赤道是一條圍繞著天體中心部分的假想線。在地球,赤道的緯度為0°,是地球上最長的緯線,將地球分為北半球和南半球,其以北是北半球,以南是南半球。赤道到兩個極點的距離相等,并且與地球的軸相垂直,形成一個平面。地球赤道的位置相對固定但會移動,半徑約為6,378千米(大約是地球半徑的1/4),周長約為40,075千米,約為本初經線長度的二倍。赤道的自轉速度較快,約為1670千米/小時。
“黃赤交角”是指赤道面與地球公轉軌道面的交角,使太陽直射點在地球南北緯23°26′之間往返移動的周年變化,從而引起正午太陽高度角的季節變化和晝夜長短的季節變化,由于黃赤交角的存在,太陽在赤道附近每年兩次直射,即春分和秋分時節。此外,赤道地區的日出和日落時間幾乎相等,晝夜時間基本上持續相等長,該地區接收到的太陽輻射相對均勻,所以季節變化相對較小,而距離赤道越遠的地方,季節變化越明顯。赤道地區氣候主要屬于熱帶氣候,具有高溫和季節變化不明顯的特點。
赤道穿過太平洋、大西洋和印度洋,經過南美洲、非洲等地區。在南美洲,赤道橫穿了厄瓜多爾、哥倫比亞和巴西等國家;在非洲,赤道經過了加蓬、剛果、烏干達和肯尼亞等國家。全球還有許多赤道紀念碑和標志物,包括卡拉卡利的世界中央紀念碑和巴西的馬卡帕紀念碑等。由于赤道處地球自轉切向速度最大,在赤道附近發射航天器所需的燃料更少,從而能夠節約發射成本,成為航天發射中心的理想選址。
命名
赤道的名字源于古代希臘人的名詞“quator”,意思是“使平均值相等的線”。另一個來自拉丁語的名稱是“aequalis”,意思是“相等的”。這個名字原本指的是一個數學中的概念,但隨著時間的推移,這個名字被用來指代地球上的那條大圓線。
定義
赤道一條圍繞著天體中心部分的假想線。在地球,赤道的緯度為0°,是地球上最長的緯線,將地球分為北半球和南半球,其以北是北半球,以南是南半球。根據空間幾何的概念,赤道到兩個極點的距離相等,且與地球的軸相垂直,形成一個平面。赤道的緯度被定義為0°,與兩條極圈及兩條回歸線——北回歸線和南回歸線組成地球表面五條重要的緯線,而赤道又是其中唯一一個大圓。
地球赤道具有許多重要的地理學意義和特性。首先,赤道地區相對于其他地區來說,受到太陽直射的影響更強烈。這導致赤道地區的氣溫通常較高,使其成為一個炎熱的地帶。其次,由于赤道地區接收到的太陽輻射相對均勻,季節變化相對較小,該地區的溫度變化不會像距離赤道較遠的地方那樣劇烈,而隨著距離赤道越遠,季節變化也越明顯。此外,赤道上的磁場線與地球表面呈垂直狀態,而在赤道以外的地方則傾斜。這一特點對地球物理學和導航系統至關重要,因為它影響了磁力計和指南針的準確性。
測量
位置
赤道的位置不是固定的。真正的赤道平面應垂直于地軸,地軸相當穩定,但也有每年15米(49英尺)的極移,導致赤道也同時移動,對地球的氣候和季節產生一定影響。
長度
由于地球的海平面(大地水準面)的不規則性,精確確定赤道的長度并非易事。同時,由于赤道位于地球的中部且緯度變化較小,無法利用緯度差異來測量赤道的長度。相比之下,本初經線位于地球表面的一條經線上,縱向跨度較大,使得測量其長度相對容易一些,赤道長度約為本初子午線長度的二倍。在兩種廣泛應用的大地測量學標準中,赤道被建模為一個以米為單位半徑整數的圓。1976年,國際天文學聯合會確認了赤道半徑為6,378.140千米(3,963英里),而后來的國際大地測量學與地球物理學聯合會將其進一步精確到6,378.137千米(3,963英里),這個數值也被WGS84(坐標系統)采用。然而,更近期的IAU-2000(歲差章動模型)保留了IAU-1976(歲差章動模型)使用的舊數值。假設赤道是一個完美的圓,那么它的周長應該是設定半徑的2π倍。
盡管地球在赤道處微微隆起,其“平均”直徑為12,750千米(7,922英里),但赤道的直徑比極地直徑長約43千米(27英里)。
海拔
赤道的最高點位于厄瓜多爾卡揚貝火山的南坡,坐標為0°0′0″N,77°59′31″W,并且海拔達到4,690米(15,387英尺)。這個位置略高于雪線,是赤道上唯一被雪覆蓋的地方。與珠穆朗瑪峰地區相比,赤道地區的雪線平均高度要低約1,000米(3,280英尺),而比地球上其他地方的最高雪線,如位于南回歸線附近的尤耶亞科山則低約2,000米(6,560英尺)。
經過地區
赤道經過的山脈:安第斯山脈
赤道經過的島嶼(群島):巴圖群島、蘇門答臘島、加里曼丹島、蘇拉威西島、哈馬黑拉島、馬爾代夫、吉爾伯特群島、萊恩群島
赤道在太平洋上形成了一個巨大的洋流系統。南赤道洋流和北赤道洋流在太平洋中相遇,并向西流動。赤道也穿過了大西洋。在大西洋中,南赤道洋流和北赤道洋流同樣向西流動,并在赤道附近融合成為一個強大的洋流系統。這些洋流的運動對于海洋環流至關重要,它們不僅影響著大西洋沿岸地區的氣候和溫度分布和太平洋的海洋循環,還對全球氣候系統產生影響。赤道附近的印度洋區域被廣泛認為是季風系統的重要組成部分,季風風向和強度變化也會影響著該地區的洋流運動。
在赤道上,還存在著赤道逆流。赤道逆流發生在信風帶之間的最低風壓帶內,它是向東流動的洋流。海洋表層的水流沿著赤道逆流方向移動,與南北赤道洋流形成了一個閉環。除了表面洋流,赤道下方還有赤道潛流。這是指赤道表層海水之下向東流動的洋流。由于深海中的水體具有較高的鹽度和密度,赤道潛流往往向東下沉,并在高緯度地區再次上升。
赤道穿過的河流、湖泊:剛果河、奧果韋河、朱巴河、維多利亞湖、亞馬孫河、卡普阿斯河
赤道經過的海峽:赤道海峽、明打威海峽、望加錫海峽
赤道氣候:赤道附近的氣溫變化相對較小,年平均氣溫較高,但南美洲和非洲的高山地區除外。赤道地區通常被劃分為兩個季節:雨季和旱季。許多熱帶地區緊靠海洋或終年多雨。
赤道穿過的地區主要為以下氣候類型:
赤道附近南、北緯5°間,太陽終年近乎直射,這是地表年平均氣溫最高地帶。氣溫高,地面氣壓降低,產生赤道低壓帶(Equatorial Low)。由副熱帶高氣壓帶向赤道低壓輻合的信風,加強空氣垂直運動,但此上升氣流地面不感覺有風,因此又稱為赤道無風帶。
相關文化
赤道不僅在人類歷史和文化中具有重要意義,而且是南北文化相融合的交匯點,也是人類文明的發源地之一。赤道地區的原住民擁有獨特的文化和傳統,包括瑪雅文化、印第安文化、非洲部落文化等。這些文化豐富多樣,為我們提供了深入了解人類演化和社會發展的機會。此外,赤道還是人類探索和發現新世界的重要地區。歷史上,克里斯托弗·哥倫布的航海以及馬加蘭的探險都曾經在赤道地區進行。這些探險開啟了人類對未知領域的探索,并為世界帶來了新的文化、貿易和科學知識。赤道地區因其獨特的地理位置和歷史背景,扮演著連接各個文明和推動人類進步的重要角色。
紀念儀式
特定的海軍,如英國皇家海軍和美國海軍,有著一項傳統,通常當軍艦穿過赤道時,按慣例要舉行通過赤道儀式,艦上升起一面黑色底上畫著白色骷髏的旗幟,這是傳統的“海盜旗“。而南中國海的南界是婆羅洲北岸的西南角,處于南緯3度,美國軍艦懸掛骷髏旗行進實際上是在表示本艦正跨越赤道。在美國航母通過赤道時,老水手會在軍艦上升起印有白色骷髏頭的“海盜旗”,并宣布軍艦由海神尼普頓和他的追隨者接管。老水手們會穿上海盜的服裝來“整治”新兵,從早晨開始,新兵們會穿上旅游鞋、短褲和白衣服,排隊進入機庫,等著老兵們收拾。在所有關卡過完后,會由船員打扮成的海神,為新兵們每人都頒發一張硬漢(Shellback)的證書。
除了海軍,一些民用遠洋客輪和旅游船也會舉行較為溫和的跨線儀式,通常以尼普頓海神為特色,旨在娛樂乘客。這些儀式可能包括cosplay、音樂表演、舞蹈和慶祝活動,為乘客帶來愉快的體驗和回憶。
此外,一些航空公司在飛越赤道時也會向乘客頒發證書,以作為他們的特別紀念。這些證書標志著乘客完成了一個獨特的航班,跨越了赤道,成為其中一小部分人的特殊經歷。
紀念碑
厄瓜多爾的基多是世界上唯一建在赤道上的首都,因此被稱為“赤道首都”。這里有著最知名的赤道紀念碑。在1736年5月29日,法國和西班牙的地理測量觀測組來到這里,并經過歷時3年的測量,證實了該地緯度為0°,于是,在1740年修建了一個簡易的赤道紀念碑。而在1744年,又在基多北部24千米處的加拉加利鎮(海拔2480米)修建了一座舉世聞名的赤道紀念碑,緯度為0°。這座紅色花崗巖建筑高約10米,頂部是一個石刻的地球儀,腰部有一條白色赤道線標示赤道,將地球儀分為南北兩個部分。碑上還刻有西班牙文的字樣:“這里是地球的中心。”
相關記載
1.《地理學概論》:埃拉托斯特尼計算出地球的周長,即赤道的長度。
2.《漢書·天文志》:“立春、春分,東從青道……立夏、夏至,南從赤道。”
3.《后漢書·律歷志下》“黃道去極”。劉昭注引漢張衡《渾儀》:“赤道橫帶渾天之腹,去極九十一度十六分之五。”
4.《書·洪范》“日月之行,則有冬有夏。”唐孔穎達疏:“正當天之中央、南北二極中等之處謂之赤道,去南北極各九十一度。”
5.《六月望月食》詩:“未月黃厄,妖遮赤道行。”
6.《天論》:亞里士多德進行了赤道周長的首次測算,并得出超過6萬千米的一個數字,與實際數值相差很遠,但數量級是正確的。
科學研究
科里奧利力
科里奧利力在地表的分力與緯度的正弦成正比,赤道處緯度為零,因而在赤道地表附近運動的物體不受該分力(即地轉偏向力)作用。具體表現如,氣流在赤道附近運動時不產生偏轉趨勢,而從南北緯30度附近的副熱帶高壓帶沉降的氣流向熱帶輻合帶流動時,則受地轉偏向力而導致風向偏東,形成東北和東南信風;赤道附近的河流也因此不會出現向某一側沖刷特別嚴重,如北半球的右岸、南半球的左岸多峭壁的情況。
在赤道以外的地表任何一處放置的擺均會因擺面與地球自轉角速度方向存在夾角而產生與地球自轉反向的扭矩,從而使擺面發生轉動。這就是傅科擺的原理。傅科擺的轉動周期等于地球自轉周期(即一個恒星日)與緯度正弦之比,故所處緯度越高,傅科擺轉動越快,周期也便越短,在地球兩極處,周期達到最小值,與地球自轉周期相等。而位于赤道的傅科擺由于與地轉方向無夾角,不會產生該扭矩,故不發生轉動,即周期是無窮大。
黃赤交角
黃赤交角,是指地球公轉軌道面(黃道面)與赤道面(天赤道面)的交角,也稱為太陽赤緯角或黃赤大距。地球繞太陽公轉的黃赤交角約為23°26'。黃赤交角的存在,具有重要的天文和地理意義,它是地球上四季變化和五帶區分的根本原因。由于黃赤交角的存在,造成太陽直射點在地球南北緯23°26′之間往返移動的周年變化,從而引起正午太陽高度角的季節變化和晝夜長短的季節變化,造成了地球上黃赤交角及各地獲得太陽能量多少的季節變化,于是形成四季的更替。假如黃赤夾角為0度,太陽永遠直射赤道,北半球緯度比較高的地方會因為熱量不足而無法成熟,農作物耕種界線會往南移。
天赤道
天赤道是指赤道平面與天球相截所得的大圓。天赤道把天球等分為北天半球和南天半球。天球上假想的一個垂直于地球的自轉軸的大圈,與地球赤道位于同一平面,也可以說是垂直于地球地軸把天球平分成南北兩半的大圓,理論上有無限長的半徑。
當太陽光照射在天赤道上時,白晝和黑夜到處都相等,因此天赤道也被稱為晝夜中分線或晝夜平分圓;那時北半球和南半球都處于春分或者秋分。一年當中,太陽有兩次機會處于天赤道上。只要把地球赤道不斷向外擴大,一直延伸到無限大,這個無限的圓就是天赤道。相對于黃道面,天赤道傾斜23.5o,是地軸傾斜的結果。當太陽在天赤道上時,白晝和黑夜到處都相等,因此天赤道也被稱為晝夜中分線或晝夜平分圓;那時北半球和南半球都處于春分或者秋分。
航天發射
由于赤道處地球自轉切向速度最大,甚至比音速還要快(約465米/秒),這使得在赤道附近發射航天器所需的燃料更少,從而能夠節約發射成本,成為航天發射中心的理想選址。然而,這一優勢僅適用于向東、東南及東北方向發射。
目前在赤道附近存在幾個重要的航天發射中心。巴西擁有阿爾坎貝拉發射場,位于南緯2.3°。該發射場被廣泛用于向東方發射航天器,利用赤道的自轉速度優勢。
另一個位于肯尼亞的航天發射平臺是意大利的圣馬科發射平臺,位于南緯2.9°。該發射平臺也充分利用了赤道附近的地理條件,用于發射航天器和衛星。
此外,法國在南美洲的圭亞那合作共和國設有圭亞那太空中心,位于北緯5.2°。該發射中心是歐洲航天局的主要基地之一,也受益于靠近赤道的位置。
參考資料 >
赤道.術語在線.2023-09-11
衛星地圖.世界地圖.2023-10-07
美軍宙斯盾艦掛海盜旗出沒南海是儀式并非挑釁.環球時報.2023-09-14