试论述地球公转的地理效应

1．太阳的周年视运动
古人根据黄道上夜半中星（在黄道上与太阳成180°的恒星）自西向东的周年变化，推测太阳在黄道上的位置是自西向东移动的，并且大致日行一度。事实上，太阳的周年视运动是地球公转在天球上的反映：
（1）太阳周年视运动的轨迹（黄道）。是地球轨道在日心天球上的投影，黄赤交角也正是地球轨道面与其赤道面夹角在天球上的反映。
（2）太阳在黄道上的不同位置。是地球在轨道上不同位置的反映，太阳视圆面最小时，表明地球恰她于远日点上；反之，则位于近日点上。
（3）太阳周年视运动的方向。是地球公转方向在天球上的反映，二者均为自西向东。
（4）太阳周年视运动的角速度。是地球公转角速度在天球上的反映。在近日点附近，地球公转角速度大，太阳周年视运动的角速度也大；反之，在远日点附近，二者角速度则变小。地球公转的角速度，可以通过每天测定太阳的黄经差导出（精确值，须用中星仪测定夜半中星的黄经差导出）。
（5）太阳周年视运动的周期。是地球公转周期在天球上的反映。在地心天球上，日心连续两次通过黄道上的同一恒星或春分点或同一个黄白交点的时间间隔，所对应地球的公转周期分别是：恒星年、回归年和食年。
2．四季的变化
（1）太阳回归运动与四季形成。
由于黄赤交角的存在，太阳在天球上自西向东沿黄道的周年视运动，必然导致太阳在南、北半天球（δ＝±23°26’）之间，以回归年为周期作往返运动；与天球上太阳的南北运动相对应的则是：地球上太阳直射点在回归线之间（φ=±23°26’）的南北往返运动；人们把这两种南北向的往返运动，统称太阳的回归运动。
太阳的回归运动是形成地球四季交替员根本的原因。本课程讨论的四季性质纯属天文四季。天文四季的形成，主要是由于地球上太阳直射点的回归运动，进而引起太阳高度以及昼夜长短两大天文因素的周年变化所导致的。
（2）正午太阳高度的周年变化
正午太阳高度表达式——定量说明太阳高度的纬度变化与季节变化：
h＝90°-[φ-δ。]
使用此式时应注意：φ，δ。的取值均为北正南负。当h>0时，表示太阳在地平之上；当h<0时，表示太阳在地平之下（实为极夜现象）。
从公式可以推知正午太阳高度的纬度变化及季节变化有如下规律：
1）无论任何季节，在纬度φ等于太阳赤纬δ。处的正午太阳高度h为最大值（90°），自该纬度向两极方向降低。
2）在半球范围内同一时刻，任意两地正午太阳高度之差等于这两地的纬度之差。
3）任意地点正午太阳高度的年平均值等于该地纬度的余角。
4）在[φ]≥23°26’的地方，正午太阳高度的年变化呈单峰型，极大极小值分别出现在二至日（北半球夏至最大，冬至最小；南半球反之）。
5）在南北回归线之间，正午太阳高度的年变化呈双峰型。有两个极大值h＝90°，两个极小值：主极小值h＝66°34’-[φ]，次极小值h＝66°34’+[φ]。
（3）昼夜长短的周年变化
昼夜长短的变化是产生季节变化的重要因素之一。出昼长表达式为：
cost＝-tgφtgδ。
上式中，t为半昼长，2t才是昼长。
当：（-tgφtgδ。）＞1时为极夜现象。
当：（-tgφtgδ。）≤-1时为极昼现象。
从昼长表达式可推知，昼夜长短的纬度变化和季节变化有如下规律：
1）当太阳的赤纬δ。为正值时（春分→秋分），越北昼越长，越南昼越短；当太阳的赤纬δ。为负值时（秋分→春分），越南昼越长，越北昼越短。
2）春秋二分，全球昼夜平分，无纬度变化；冬夏二至，昼夜长短达到极值：夏至日，北半球昼最长，南半球昼最短；冬至日，南半球昼最长，北半球昼员短。
3）赤道上，终年昼夜平分，无季节变化。
4）无论何时，极昼极夜总是出现在φ＝±（90°-[δ。]）的纬线圈之内。
5）昼长的年较差（一年中某地最长的白天与最短的白天的差值），随着[φ]的增大而增大。
6）任意纬度的昼长年平均值均为I2h。
（4）四季的划分
我国天文四季是以四立为季节的起点，以二分二至为季节的中点。因而，夏季是一年中白昼最长、正午太阳高度最大的季节；冬季是一年中白昼最短、正午太阳高度最小的季节；春秋二季的昼长与正午太阳高度均介乎于冬夏两季之间。我国四季的天文特征甚为显著。
西方天文四季的划分，更强调与气候四季的对应，以二分二至为季节的起点，四立为季节的中点。
3．五带的划分
太阳回归运动是地球五带形成的最根本原因。天文五带是所有自然地理要素纬度分带的基本因素。
（1）南北回归线之间，有直射阳光，此处为热带；
（2）南、北极圈之内，有极昼极夜现象，分别为南、北寒带；
（3）南、北半球的极圈与回归线之间，既无直射阳光又无极昼极夜现象，分别为南、北温带。

略