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南北极处写着： “极南地界”：“自66度30分至90度一带天下立表每岁间 日影周圆常到”，这里说的是南极的“极昼”现象； “地北极界”：“自90度至66度30分一带天下立表每岁间 日影周圆常到”，这里说的是北极的“极昼”现象！ 而“日影周圆常到”这一特殊现象只能出现在南北极处于春秋分日，准确的来说，从春秋分日过后南北两极才进入“极昼”、“极夜”。 春秋分时，春秋分当天是平分昼夜的，南北两极的两极点上全天的太阳高度角为0，既不是昼与也不是夜，是非常特殊的时刻，说它昼夜等长是不准确的。 极点位于晨昏线上，就意味着晨昏线与经线重合，当晨昏线与经线重合时就是春分或者是秋分，正南日出，正南日落，正午太阳方位正南，日影正南，这样就会看到“日影周圆常到”。 这就造成只有春秋分日时，南北两极的“极昼”、“极夜”属于特殊现象，此日太阳直射南北回归线时，南北极圈的边界66°34′消失，南北极圈内有“极昼”，任何时候所有极昼极夜圈的边界都没极昼极夜了，而极圈以内极昼极夜的长短随纬度变化，长短不等；南北极点的极昼、极夜长达半年。 在春秋分日“极昼”、“极夜”的边界消失，因为南北极圈边界是66°34′，极圈边界就能够看到3个方向，也就不可能出现“日影周圆常到”，所以，南北极圈边界处在二至日出现极昼极夜。 如果是在北极圈在夏至正午测日影时，太阳方位为正南23°26′，日影正南，只能看到一个方向“南”，不符合“日影周圆常到”。 因此只能在南北极点测得这种现象，也说明《坤舆万国全图》是在春秋分日在南北极点测日影的，其他时间都不会有这种现象！ 同时，南北极圈的边界66°34′处，也是白夜和极昼的转换处。 为什么会造成南北极圈这种现象呢？ 在日出前叫“晨光”，日落后叫“昏影”。一般以太阳中心在地平线下18º为天文晨光和昏影的界限。也就是说只有当太阳中心位于地平线下18º，天空才会进入真正的黑夜。 早晨，太阳还未升上地平线之前，人们就已感到天亮了；傍晚，太阳虽已落入地平线以下很久，但天空仍是久久黑不下来——这种日出前和日落后天空发亮的现象，我们称之为“晨昏朦影”。 白夜为较高纬度地区特有的不黑之夜，前一天的黄昏尚未结束，次日黎明接踵而来，通宵达旦，天空不黑，故谓之白夜。 如果日落以后到次日日出以前太阳都不低于地平线下18º，就会发生白夜——整个夜晚天空都会呈现出黄昏或黎明的景色。 所以，在较高纬度地区，当子夜零点，太阳光在地平线下的角度小于或等于18º时，黄昏和黎明便连在一起，便形成奇特的“白夜”现象。 简单来说，白夜现象是由于地轴偏斜和地球自转、公转的关系，在纬度达到一定度数的地区（中高纬，接近极圈，但在极圈外）太阳落到地平线下只能达到一个很小的角度。由于大气的散射作用，整夜天并不完全黑下来。在中高纬度地区，有时出现的黄昏还没有过去就呈现黎明的现象。 -------------------------------------------------------- 白夜与极昼、极夜 白夜奇景出现在纬度48.5º以上的高纬度地区。极昼是出现在极圈范围内的一种“太阳终日不落”的现象；极夜则相反，是出现在极圈范围内的一种“终日不见太阳”的现象。 白夜是大气折射和散射等光学作用导致的夜晚天空明亮的现象，即天空通宵处于晨昏朦影状态。极昼是出现在极圈范围内的一种“太阳终日不落”的现象；极夜则相反，是出现在极圈范围内的一种“终日不见太阳”的现象。白夜与极昼、极夜三者之间存在着一定的区别与联系。 1、白夜与极昼在季节变化上： 北极圈内的极昼只出现在夏至日前后，南极圈内的极昼只出现在冬至日前后，极昼期的长短随着纬度而变化——纬度越高，极昼的持续期也越长。 南、北极圈内的白夜总是出现在极昼期前后，持续期皆为4个月左右；极圈外的白夜，北半球发生在夏至日前后，南半球则发生在冬至日前后，纬度越高，亮度越亮，持续期也越长。 2、白夜与极夜在季节变化上： 白夜与极夜的差异较大。除分布的纬度范围大小等差异外，在现象上，白夜为天空不黑，极夜是天空不白（亮）；在纬度分布上，北极地区为极夜时，白夜则主要分布在南半球；在发生季节上，白夜主要出现在夏半年，极夜则主要出现在冬半年。以上几方面，白夜与极夜几乎都是相反的，但二者也有内在的联系。 在纬度分布上，极夜时的白夜主要出现在极夜区的内围地区（从极夜区的最低纬度向高纬方向延伸18个纬度的地带）。 其中南、北纬66.5º～84.5º之间的地区，白夜只出现在当地冬至日前后白天的正午前后，且纬度越高，白夜出现的天数越多，持续的时刻越长，但天空越来越暗。 南、北纬84.5º至南、北极点之间的地区，白夜出现在当地真正黑夜的前后阶段，白夜出现的天数分别长达二个月左右；随纬度增加或接近当地冬至日时，每次持续的时刻也越来越长，甚至整天皆为白夜。 至南北两极，理论上长达半年的极夜期间，实际上大部分时间为连续的白夜，长达四个月左右；那里真正的黑夜，每年只有二个月左右。 所以，简单的说： 纬度越高，白夜时间越长，极昼时，白夜天空越亮，极夜时，天空越暗，更不可能知道什么是节气，也就不可能知道一年四季变化，也不利于知道方向。 以中纬度来看处于二十四节气时，纬度越高，尤其是二分二至期间，高纬度越处于白夜时间，白夜时间还越长，更不利于圭表测二十四节气。 在极圈边界、极点处的春秋分、冬夏至会出现“特殊现象”，那么白夜边界处，在春秋分、冬夏至出现的白夜景象，也属于“特殊现象”。 白夜现象是特殊现象，这样就导致难以通过太阳分辨方向，即便可以用圭表测日影，那也只能测出三个方向。如此，圭表只能出现在北回归线以北到白夜现象出现的边界处，即大约在北纬23度26分(可估算为23.5度)——纬度48.5º以下的范围内，如果考虑考虑太阳视半径、大气折光差、视差等因素的影响，范围会更小的了。 欧洲许多国家如德国、波兰俄国的莫斯科等等大都在北纬45度以上，也就容易出现“白夜”现象，太阳不能作为指示方向的标志，这样就不易辨别方向。 在中国古代确定方向的方法，利用圭表测定方向，一般是白天看太阳，先定东西，再定南北；晚上看北极星，先定南北，再定东西。 中国古代可以通过“白天看太阳，夜晚看星星”来指引方向，但是，西方所处高纬度地区，会出现白夜、乃至极昼现象，夏季白夜为天空不黑，冬季极夜是天空不白（亮），这样就白天看不了太阳，晚上看不了星星，指引不了方向了。 这样就导致，南北极点及南北极圈在春秋分日，夏至看到的方向不同。 圣彼得堡“白夜”图 1、南北极点春秋分日“日影周圆常到”的由来 南北极点“二分日”天空景象： 在春秋分日，极点昼夜平分，此时太阳高度为0°，刚好没入地平圈。 春秋分时，春秋分当天是平分昼夜的，南北两极的两极点上全天的太阳高度角为0，既不是昼与也不是夜，是非常特殊的时刻，说它昼夜等长是不准确的。 南北极点“二至日”天空景象日影朝向： 春秋分，正南日出，正南日落，日影正南，正午太阳方位正南0°，日影正南，永远正南方向。（南极点永远正北方向。） 极点位于晨昏线上，就意味着晨昏线与经线重合，当晨昏线与经线重合时就是春分或者是秋分，正南日出，正南日落，正午太阳方位正南，日影正南，这样就会看到“日影周圆常到”。（南极点永远正北方向，春秋分日也会看到“日影周圆常到”。） 2、南北极点冬夏至日“一个方向南（北）”的由来 南北极点“二至日”日天空景象： 北极点在夏至日处于“极昼”，冬至日处于“极夜”。南极点在夏至日处于“极夜”，冬至日处于“极昼”。 北极点“二分二至”日日影的朝向，在极昼期间，北极点上，由于太阳周日视平圈始终平行于地平圈，在一天中太阳高度没有变化，始终等于该日太阳直射点的纬度，太阳只有方位变化而无升落，因而不存在升落方位问题。 南北极点“二至日”日影朝向 夏至，无日出日落，日影正南，正午太阳方位正南23°26′，日影正南； 冬至，极夜无日出日落。 南北极点上，太阳高度在一天中是不变的（即太阳周日视运动轨迹总是与极点的地平圈平行），太阳在一天中没有明显的升起和落下。 北极点极昼期正午日影都朝向正南，南极点极昼期正午日影都朝向正北。因为北极点的方向只有一个南，因为南极点的方向只有一个北！日影都如此。 3、南北极圈“二至二分日”三个方向的由来 南北极圈“二至二分日”天空景象 春分日到夏至日：白夜的地区从纬度48°34′起，纬度越高白夜出现的时期越长，天空也越亮。到了北极圈（66°34′即大于纬度66°34′）以后——即大于66°34′的高纬度地区，就成为极昼——在此地区出现极昼的前后几天也有白夜现象。 秋分日北半球从纬度48°34′起，纬度越高白夜出现的时期越长，天空也越暗。到了北极圈（66°34′）以后，就成为极夜。 在春秋分日“极昼”、“极夜”的边界消失，因为南北极圈边界是66°34′，极圈边界就能够看到3个方向，也就不可能出现“日影周圆常到”，所以，南北极圈边界处在二至日出现极昼极夜。 -------------------------------------------------------- 南北极圈二分二至日影朝向 北极圈“二至二分日”日影的朝向，纬度越高，太阳升落的方位偏移正东的角度越大： 春秋分，正东日出，正西日落，日影相反，正午太阳方位正南23°26′，日影正北，只有东、西、北三个方向，太阳方位与黄赤交角相同； 夏至，正北日出，正北日落，日影相反，正午太阳方位正南46°52′，日影正北，只有南北两个方向； 冬至，极夜无日出日落。 在北极圈在夏至正午测日影时，太阳方位为正南23°26′，日影正南，日影正北，只能看到二个方向“南”、“北”。（南极圈相反，但依然是两个方向“南”、“北”。） 进入极圈内，乃至南北极点时，在夏至日极昼期间就缩为一个方向了，北极点极昼期正午日影都朝向正南，南极点极昼期正午日影都朝向正北。 在今天我们很容易搜到查到这样的知识，但是最初想要获得这样的认识，就必须要实地测日影才能知道！ 这足以证明当时最早到达南北极的是明朝的中国人，当时只有中国拥有远洋航海技术，以及牵星术航海定位，这不可能是在18世纪还不能测经度，甚至需要宝贝航海手册的西方！ 五带划分不准确 寒带指天文上的高纬地带，在南北纬66°34’~90°之间。南北寒带各跨纬度23°26’，二者合占地表面积的8.3%。太阳高度角小，终年无夏。有极昼极夜现象，其持续时间在极圈为一日，在两极为半年。 该区位于地球的极圈以内，一年中正午太阳高度角最大值只有46°52′，并有极昼、极夜现象的地带。北极圈以北为北寒带，南极圈以南为南寒带。寒带气温较低，昼夜长短变化最大，无明显的四季变化。寒带占地球总面积的10%。 但是，我们看到太阳日照情况，实际上应该分为“七带”，寒带因为极昼极夜而划分，那么白夜现象的起点纬度也应是边界，不如叫“寒温带”更合适，显然，欧洲的气候情况与中国不同，纬度高低影响了昼夜，也影响气候环境，欧洲所处地带叫“寒温带”比较好。
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