它踞冬至日31天，結(jié)束日期是冬至日后31天即1月月22日，持續(xù)日期是11月21日到次年1月22日計(jì)約62天。(2)已知70S極夜起止時(shí)太陽赤緯為+20，故先轉(zhuǎn)動(dòng)附尺使之經(jīng)過黃道上太陽赤緯為+20的一點(diǎn)，此時(shí)，附尺下端指示月日為7月23日，這是結(jié)束日期，它踞夏至日約31天，從夏至日前推31天即5月22日為開始日期，持續(xù)日期是5月22日到7月23日計(jì)約62天。
用《活動(dòng)星圖》求極圈內(nèi)任一緯度上極晝極夜開始、結(jié)束、持續(xù)日期的方法簡單、方便、易行，只要手中有一頁《話動(dòng)星圖》隨時(shí)都可推算。但由于受器具、觀測等誤差因素的影響，所求得的數(shù)只能是一個(gè)大約數(shù)，要想得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，除必須選用精度較高的《活動(dòng)星圖》外，還要求使用者有較商、較熟練的觀測理技術(shù)。上述方法尚未見于報(bào)刊雜志，同志們不妨一試。
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