1、某地區(qū)緯度的計算

①利用正午太陽高度計算：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，而所求地區(qū)的夜長也是X小時時，當(dāng)?shù)鼐暥燃磁c上述緯度相同，南北半球相反。

④確定直射點緯度：在日照圖中，晨昏圈一定與某緯線相切，那么切點的緯度和太陽直射點的緯度在數(shù)值上是互余的。即如果直射點緯度為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，太陽直射點的緯線是過地心的太陽光線與地球表面相交的點所在的緯線。

⑤某日（R）太陽直射點的地理緯度位置=23°26′N—（R—6月22日）×（23°26′×4/365）

說明：a、 此公式只能大致計算一年當(dāng)中某日太陽直射點的緯度位置；

b、 計算結(jié)果若是正值，則為北緯；若為負值，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）為太陽直射點一日內(nèi)移動的緯度距離（假設(shè)其移動是勻速的）。

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；周日平行圈與地平圈的夾角為地理緯度的余角。

2、經(jīng)度的計算

①某地區(qū)的經(jīng)度求算大多采用地方時等時間來確定。

②確定直射點經(jīng)度：在日照圖上太陽直射點的經(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，即為太陽直射點的經(jīng)度。

（太陽直射點的確定：①直射點經(jīng)度即太陽高度最大（太陽上中天）的經(jīng)線，地方時12：00的經(jīng)線；②直射點緯度即正午太陽高度為90°的緯線，直射點的緯度大小與極晝或極夜出現(xiàn)的最低緯度大小互余，直射點緯度大小等于極晝的極點的太陽高度（或正午太陽高度）大小）

3、地球自轉(zhuǎn)速度的計算

①除南北極點外，地球上各點自轉(zhuǎn)角速度均為15°/小時。

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已知地球表面某點緯度為Φ，地球半徑為R，該點的線速度為V， 則V=2πRcosΦ/24

④若求距地面某點（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V_Φ=V_赤道cosΦ（km/h）=1670cosφkm/h

4、時間的計算（大早小晚，東早西晚，東加西減，同減異加）

（1）時區(qū)

為了各地交往的方便，每隔15°劃為一個時區(qū)，將全球經(jīng)度劃分為24個時區(qū)，各時區(qū)以其中央經(jīng)線的地方時作為全時區(qū)的共用區(qū)時，東、西十二區(qū)各跨經(jīng)度7.5°，東、西十二區(qū)合為一個時區(qū)，東十二區(qū)在西十二區(qū)的西邊，每個時區(qū)的中央經(jīng)線為該時區(qū)的“標準經(jīng)線”。

① 時區(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4舍5入，就是該地的時區(qū)數(shù)，除中時區(qū)外，東經(jīng)度為東時區(qū)，西經(jīng)度為西時區(qū))。

② 時區(qū)序數(shù)＝(該地經(jīng)度+7.5°)÷15°(所得商數(shù)的整數(shù)為時區(qū)序數(shù)，除中時區(qū)外，東經(jīng)度為東時區(qū)，西經(jīng)度為西時區(qū)。)。

③ 所求時區(qū)中央經(jīng)線度數(shù)=時區(qū)數(shù)×15°，東時區(qū)為東經(jīng)度，西時區(qū)為西經(jīng)度。

（2）區(qū)時

①每個時區(qū)標準經(jīng)線上的時間即為整個時區(qū)的“區(qū)時”。

②相鄰兩個時區(qū)的區(qū)時，相差整1個小時。

③同區(qū)同時(國際標準時間，一般是指零時區(qū)的區(qū)時；美國東部時間一般是西五區(qū)的區(qū)時；西部時間一般是指西八區(qū)的區(qū)時；北京時間是指東八區(qū)的區(qū)時，即東經(jīng)120度的地方時)。

④ 某地的區(qū)時＝已知地的區(qū)時±1小時×兩地的時區(qū)差。

(兩地的時區(qū)差：若兩地在中時區(qū)的同側(cè)，則時區(qū)數(shù)相減；兩地在中時區(qū)的兩側(cè)，則時區(qū)數(shù)相加。若所求區(qū)時的地點在已知地的東邊，則加時區(qū)差；在已知地的西邊，則減時區(qū)差。)

⑤兩地的區(qū)時之差＝兩地的時區(qū)數(shù)之差。

（3）地方時

地球上的地方時是太陽作為參照物確定，某地的太陽高度角達到一天中的最大值時，當(dāng)?shù)氐牡胤綍r為12點，與12點相對的地方時為0點，同一條經(jīng)線上的地方時相同，不同經(jīng)線的地方時不同，越往東時刻越早，即東早西晚(大早小晚)，每隔15度，相差1個小時。

某地地方時＝已知地方時±4分鐘／(1°×兩地經(jīng)度差)(所求地方時的地點，若在已知地的東面，則加時差；反之，則減時差。)

①晨線與赤道交點所在經(jīng)線上的地方時為6時，昏線與赤道交點所在經(jīng)線上的地方時為18時。即赤道在任何時刻晨線上都是6:00時，昏線上都是18:00時。

②太陽直射點所在經(jīng)線上的地方時為12時，和正午正相對的另一經(jīng)線地方時為0時。即正相對的兩條經(jīng)線地方時相差12時。

③經(jīng)度相差15°，時刻相差1小時；經(jīng)度相差1°，時刻相差4分鐘(東加西減，東早西晚)。

④經(jīng)度相同，地方時相同；經(jīng)度不同，地方時不同。

⑤日照圖中，平分晝半球的經(jīng)線為中午12:00時，平分夜半球經(jīng)線所在地方時為0:00時。

⑥區(qū)時與地方時一致的地方在各時區(qū)的中央經(jīng)線上（中央經(jīng)線度數(shù)=15°×時區(qū)數(shù)）。

⑦過日界線時日期要發(fā)生變化。即日界線兩側(cè)時刻相同，日期不同。

（4）北京時間

①北京所在時區(qū)的中央經(jīng)線上的地方時刻；

②東經(jīng)120°的地方時；

③東八區(qū)的區(qū)時。（北京時間不等于北京的地方時，在有關(guān)日出日落的計算中多采用的是北京的地方時）

5、日期的計算

(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：地球上地方時為0時(子夜)所在的隱形經(jīng)線。

(2)日界線的性質(zhì)：①更日性：只要地方時所在經(jīng)線和時區(qū)中央經(jīng)線過這兩條日界線，都要更換日期。在鐘點上，人文日界線兩側(cè)是相同的，在時間上，自然日界線兩側(cè)是連續(xù)的。

②運動性：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動的(自轉(zhuǎn)東移)；自然日界線相對于地球而言是運動的(位置西移)，相對于太陽來說則是靜止的。說明運動是絕對的，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、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和終點；自然日界線是當(dāng)?shù)匦碌囊惶斓钠瘘c和終點。

(3)日界線的用法：在任何時刻過人文日界線，東12區(qū)比西12區(qū)早一天，更換日期，鐘點相同，因此，人文日界線兩側(cè)時間不連續(xù)，但鐘點是一致的；而自然日界線只能以0時通過，兩側(cè)時間是連續(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(0時經(jīng)線和0°經(jīng)線重合)，180°經(jīng)線上則為12:00，全球正好兩個日期各半；

當(dāng)0°經(jīng)線為中午12:00時，180°經(jīng)線上則為0:00或24:00(0時經(jīng)線和180°重合)，全球只有一個日期；

當(dāng)0時經(jīng)線在東經(jīng)區(qū)時，新的一天占全球的少一半，前一日占多一半；

當(dāng)0時經(jīng)線在西經(jīng)區(qū)時，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時經(jīng)線以東的日期比0時經(jīng)線以西的日期早（加）一天；

據(jù)東12區(qū)的區(qū)時（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)

6、晝夜長短的計算

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。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)度段時間相差2小時或3小時。白晝或黑夜的時長可以通過讀經(jīng)度數(shù)得出。

①太陽直射哪個半球，哪個半球就晝長夜短，緯度越高，晝越長，夜越短；直射點向哪個半球（南或北）移動，哪個半球就晝變長，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：晝長 =2×(12—A)， 夜長 =2A      A+B =24時

已知日落為B時：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準，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，夜長之和為24時，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。

⑧夏半年：晝長于夜，極圈以內(nèi)有極晝現(xiàn)象，日出的地方時刻<6點；

冬半年：晝短于夜，極圈以內(nèi)有極夜現(xiàn)象，日出的地方時刻>6點；

春分、秋分：全球晝夜等長，日出的地方時刻均為6點。

⑨夏至日時：0°緯線晝夜長為12小時；20°N晝長為13時13分；40°N晝長為14時51分；60°N晝長為18時30分；北極圈內(nèi)為24小時。

⑩運動器感覺晝夜更替周期的計算：T=360°/（地球自轉(zhuǎn)角速度±運動器角速度），（東加西減）。

7、日出日落時刻的計算

某地日出時刻，就是該地所在緯線與晨線交點的時刻；日落時刻為該點所在緯線與昏線交點的時刻。

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刻相同，即6時日出，18時日落。

②赤道上各地全年都是6時日出，18時日落。

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晨線上的各地同時日出，昏線上同時日落。

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)，日出日落時刻相同。

⑦北京天安門廣場升旗時間=北京當(dāng)時日出時間

8、太陽高度及正午太陽高度計算：

太陽高度由太陽直射點（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)鍵是注意中心點或為太陽直射點，或為夜半球中點。

正午太陽高度的計算

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，為直射點所在的緯線，太陽高度最大的經(jīng)線,也是地方時為12時的經(jīng)線。正午太陽高度隨緯度分布規(guī)律為由直射點向南北兩方降低。隨季節(jié)變化是夏至日——北回歸線以北的緯度帶達一年中最大值，南半球各地達一年中最小值。冬至日——南回歸線以南的緯度帶達一年中最大值，北半球各地達一年中最小值。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為零。直射點的太陽高度為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。某一時刻，正午太陽高度相同的點可能有兩個，也有可能只有一個。（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為太陽直射點緯度，當(dāng)Φ、δ在同一半球時，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的計算：太陽直射點所在半球，相等點為直射點的緯度與90°之和的一半；另一半球相等點的緯度為直射點的緯度與90°之差的絕對值的一半。

⑥在同一時刻，地球上兩點間的正午太陽高度差等于兩點間的緯度差。

⑦利用垂直物體的日影計算：ctg H =影長 / 物體長度。 （當(dāng)?shù)卣鐣r）

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的計算：L=樓高×ctgH（H即當(dāng)?shù)厝曜钚〉恼缣柛叨冉牵卑肭驗槎寥盏恼缣柛叨龋习肭驗橄闹寥盏恼缣柛叨龋?。在樓房布局時建議采用東北---西南向或西北---東南向。

⑩一個地區(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。