地理计算问题

问：地理计算问题

来自湖北省钟祥市的网友灵槐丶小可爱的解答：

  太阳高度角简称太阳高度(其实是角度!) 对于地球上的某个地点，太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。太阳 高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。 我们用h来表示这个角度，它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。
   太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以δ表示，观测地地理 纬度用φ表示，地方时(时角)以t表示，有太阳高度角的计算公式： sin h＝sin φ sin δ＋sin φ cos δ cos t 日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。
  日出日落时角度都为零度，正 午时太阳高度角最大。 正午时时角为0，以上公式可以简化为： sin H＝sin φ sin δ＋sin φ cos δ 其中，H表示正午太阳高度角。 由两角和与差的三角函数公式，可得 sin H＝cos(φ－δ) 因此， 对于北半球而言，H＝90°－(φ－δ)； 对于南半球而方，H＝90°－(δ－φ)。
   还是举个例子来推导，假设春分日（秋分日也可，太阳直射点在赤道） 某时刻太阳直射(0°，120°e)这一点，120°e经线上各点都是正午 这点离太阳直射点的纬度距离当然是0度啦（因为就是自己嘛） 此时，（0°，120°e）的太阳高度角就是90°（因为直射它嘛） 另外一个观测点，（1°n，120°e）与太阳直射点的纬度差为1度 此时，这一点的太阳高度角为89°（涉及立体几何计算，我就不详细推导了） 聪明的你肯定知道，（1°s，120°e）与太阳直射点的纬度差也是1度 因此，当地的太阳高度角也是89°！right！ 同一时刻，下列各观测点，报告的太阳高度角度数如下： 南北纬2度（与太阳直射点相距2纬度）：88°（＝90°－2°） 南北纬3度（与太阳直射点相距3纬度）：87°（＝90°－3°） 南北纬10度（与太阳直射点相距10纬度）：80°（＝90°－10°） 南北纬30度（与太阳直射点相距30纬度）：60°（＝90°－30°） 南北纬80度（与太阳直射点相距80纬度）：10°（＝90°－80°） 南北纬90度（与太阳直射点相距90纬度）：0°（＝90°－90°） 但是，这个“纬度差”的计算可是有讲究的： 设太阳直射点纬度为θ°，观测点纬度δ° 如果θ与δ在同一半球，则“纬度差”为|θ-δ|（θ减δ差的绝对值） 如果θ与δ在异半球，则“纬度差”为θ＋δ 说起来好像很麻烦，其实只要脑袋里有个地球的模型就简单了 比如太阳直射点是北纬10°，观测点是北纬30°，纬度差当然是20° 如果太阳直射点是南纬10°，观测点是北纬30°，纬度差当然是40° 事实上，计算“正午太阳高度角”，根本就不要考虑“正午”这个因素 只要用90°减去观测点与太阳直射点的纬度差，得出的就是正午太阳高度角。
   行了，就写这么多吧，即使你前面都没搞明白也没关系，只要你记住一个公式 正午太阳高度角＝90°－该地与太阳直射点纬度差 由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ED）也可 以用与式（1）相类似的表达式表述，即： ED=0。
  3723＋23。2567sinθ＋0。1149sin2θ－0。1712sin3θ－0。758cosθ＋0。3656cos 2θ＋0。0201cos3θ（5） 式中θ称日角，即 θ=2πt／365。2422（2） 这里t又由两部分组成，即 t=N－N0 （3） 式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月 31日的积日为365，闰年则为366，等等。
   N0=79。6764＋0。2422×（年份－1985）－INT〔（年份－1985）／4〕 有关时区以及时间（包括地方时、区时）的计算是高中地理学习中的难点，也是高考的热点。在学习或复习到这部分内容时，学生往往感到有点困难。那么如何有效地解决学习中的这一难点，使学生很好地掌握时区、地方时和区时的计算方法呢？本文就这个问题加以归纳探讨。
   一、地方时及其计算 1、地方时的产生 由于地球自西向东的自转，在同纬度的地区，相对位置偏东的地点，要比位置偏西的地点先看到日出，时刻就要早。因此，就会产生因经度不同而出现不同的时刻，称为地方时。同一条经线上的各地，地方时相同。 2、地方时的判读 将昼半球等分的经线，其地方时为正午12点；与其相对的经线，地方时为0（或24）点。
  在赤道上，与晨线相交的经线其地方时为6点，与其相对的经线（昏线）的地方时为18点。赤道上日出时刻是6点、日落时刻是18点。其它纬度地区，与晨线相交的经线的地方时为日出时刻，与昏线相交的经线的地方时为日落时刻。 3、地方时的计算 经度每隔15°，地方时相差1小时；经度相差1°，地方时相差4分钟。
  且在同一纬线上东早西晚。根据这一原理，地方时的求法是：某地地方时=已知的地方时土4分/1°×两地经度差。这里必须明确三点： ⑴式中加减号的选用：如果所求的某地在已知地的东边，则用加号；如果在已知地的西边，则用减号，即“东加西减”。 ⑵经度差的计算：两地在00经线的同侧，则两地经度数相减（大数减小数）；如果两地在00经线的两侧，则将两地经度相加，即“同减异加”。
   ⑶计算地方时的步骤：①确定两地的经度差； ②确定两地地方时差； ③确定两地东西方向； ④代入公式计算。 ⑷已知两地地方时和其中一地经度，求另一地经度的方法步骤是：①求出两地的地方时差； ②计算两地的经度差； ③求经度（东加西减）。 二、时区的划分及其计算 1、时区的划分 经度上的微小差别，都造成相应的地方时之差，因此使用起来很不方便。
  为此国际上采取了全世界统一的时区划分和区时计时的办法：全球按经度分成24个时区，每个时区跨经度15°以本初子午线为基准，将东西经度各为7。5°度的范围作为零时区（也叫中时区），然后每隔15°为一个时区。零时区以东的时区为东时区，分为东一区——东十一区；零时区以西的时区，分为西一区——西十一区，东十二区和西十二区各占7。
  5个经度，即各为半个时区，故将两者合为一个完整的时区，称为东西十二区，全球其分为24个时区。因地球自西向东自转，从零时向东，每增加一个时区，时间增加一小时，向西每增加一个时区，时间减少一小时。西十二区比东十二区在时间上少24小时。 2、中央经线的计算 中央经线的度数是15°的整数倍，而该时区就是以这个整数来命名的，如60°E是东4区的中央经线，0°是零时区的中央经线。
  要求某一时区的中央经线的度数，首先确定该时区位于东经或西经，再用该时区数乘以15°即可得到。 3、时区的计算 ⑴求时区：（某地的经度+7。5°）÷15°所得的整数商即为该地所在的时区或某地经度÷15°所得的商若大于7。5，商进1，若小于7。
  5，商不变，商为该地所在的时区。 ⑵求时区差：若两地都在同一侧时区，即同为东时区或西时区，则时区序号相减，所得的差即为时区差；若两地不在同一侧时区，即一地为东时区，另一地为西时区，则时区序号相加，所得的和即为时区差。简言之：同侧时区相减、异侧时相加。
   三、区时的产生及其计算 1、区时的规定 在一定的地区范围内，统一使用一种时刻，这种时刻叫区时。区时也叫标准时，每一时都用该时区中央经线所在经度的地方时为全区通用的时间（经度数能被15整除的经线为该时区的中央经线），这种时间成为这个时区的区时，在区时上，除东西十二区外，任意相邻的两个时区，区时相差一小时，任意两个时区之间，相差几个时区，区时就相差几个小时。
  在时刻上，较东的时区，区时较早；较西的时区，区时较晚。如：当东八区是12点时，东十区是14点；西二区是2点。即东八区比西二区早10个小时，比东十区晚2个小时。 2、区时的计算 在时差上，两地相差几个时区，区时就相差几个小时。若已知区时的地点在东，所求地点在西，则用已知区时减去两地的时区差；若已知区时节的地点在西，所求地点在东，则用已知区时加上两地是时区差，即东加西减。
  所以在时刻上，较东的时区比较西的时区区时要早，简言之：时刻上是东早西晚。 四、两条日界线对有关时间计算的影响 地球上一般情况下都由两条日界线将地球的日期分为两天。这两条日界线一条是固定的，既180°经线。 172。5°E 180° 172。
  5°W 这条日界线又名国际改日线或日期变更线。地球上各处的日出时刻，因东西位置不同，而有早晚的差异。向东航行的人去迎接太阳，会感觉日子变短；向西航行的人去追赶太阳，会感觉日子变长。为了调整这些差异，1884年国际经度会议将经度180度的子午线作为日期变更的界线。
  如下图所示：在180°经线两侧分别是东、西十二区。必须清楚的是东、西十二合起来是一个时区，即十二区。所以在东十二区内与西十二区内的区时是相同的，都是以180°经线的地方时作为东、西十二区的区时。但由于东、西十二区分处于日界线两侧，所以东西十二区的日期却不同，其中东十二区永远比西十二区要早一天。
  如乘飞机或成船向东航行通过日界线时须减去一天；向西航行过日界线时须增加一天，如一日正午改为二日正午。 由于照顾各国行政区域的统一，日界线并不完全沿180度的经线划分，而是绕过一些岛屿和海峡：由北往南通过白令海峡和阿留申群岛西端、萨摩亚、斐济、汤加等群岛之间而达新西兰的东边。
   另外一条日界线是移动的，是0︰00所在的经线。这两条日界线将地球分为新日和旧日两天。一般的，涉及到两条日界线的题目，其示意图以极地俯视图较多，其圆心是北极点或南极点，根据自转的方向来进行判断。 在涉及到跨日界线的地方时或区时的计算时一定要考虑日界线两侧日期的不同，熟练掌握日期的变换。
   时差 东加西减 比如北京东八区东京东九区 那么北京时间12点时，东京13点 这样算，前提是知道各地时区 或者其经度 每隔15度差1个小时即一个时区 另外过国际日期变更线东减西加一天 。