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一、以北半球为例

(一)选取23°26′N～66°34′N之间的任意一点为研究对象，O点为观测者所在点，A、B、C、D所在的平面为观测者所在的地平面，方向与生活中的实际方向相同：A为正东、B为正南、C为正西、D为正北，如图1所示。

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粗线AC弧为观测地(O点所在地)当日的太阳视运动轨迹，A点为日出、C点为日落，两者的太阳高度角均为0°。AC弧上除A、C点外的各点太阳高度角均大于0°。太阳视运动轨迹，是在地球自转过程中(以太阳为参照物)观测地被太阳照射的时间的反映，也即是当地经历的白昼时间──昼长。那么太阳视运动轨迹AC弧的度数和O地所在昼夜弧中的昼弧度数相当。为了观测、研究方便，我们把太阳视运动轨迹AC弧投影到观测点所在的地平面上，这样太阳视运动轨迹AC弧投影在地平面上弧线ABC弧就相当于当地的昼长，因此我们可以把ABC弧作为观测地的昼弧使用，ADC弧则可以相当于当地的夜弧。B为昼弧中点，太阳高度角最大，时间为当地时间12时;C为夜弧中点时间为当地时间24时(或0时)。同理，A为6时、C为18时。如图2所示：这样我们就把时间、方位、昼夜弧长都整合到要研究的观测地平面中，以方便我们的观测和讨论。下面以北半球为例从春秋分(昼夜等长)、夏至或夏季(昼长夜短)、冬至或冬季(昼短夜长)三个方面进行讨论。

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