南回归线 :太阳直射点回归到最南时的纬线

更新时间:2023-11-14 15:07

南回归线(Tropic of Capricorn),是太阳直射点回归运动时移到最南时所在的纬线,其纬度数值与黄赤交角的数值相同,大约在23°26′S。南回归线在地球表面长36787.6千米,穿越了10个国家和地区。

南回归线是热带与南温带的分界线,也是二十四节气中冬至的确定依据。太阳直射南回归线时,北半球白昼最短、夜晚最长,此后白昼逐渐增长,标志着季节转换的开始。同时,南回归线也是古代文明制定历法的重要依据之一。

命名

英文名称

南回归线的英文名起源于两千多年前,占星学家观测到北半球东至日位置正处在天空中黄道十二宫的摩羯宫(Capricorn)方位,故称“摩羯座的热带(Tropic of Capricorn)”。但由于地轴进动现象(地轴自转线以25800年为一周期缓慢摇摆),南回归线已移动到射手座的位置。

中文名称

南回归线在中国古称“外衡”,这一说法源于七衡六间图。七衡六间图是中国古代盖天说中对太阳周年运动的一种描述形式。首见于《周髀算经》中。它将太阳的周日视运动轨道设想为七条同心圆轨道,从内到外分别称为一衡、二衡直至七衡,七衡即南回归线。

概念界定

定义

南回归线,即南纬23°26'的纬线,同时也作为热带和南温带的分界线。是太阳能够垂直照射的最南纬线,也是一年内太阳在地球上的直射点能达到的最南点所在的纬线。当太阳直射南回归线时,北半球为冬至日(12月22日前后)。自北向南移动到此,然后转而自南向北移动。此时,北半球昼短夜长,极夜范围大;南半球则相反。

相关定义

地理意义

天文特殊纬线

12月22日冬至日,太阳光直射点从赤道南移至南回归线(南纬23°26),北半球昼短夜长,气温逐渐降低,极夜范围大:南半球则相反。昼长夜短,气温逐渐升高。当太阳直射南回归线时,此时的南极圈以南直至南极,太阳终日不落,出现永昼(极昼);北极圈以北直至北极,则处于极夜状态。

温度带分界线

黄赤交角的存在及地球公转运动,使太阳直射点在南北回归线间来回移动,人们根据地球表面热量差异划分了五个温度带。南北回归线之间是全球唯一一年两次接受太阳直射的区域,形成热带北极圈以北和南极圈以南获得太阳热量最低,被称为寒带极圈与回归线之间的区域获得太阳热量比热带少、比寒带多,叫做温带。因此,南回归线是热带与南温带的分界线。

纬度值变化

黄赤交角(地球自转产生的赤道面与地球公转产生的黄道面之间的夹角)决定了太阳直射点回归运动的范围,即回归线的纬度值。由于黄道面位置的不断变化,黄赤交角也存在缓慢变化,其范围在22°00′至24°30′之间,变化周期约为4.1×104年。目前黄赤交角正在以每年0.47’’的速度减小。而南回归线在以同样的速度(或者每年15米)逐渐向北移动,截止2020年11月,南回归线的纬度位于赤道以南23°26′11.3“(或23.43648°)。

穿越地区

地标

非洲

在非洲的纳米比亚的等国设有南回归线相关的路牌和纪念碑,其中包括马达加斯加和纳米比亚的南回归线标牌、博茨瓦纳和南非克鲁格国家公园南回归线纪念碑。

澳大利亚

澳大利亚境内多地设有南回归线相关的标牌和纪念碑,其中包括昆士兰州罗克汉普顿路边的南回归线纪念碑和迪亚曼蒂纳发展路上的南回归线路标;西澳大利亚州的南回归线路标以及爱丽丝泉北领地的南回归线纪念碑。

南美

南美智利的安托法加斯塔以北的纪念碑、阿根廷胡胡伊省的日晷,也是为了纪念南回归线穿过城市。

相关研究

天文学研究

太极图

太极图是古人立杆测日影所得实测图,反映了日地体系关系,反映了太阳周年、周日的运动规律。阴阳源于太阳,向太阳为阳,背太阳为阴,太阳从南回归线向北运动到北回归线形成的春夏为阳,从北回归线向南运动到南回归线形成的秋冬为阴,是太阳运动产生了阴阳的各种变化。

历法系统

古代文明在观测太阳的运动过程中,逐渐认识到南回归线和北回归线的存在,并根据这些天文现象制定了各自的历法系统。例如,古埃及人通过观察尼罗河的水位变化,与太阳的运动相对应,制定了世界上最早的太阳历。同样,巴比伦人、中原地区人和玛雅人等文明也都有自己独特的历法,这些历法都充分考虑了太阳在南回归线和北回归线之间的运动规律。

在这些历法系统中,南回归线的位置是制定历法的重要依据之一。通过观测太阳在南回归线附近的运动轨迹,古代天文学家能够精确地计算出冬至和夏至的日期,进而确定一年的长度和季节的更替。

其中十月太阳历,源于远古人的立杆测影,测影的方法通行用八尺表杆在夏至日为一年测影之始;也通行用圆盘测日影。圆盘周长360度,太阳日行1度,圆盘的转一度,一年转360度,即一个回归年。一个回归年的长度为365.25度。当太阳北回归线往南运动,圆盘转到180度时,太阳还没有运行到南回归线上,长度还差2.625天,所以古人就把这等待的2天(2.625天去小数,只取整数)作为冬至的过年日,叫做小年夜。同样的道理,当太阳由南回归线往北运动时圆盘转到180度时,也需要等待夏至尚缺3.25天,所以古人以3天作为夏至年的过年日。这样,一年的实际天数就是360天加过小年的2天和过大年的3天,共365天。余数实行四年一闰。

气候学研究

二十四节气

二十四节气是中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践,被国际气象学界誉为“中国的第五大发明”,并在2016年被正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作目录。

太阳直射南回归线时,北半球白天时长达到一年中的最小值,这一天是北半球的冬至日。冬至日这一天北极圈及其以北地区会出现极夜现象。相反,当太阳直射北回归线时,是北半球的夏至,此时北极圈及其以北地区则会出现极昼现象。春分秋分是太阳直射赤道的时候。冬至、夏至、春分、秋分在天文上有明显特点,是最早被测出的四个节气。它们标志着寒暑的更替,将一年均分为四个部分,每部分大约九十一天。但九十一天的时段太长,无法细致地反映气候和农时的变化。因此,人们需要更精细的时间划分。经过长时间的研究和实践,古人最终决定将一年平均分为二十四份,每个节气大约持续十五天,从而更好地适应气候和农时的需求。

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