對(duì)時(shí)差計(jì)算方法的探討

劉明成

在高中地理教材地球運(yùn)動(dòng)的地理意義這部分內(nèi)容中，教材提出了地方時(shí)差異問題，但由此而產(chǎn)生的時(shí)差計(jì)算方法和計(jì)算中一系列細(xì)節(jié)問題的具體處理教材中沒有統(tǒng)一，由此出現(xiàn)了各種時(shí)差計(jì)算方法，筆者在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)其進(jìn)行了研究，根據(jù)地方時(shí)分布規(guī)律總結(jié)了一種時(shí)差計(jì)算方法，在計(jì)算地方時(shí)和計(jì)算經(jīng)度的過(guò)程中不必多方位考慮東西經(jīng)的差異，東西向的差異和過(guò)180相差一天的時(shí)間變化，從而避免了多次正負(fù)號(hào)的選擇使用，而只須把握經(jīng)度與地方時(shí)的大小對(duì)應(yīng)且其對(duì)應(yīng)的差相等的關(guān)系即可方便地計(jì)算地方時(shí)和確定經(jīng)度位置，這種方法稱之為值差對(duì)等法。

一、理論基礎(chǔ)

如上圖以北極為中心的經(jīng)度、時(shí)區(qū)、時(shí)間，對(duì)應(yīng)分布關(guān)系圖，若把西經(jīng)度視為負(fù)數(shù)，西時(shí)區(qū)也為負(fù)數(shù)則經(jīng)度、時(shí)區(qū)、時(shí)間之間存在內(nèi)在的對(duì)應(yīng)排序規(guī)律：

1.各要素的排序具有同向性

即各要素的值均沿地球自轉(zhuǎn)方向由小到大均勻排序

2.各要素一周期內(nèi)的值都均勻分布在一圓周上

即經(jīng)度360°。24個(gè)時(shí)區(qū)，連續(xù)的24個(gè)小時(shí)，都剛好均勻分布在一個(gè)完整的圓周上。

3.各不同要素的值在同一個(gè)圓周上有大小一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系

即某一時(shí)刻一條經(jīng)線有且僅有一個(gè)確定的時(shí)間，且經(jīng)度值越大對(duì)應(yīng)的時(shí)間值也越大，經(jīng)度值越小其對(duì)應(yīng)的時(shí)間值也越小。

注：①時(shí)間值指帶年月日的時(shí)間值 例9月10日23時(shí)小于9月11日5時(shí)

②180°經(jīng)線可視為±180°，西12區(qū)為-180°，東12區(qū)為180°

4.任意兩地間各要素的值差換算相等。

經(jīng)度差與時(shí)間差的換算關(guān)系為15°/小時(shí)、1°/4分鐘、1′/4秒鐘

二、值差對(duì)等算式的提出

根據(jù)經(jīng)度與地方時(shí)大小一一對(duì)應(yīng)排序的特點(diǎn)可引入對(duì)等算式：

A經(jīng)度??????????????? B經(jīng)度

A地方時(shí)????????????? B地方時(shí)

或

????? A時(shí)區(qū)??????????????? B時(shí)區(qū)

????? A區(qū)時(shí)??????????????? B區(qū)時(shí)

則在對(duì)等算式中有以下關(guān)系;若A經(jīng)度大于B經(jīng)度，則A地方時(shí)大于B地方時(shí)，且AB間的經(jīng)度差與AB間的時(shí)間差換算值相等。因此在對(duì)等算式中任意知道三個(gè)要素就可利用嚴(yán)格的大小對(duì)應(yīng)的關(guān)系計(jì)算出未知項(xiàng)。但計(jì)算中有一些具體問題需要解決，討論如下：

三、公式的使用

1.求值差

若已知兩地經(jīng)度，則經(jīng)度差=

換算為時(shí)間差=經(jīng)度差×4分鐘/度（或1小時(shí)/15°，4秒/分）

同理若已知兩地時(shí)間，可用時(shí)間差計(jì)算經(jīng)度差

注：在具體計(jì)算中時(shí)間差與經(jīng)度差都保持正數(shù)，使計(jì)算簡(jiǎn)化。

2.求未知量

計(jì)算出值差后，再根據(jù)大小對(duì)應(yīng)的關(guān)系判定未知量在關(guān)系式中是相對(duì)較大的量還是較小的量，若未知量在對(duì)應(yīng)關(guān)系中是較大的量，則用已知量加上值差，若未知量在對(duì)應(yīng)關(guān)系中是較小的量則用已知量減去值差，就求出了未知量。

3.計(jì)算最終結(jié)果出現(xiàn)異常值時(shí)的處理

在對(duì)等算式中計(jì)算為純數(shù)學(xué)計(jì)算，沒有考慮時(shí)間和經(jīng)度的值域，因此計(jì)算結(jié)果可能出現(xiàn)異常值：若計(jì)算結(jié)果是經(jīng)度，值在-180°到180°之間為正常值，負(fù)數(shù)為西經(jīng)度，正數(shù)為東經(jīng)度，如果計(jì)算結(jié)果小于-180°或大于180°為異常值應(yīng)加以處理，若計(jì)算結(jié)果小于-180°可直接加上360°，若大于180°可直接減去360°;以使計(jì)算結(jié)果保持正常值。（因?yàn)樵诘厍蛏辖?jīng)度加360°相當(dāng)于向東繞地球一周，減360°相當(dāng)于向西繞地球一周，在地球上向東向西繞一周又回到原地，經(jīng)度位置不變）。

例：計(jì)算結(jié)果=-165°-60°=-225°小于-180°應(yīng)處理為 -225°+360°=135°即東經(jīng)135°為正確結(jié)果。

計(jì)算結(jié)果=120°+90°=210°大于180°應(yīng)處理為210°-360°=-150°即西經(jīng)150°為正確結(jié)果。

若計(jì)算結(jié)果是時(shí)間，應(yīng)在0-24之間，若出現(xiàn)大于24小時(shí)或小于0小時(shí)則在年月日上作進(jìn)退位處理。

常見類型示例：

1、已知經(jīng)度計(jì)算時(shí)間

例：春分日落時(shí)我國(guó)一艘輪船在西經(jīng)40°附近海域發(fā)生事故，此時(shí)北京時(shí)間是：

據(jù)題意可列對(duì)等算式：西經(jīng)40°記為-40°，北京時(shí)間為120°E地方時(shí)

- 40°???????????? 120°

3.21.18：00????????? ？=

解：兩地經(jīng)度差=120°-（- 40°）=160°

換算為時(shí)間差為10小時(shí)40分

在對(duì)等算式中120°>- 40°所以未知量在對(duì)應(yīng)關(guān)系中為較大的量應(yīng)加上值差

故？=3.21.18：00+10小時(shí)40分=3.22.4：40

由上述事例可知，在時(shí)差計(jì)算中根據(jù)各地經(jīng)度位置計(jì)算其地方時(shí)，即可直接根據(jù)經(jīng)度的大小利用值差對(duì)應(yīng)相等的原則計(jì)算出對(duì)應(yīng)的地方時(shí)。已知完整的日期時(shí)刻，也可直接利用時(shí)間差根據(jù)值差對(duì)應(yīng)相等的原則計(jì)算出對(duì)應(yīng)的經(jīng)度;只知時(shí)刻不知日期而不能確定時(shí)間大小的情況下，可任意假設(shè)日期為相鄰的日期或同一日期，仍能可以利用值差對(duì)應(yīng)相等的原則計(jì)算出對(duì)應(yīng)的經(jīng)度。因此在時(shí)差計(jì)算中避開了東西經(jīng)差異的處理，避開了向東向西加減的處理，避開了過(guò)180°經(jīng)線變化的處理，使計(jì)算法則更統(tǒng)一、更簡(jiǎn)單，在實(shí)際應(yīng)用中使用起來(lái)更方便，有利于降低其知識(shí)把握的難度，提高學(xué)習(xí)的效率。