進行極地考察或作穿過極地的航行,都需要事先知道極圈內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間、結束于什么時間。解決這類問題可以借助于《活動星圖》教具,這是《活動星圖》的又一種新用途。
稍有天球常識的人都知道,(l)大陽赤緯是每天變化的,它與太陽直射點的緯度完全一致,即說,“太陽赤緯是多少度,直射點的緯度就是多少度”。赤緯為“+”,直射點在北半球,赤緯為“-”,直射點在南半球。(2)直射點與切點(晨昏線與緯線圈的切切點)總是處在同一經(jīng)線圈上而且總是相差90個緯度,即說,“直射點的緯度是多少度,離開極點多少度的范國內就有極晝極夜現(xiàn)象”,其中,直射點所在半球極點周圍出現(xiàn)極晝,另一半球出現(xiàn)極夜。上述兩點是用《活動星圖》教具求極晝極夜開始、結束、持續(xù)日期的理論基礎。
一般較正規(guī)的《活動星圖》背面都印有《使用》,而且無不介紹如何用《活動星圖》求一年中某一天太陽赤緯的,反過來,若知道了太陽赤緯,當然也可以用《活動星圖》來查這一天是幾月幾日。用《活動星圖》求極圍內任一緯度上極晝極夜開始、結束、持續(xù)日期正是基于上述想法設計出來的,其過程大致分兩大步:第一步是求極圈內所求緯度上出現(xiàn)極晝極夜時,太陽直射點的緯度即當時太陽的赤緯,第二步是用《活動星圖》查出與該赤緯值相對應的日期。
極圈內所求緯度上出現(xiàn)極晝極夜時太陽直射點的緯度(太陽赤緯)可據(jù)本文開始就提出的兩條理論基礎來求。如:求75°N地區(qū)開始出現(xiàn)極夜時太陽直射點的緯度,依據(jù)兩條理論基礎可以不加思索的算出,75°N地區(qū)開始出現(xiàn)極夜時,太陽直射15°S即太陽赤緯為-15°,同理80°S地區(qū)開始出現(xiàn)極晝時,太陽直射10°即太陽赤緯為-10°。
用《活動星圖》查對應日期的方法有兩種:
第一種方法(只用《活動星圖》)
轉動星盤使子午線經(jīng)過黃道上的某一點----此點的赤緯與所求緯度上出現(xiàn)極晝極夜時太陽赤緯(與太陽直射點所在緯度相同)相同,計數(shù)從子午線指示月日至“二分點”(求北極極晝南極極夜時計數(shù)到夏至點,求北極極夜南極極晝時計數(shù)到冬至點)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以夏至日為中,求北極極夜南極極晝時以冬至日為中)向前減去這個天數(shù)即開始日期,向后加上這個天數(shù)即結束日期兩個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80°N地區(qū)極晝極夜開始、結束、持續(xù)日期:(1)已知80°N極晝起止時太陽赤緯為+10°,故先轉動星盤使子午線經(jīng)過黃道上赤緯為+10°的一點,然后計數(shù)從子午線指示月日(9月23日)至夏至點赤經(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80°N地區(qū)極晝開始于夏至日前67天(4月16日前后),結束于夏至日后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80°N極夜起止時太陽赤緯為-10°,故先轉動星盤使子午線經(jīng)過黃道上赤緯為-10°的一點,然后計數(shù)從子午線指示月日(9月23日)至冬至點所在赤經(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80°N地區(qū)極夜開始于冬至日前67天(10月16日前后),結束于冬至日后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。
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