在乡土地理教学和乡土地理研究活动中,为要研究乡土地理环境,也为日常生产或生活的需要,培养学生定方向的技能是十分重要的。在进行乡土地理观察或考察工作时,在完全陌生的地方走路,并能找到最便捷的路线,都需要确定方向。在非常熟悉的本乡本土,科学地确定方向或方位角,也是生产、生活中十分需要的。定方向的方法很多,最简单的定方向的方法是用指南针或罗盘先找到北方。指南针的应用很简单,把制针器放开,磁针就自由转动了,针的一端所指的方向就是北方。找到了北方,就可以找到其他的各个方向了。指南针无论在白昼和黑夜,无论在什么天气状况下,都可使用。但是如果没有指南针,或是指南针损坏了,或者是所在地区磁性异常,指南针尖不是指北而是偏离到其他方向,这就不能用指南针确定方向,而用其他的方法。不用指南针确定方向的方法有很多种,主要是根据太阳和星星定向。
(一)根据太阳定方向
日常生活中可以根据太阳来确定方向。天气晴朗的白天,太阳是最可靠的指南针。
在北半球温带寒带地区,早晨日出在东方,正午太阳差不多在正南方,傍晚日落在西方。这就是说,在清晨走路时,如果太阳在背后,而自己的人影在前面,你就是向西行;如果早晨走路时太阳照在人的脸上,他就是向东行;中午向太阳走就是正南的走向。这样确定方向,早、午、晚时都是可以的。但因季节不同,太阳出没的时间和方向都有变化,如夏季日出日落都偏北,即日出东北方,日落西北方;冬季则偏南。夏季日出在6点以前,日落在6点以后;冬季则日出在6点以后,日落在6点以前。
在白昼任何时间内可以根据太阳和手表或怀表(机械表)来确定方向。把表平放在手掌上,使时针对着太阳(竖一直棍使影子与时针重合),然后把表上的时针和表盘上的12字之间组成的角二等分,角的平分线就是表示南北方向的线。太阳在中午已经走过的或是将到的那一面是南方。
(二)日影竿法确定南北方向
选择一处空旷平坦的地方,在地面上竖直插一根竹竿。以竿基为圆心,一定长度(稍小于上午开始观测时竹竿的影长)为半径,在竹竿的北面画一个大圆弧。画好后注意观察,开始时竹竿影长大于圆弧半径,竿影顶端在圆弧以外;太阳不断升高,竿影渐渐缩短,当竿影长度等于圆弧半径,即竿影端点恰恰落在圆弧上时,在弧线上记下那一点甲。竿影继续缩短,正午最短,正午过后,竿影又逐渐变长,但竿影端点长时间仍在圆弧以内;当竿影端点又恰恰落到弧线上时,再记下这一点乙。连接甲乙。过竿基作甲乙连线的垂直平分线,交甲乙连线于丙,竿基到丙的方向就是南北方向。
为了做得更精细,用同样方法,将一张坐标纸水平放置在平台上,并固定好。坐标纸上预先画好几个同心圆,最外圈大圆直径15—20厘米。将一枚长铁针垂直立在圆心。上午10~11点之间作一次观测,当针影的尖端与极坐标上某个圆圈相接时,将这个位置记下为A点。下午1~2之间再作一次观测,当针影的尖端与标有A点的圆圈再一次相接时,将这个点记作B点。然后,用直尺连接AB两点,AB线的方向就是正东西方向;由B指向A的方向为正西,由A指向B的方向为正东。把AB两点分别与圆心O作联线,然后作∠AOB的平分线,为OC,OC线的方向就是正南北方向。由C点到O点的方向为正南,由O点到C点的方向为正北。为了画图方便,也可以在平滑的图板上进行。但都要注意,平板或坐标纸要固定在地平面上,不能移动。为了生产或生活的经常需要,也可以利用固定的地物或专门设置固定的标记,指示当地南北方向。
(三)用圭表定方向
同日影竿法定向的道理一样,也可以用圭表定向。圭表是中国最古老、最简单的一种天文仪器。圭表包括两个组成部分:一为直立在平地上的标竿或石柱,叫做表;一为正南北方向平放的尺,叫做圭。圭和表互相垂直,组成圭表,有的古籍上也称“土圭”。
用一根表投出的日影方向和长度以测定真太阳时的仪器,叫做日晷。“晷”字的古义就是太阳的影子。日晷的部件包括一根表(称为晷针)和刻有时刻线的晷面。日中时,表影指向正北的瞬时为正午,即当地真太阳时12时正,这时日影(最短)的方向就是南北方向。日晷还可以测定时刻、方位、节气等等。日晷的形式有多种,其中有一种赤道式日晷,构造原理是以光滑的圆板为晷面,在晷面上每隔15°刻一条线,将晷面分为24等分,每分代表一小时。晷针通过圆心垂直于晷面,使晷针倾斜的角度等于当地纬度,即晷针指向天北极,再安在支座上。安装时,必须把晷面上的0—12时的刻线,与早已测好的南北方向线重合。根据晷针的影子在刻度上的位置就可定出相应的时刻。
(四)看星定向
看星定向,就是通过星星在天上的位置变化来辨清方向。学会了看星定向,当你在黑夜中赶路,或来到一个陌生地方,就不会迷失方向了。
晴天的夜晚,仰望星空,满天星斗。我们可以先找到明亮的北斗星,通过北斗星口边上的天璇、天枢,可以找到北极星。具体办法是:在天璇、天枢(大熊座β、α)联线方向延长两星之间距离的5倍远处,就能看到天北极附近的北极星。北极星是小熊座第一亮星,周围没有比它明亮的星,很容易找到。因为地球的自转,看起来所有的星都在围绕北极星运动。在秋、冬季的夜晚或我国南方低纬度地区,北斗七星的位置常常很低,由于地平线附近树木和房屋建筑的遮挡,加上城市灯光的干扰,北斗七星常常看不清,给我们寻找北极星带来不便。这时候可以借助于仙后星座来找北极星,此时仙后座正在天顶附近。仙后座的形状象英文字母W,是由5颗亮星所组成的,它是一个著名的星座。用仙后星座找北极星的办法是:把仙后座最亮的一颗星和它附近的一颗小星(K)用假想线联结起来,并向小星方向延伸假想线距离的4倍远,就能找到北极星。北极星的方向就是北方。
除了北极星,其它的星星也能确定方向。夏天,南天的天蝎星座很引人注目。天蝎座最亮的星α,叫心宿二,颜色火红,又名“大火”。古书《尧典》记有“日永星火,以正仲夏”。就是说心宿二傍晚出现在南方时,正是仲夏时节。反过来说,夏天我们找到了心宿二,也就找到了南方。夏夜,心宿二位于南天黄道附近,已成为夏夜星空的标志。
用月亮和金星也可判别方向。仔细观察就会发现,黄昏时的峨眉月位于西方天空,上弦月位于南方,满月位于东方。满月就是“望”,日、月相距180°,当然是太阳西落,满月东升,一轮明月,半夜在正南方,旭日东升,明月又西落了。而在黎明时定向,就会看到残月在东方,如果是下弦月就在南方,是满月当然就位于西方了。不论峨眉月和残月,还是上、下弦月和凸月,都是月光明亮部分朝向太阳方向。金星是天空中除月亮以外最亮的星,是一颗大行星。“东有启明,西有长庚”,启明和长庚都是指金星。因为金星是地内行星,距太阳很近,不离左右,黎明时出(启明,为晨星),金星就位于东方的天空(太阳的西面);傍晚时分(昏星),金星就位于西方天空(太阳的东面)。金星的高度较低,从来不会在南方高空出现。根据月亮和金星定向只能适用于早、晚。
本文标题:天象观测的内容和方法(4)
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