對時差計算方法的探討

劉明成

在高中地理教材地球運動的地理意義這部分內容中，教材提出了地方時差異問題，但由此而產生的時差計算方法和計算中一系列細節問題的具體處理教材中沒有統一，由此出現了各種時差計算方法，筆者在教學實踐中對其進行了研究，根據地方時分布規律總結了一種時差計算方法，在計算地方時和計算經度的過程中不必多方位考慮東西經的差異，東西向的差異和過180相差一天的時間變化，從而避免了多次正負號的選擇使用，而只須把握經度與地方時的大小對應且其對應的差相等的關系即可方便地計算地方時和確定經度位置，這種方法稱之為值差對等法。

一、理論基礎

如上圖以北極為中心的經度、時區、時間，對應分布關系圖，若把西經度視為負數，西時區也為負數則經度、時區、時間之間存在內在的對應排序規律：

1.各要素的排序具有同向性

即各要素的值均沿地球自轉方向由小到大均勻排序

2.各要素一周期內的值都均勻分布在一圓周上

即經度360°。24個時區，連續的24個小時，都剛好均勻分布在一個完整的圓周上。

3.各不同要素的值在同一個圓周上有大小一一對應的關系

即某一時刻一條經線有且僅有一個確定的時間，且經度值越大對應的時間值也越大，經度值越小其對應的時間值也越小。

注：①時間值指帶年月日的時間值 例9月10日23時小于9月11日5時

②180°經線可視為±180°，西12區為-180°，東12區為180°

4.任意兩地間各要素的值差換算相等。

經度差與時間差的換算關系為15°/小時、1°/4分鐘、1′/4秒鐘

二、值差對等算式的提出

根據經度與地方時大小一一對應排序的特點可引入對等算式：

A經度??????????????? B經度

A地方時????????????? B地方時

或

????? A時區??????????????? B時區

????? A區時??????????????? B區時

則在對等算式中有以下關系;若A經度大于B經度，則A地方時大于B地方時，且AB間的經度差與AB間的時間差換算值相等。因此在對等算式中任意知道三個要素就可利用嚴格的大小對應的關系計算出未知項。但計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

若已知兩地經度，則經度差=

換算為時間差=經度差×4分鐘/度（或1小時/15°，4秒/分）

同理若已知兩地時間，可用時間差計算經度差

注：在具體計算中時間差與經度差都保持正數，使計算簡化。

2.求未知量

計算出值差后，再根據大小對應的關系判定未知量在關系式中是相對較大的量還是較小的量，若未知量在對應關系中是較大的量，則用已知量加上值差，若未知量在對應關系中是較小的量則用已知量減去值差，就求出了未知量。

3.計算最終結果出現異常值時的處理

在對等算式中計算為純數學計算，沒有考慮時間和經度的值域，因此計算結果可能出現異常值：若計算結果是經度，值在-180°到180°之間為正常值，負數為西經度，正數為東經度，如果計算結果小于-180°或大于180°為異常值應加以處理，若計算結果小于-180°可直接加上360°，若大于180°可直接減去360°;以使計算結果保持正常值。（因為在地球上經度加360°相當于向東繞地球一周，減360°相當于向西繞地球一周，在地球上向東向西繞一周又回到原地，經度位置不變）。

例：計算結果=-165°-60°=-225°小于-180°應處理為 -225°+360°=135°即東經135°為正確結果。

計算結果=120°+90°=210°大于180°應處理為210°-360°=-150°即西經150°為正確結果。

若計算結果是時間，應在0-24之間，若出現大于24小時或小于0小時則在年月日上作進退位處理。

常見類型示例：

1、已知經度計算時間

例：春分日落時我國一艘輪船在西經40°附近海域發生事故，此時北京時間是：

據題意可列對等算式：西經40°記為-40°，北京時間為120°E地方時

- 40°???????????? 120°

3.21.18：00????????? ？=

解：兩地經度差=120°-（- 40°）=160°

換算為時間差為10小時40分

在對等算式中120°>- 40°所以未知量在對應關系中為較大的量應加上值差

故？=3.21.18：00+10小時40分=3.22.4：40

由上述事例可知，在時差計算中根據各地經度位置計算其地方時，即可直接根據經度的大小利用值差對應相等的原則計算出對應的地方時。已知完整的日期時刻，也可直接利用時間差根據值差對應相等的原則計算出對應的經度;只知時刻不知日期而不能確定時間大小的情況下，可任意假設日期為相鄰的日期或同一日期，仍能可以利用值差對應相等的原則計算出對應的經度。因此在時差計算中避開了東西經差異的處理，避開了向東向西加減的處理，避開了過180°經線變化的處理，使計算法則更統一、更簡單，在實際應用中使用起來更方便，有利于降低其知識把握的難度，提高學習的效率。