用太陽(yáng)判斷方向

用太陽(yáng)判斷方向不久前，在網(wǎng)上看到一篇關(guān)于特種兵野外生存訓(xùn)練的文章，里面提到一種利用太陽(yáng)判斷方向的方法：用一根直標(biāo)桿，使其與地面垂直，把一塊石子放在標(biāo)桿影子的頂點(diǎn)A處；過(guò)大約10分鐘,標(biāo)桿影子的頂點(diǎn)移動(dòng)到B處時(shí)再放一塊石子，將A、B兩點(diǎn)連成一條直線，這條直線的指向就是西東方向，與AB線垂直的方向是南北方向。通過(guò)搜索，還可以找到另外兩種利用指針式手表對(duì)著太陽(yáng)判定方向的方法：手表水平放置，將時(shí)針指示的（24小時(shí)制）時(shí)間數(shù)減半后的位置朝向太陽(yáng)，表盤(pán)上12點(diǎn)時(shí)刻度所指示的方向就是概略北方。假如現(xiàn)在時(shí)間是16時(shí)，則手表8時(shí)的刻度指向太陽(yáng)，12時(shí)刻度所指的就是北方。即“時(shí)鐘折半對(duì)太陽(yáng)，零點(diǎn)位置指北方”。觀察太陽(yáng)的位置，將手表的時(shí)針（短針）對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)的方向。此時(shí)時(shí)針與手表12點(diǎn)位置構(gòu)成的角取角平分線，角平分線指示的方向就是南方。從搜索結(jié)果來(lái)看，這些方法轉(zhuǎn)載、轉(zhuǎn)貼的很多，流傳甚廣；而在半個(gè)世紀(jì)前的軍體教材里就看到過(guò)這些方法，可謂由來(lái)已久。在進(jìn)一步的思考和研究之后，我發(fā)現(xiàn)，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中存在著不少問(wèn)題，如果使用不當(dāng)，做出的判斷與實(shí)際方向的偏差，足以超出我們可以接受的程度，有必要做詳細(xì)的分析和了解。一.用投影的運(yùn)行軌跡判斷方向（軌跡法）也就是文章開(kāi)頭提到的方法：用一根直標(biāo)桿，使其與地面垂直，把一塊石子放在標(biāo)桿影子的頂點(diǎn)A處；過(guò)大約10分鐘，標(biāo)桿影子的頂點(diǎn)移動(dòng)到B處時(shí)再放一塊石子，將A、B兩點(diǎn)連成一條直線，這條直線的指向就是西東方向，與AB線垂直的方向是南北方向。投影軌跡法的基本原理，就是我們的日常生活經(jīng)驗(yàn)，太陽(yáng)每天東升西落，自東向西運(yùn)行，相應(yīng)的，標(biāo)桿頂端的影子軌跡也就應(yīng)該從西往東走。但實(shí)際上，一年的絕大多數(shù)日子里，桿頂在地面的投影運(yùn)行的軌跡，是一條雙曲線（中國(guó)范圍內(nèi)），而并非一條東西直線，不可能在這條曲線上隨便截取一小段，就是準(zhǔn)確的東西方向，誤差是必定存在的。既然軌跡法的基礎(chǔ)是太陽(yáng)的東升西落，在容易觀察到太陽(yáng)東升西落的低緯度地區(qū)，這個(gè)方法是比較適用的，誤差也小。但在高緯度地區(qū)，就不適用了。一個(gè)極端的例子，在高緯度地區(qū)的夏季，會(huì)有極晝，太陽(yáng)不是東升西落，而是在四周繞圈轉(zhuǎn)，這時(shí)標(biāo)桿頂端在地面的投影是一個(gè)橢圓，而接近極點(diǎn)的地方，投影軌跡甚至接近圓，你不會(huì)認(rèn)為從圓或橢圓上隨意截取一小段，指示的都是東西方向吧？即便不是極晝，誤差也會(huì)大到無(wú)法接受。用軌跡法判斷方向，產(chǎn)生誤差大小的基本規(guī)律是：太陽(yáng)直射緯度越低，誤差越小，直射緯度越高，誤差越大；觀測(cè)者所處緯度越低，誤差越小，緯度越高，誤差越大。以季節(jié)和日期來(lái)說(shuō)，距離春分日或秋分日越近，誤差越小，春秋季誤差小，冬夏季誤差大，尤以冬季誤差最大；以一天內(nèi)的時(shí)間來(lái)說(shuō)，越接近中午12點(diǎn)（地方時(shí)），誤差越

小，越遠(yuǎn)離12點(diǎn)，誤差越大。季節(jié)和日期直接決定著太陽(yáng)直射地球的緯度，是影響軌跡法誤差大小的首要因素。只有在太陽(yáng)直射赤道的日子，即春分日（3月21日）和秋分日（9月23日）這兩天，標(biāo)桿頂端在地面的投影軌跡才基本是一條東西直線，全天任何時(shí)刻用本方法判斷東西方向都是準(zhǔn)確的。只要觀測(cè)時(shí)離春分或秋分日不太遠(yuǎn)，誤差就不會(huì)很大。在一天內(nèi)不同的時(shí)刻（當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)），使用軌跡法測(cè)方向的誤差是不同的，在12點(diǎn)左右用軌跡法，誤差為0，離12點(diǎn)越遠(yuǎn)，誤差越大，盡可能不在早晨或傍晚使用此法。觀測(cè)者緯度也是影響誤差大小的重要因素。緯度越低，越容易看到太陽(yáng)東升西落，判斷東西方向，誤差越小，緯度越高，誤差越大。緯度因素要與季節(jié)因素、時(shí)間因素結(jié)合使用，不要讓那些誤差大的因素同時(shí)起作用，即不要在冬季的早晨或傍晚，在高緯度地區(qū)使用軌跡法，在高緯度地區(qū)，只在春分日或秋分日前后用此法，或者只在中午用此法。下面的圖表列示了在不同緯度不同季節(jié)上午9:00-9:12用投影軌跡法測(cè)定的方位與實(shí)際方位的偏差。度50緯度誤耋大.?。▎挝粸槎?，正值表示測(cè)定的方空旦逆時(shí)■計(jì)偏爰）-23.3i-15.4i度50緯度誤耋大.?。▎挝粸槎?，正值表示測(cè)定的方空旦逆時(shí)■計(jì)偏爰）-23.3i-15.4i-0.7 |9.9I13.8i18.736.6入同第戔及蒲氣9：。3-9：1尊史方位誤差表節(jié)氣立春雨水春分，卜谷雨立夏-夏至冬至m期2月4三2月19日3月21三4月即日5月6二明22日12月22三從表中可以看出，在20緯度以下地區(qū)，即使冬至，誤差也只有19.7度，可以接受，在30緯度，冬至誤差22.8度，也算可以接受，所以緯度30以下的地區(qū)基本全年都可以用軌跡法判斷方位。在40緯度地區(qū)（如北京即北緯40度），冬至誤差達(dá)27.9度，偏大了，一般不宜使用，而春夏秋三季的最大誤差不過(guò)18.2度，可以使用。在50緯度地區(qū)，冬至誤差達(dá)36.6度，立春及立冬前后誤差也達(dá)23.3度，所以最好只在雨水到霜降之間的8個(gè)月里，即2月19日---10月22日之間的8個(gè)月用軌跡法判斷方向。網(wǎng)上說(shuō)投影軌跡法要求用直的標(biāo)桿，且與地面垂直，這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的。因?yàn)槲覀兛吹膬H僅是標(biāo)桿的頂端這個(gè)點(diǎn)在地面的投影，并不看標(biāo)桿本身，桿是直是彎，是不是垂直于地面，又有什么關(guān)系？再設(shè)想一下，我們把一根彎曲的樹(shù)枝斜插地面，從樹(shù)枝的頂端向地面吊一根垂線，我們以這根垂線做標(biāo)桿，顯然完全符合要求。那么垂線標(biāo)桿的頂端，與彎曲樹(shù)枝的頂端，其實(shí)是同一個(gè)點(diǎn)，吊不吊垂線，頂端都是那個(gè)點(diǎn)。所以，只要是空中一個(gè)確定的點(diǎn)，不管是枝頭，樹(shù)梢，還是扎在樹(shù)干上的刀柄，或是其他什么東西，只要這點(diǎn)在地面的投影清晰可辨，都可以從其運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)判斷方向，無(wú)需什么標(biāo)桿。有時(shí)候，我們迷失方向的地方，連樹(shù)木或樹(shù)枝也沒(méi)有，比如荒漠，又該怎么辦？這時(shí)如果身上有一根長(zhǎng)點(diǎn)的線繩，就可以做一根“軟標(biāo)桿”----線繩下端拴一個(gè)小物件，用來(lái)吊垂線。接近線繩上端處，可以打個(gè)結(jié)，或做個(gè)記號(hào)，每次使用都捏在那里，確保吊線的長(zhǎng)度固定。側(cè)向時(shí)先在地上找個(gè)固定點(diǎn)O,讓垂線下端的影子與O點(diǎn)重合，看垂線上端的投影在哪里，做記號(hào)1,過(guò)十幾分鐘后，用同樣方法再測(cè)一次，還讓垂線下端的影子與O點(diǎn)重合，在垂線上端的投影處做記號(hào)2,兩次記號(hào)的連線就是東西方向。如果連線繩也沒(méi)有，那我們只好用自己的身體做根標(biāo)桿。背對(duì)太陽(yáng)，立正站直，兩臂伸直從兩側(cè)上舉，掌心相合，指尖處于全身最高處，整個(gè)人體就成為一根長(zhǎng)達(dá)2米多的標(biāo)桿，看指尖在地面的投影在何處，做個(gè)記號(hào)；過(guò)上十幾、二十分鐘（建議時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)），站在原處再做一次，看指尖投影移動(dòng)到了何處，兩次指尖投影的連線就是東西方向。使用此方法需注意幾點(diǎn)：1.兩次必須站在同一位置。2.身體務(wù)必立正站直，不要東倒西歪。3.只在人影較長(zhǎng)時(shí)使用，臨近中午，人影較短時(shí)不宜使用。4.為減小誤差，兩次的時(shí)間間隔不要太短，最好能到20分鐘。人體標(biāo)桿可以簡(jiǎn)化，背對(duì)太陽(yáng)站直后，右臂抬起，右掌心正壓頭頂百會(huì)穴，手掌放平，指尖向左，看右手指尖在地面的投影位置，做好標(biāo)記，過(guò)十幾二十分鐘后再看一次，兩次指尖投影點(diǎn)連線就是東西方向。在臨近中午，人影較短時(shí)，人體標(biāo)桿就不適用了。不僅因姿勢(shì)變化而導(dǎo)致的誤差會(huì)增大，指尖的投影說(shuō)不定也會(huì)被自己的身體擋住。這時(shí)可采用下面的辦法：立正站直，左側(cè)朝著太陽(yáng)，在自己正前方尋找一個(gè)容易辨識(shí)的點(diǎn)P，比如一塊石頭，或者是自己放置的小物件，左臂伸直向前抬起，左手握拳，拳心向下，伸出拇指，讓單眼的視線通過(guò)左手拇指尖正好落在點(diǎn)P,即眼、拇指尖、點(diǎn)P三點(diǎn)一線，保持姿勢(shì)，看拇指尖在地上的投影1,過(guò)一段時(shí)間，站在原處，用同樣的方法找出拇指尖在地上的投影2，兩點(diǎn)連線2----1就是東西方向。之所以讓眼、指尖、點(diǎn)P三點(diǎn)一線，是為了保證拇指尖在空中的高度和位置是確定的。二.看太陽(yáng)的方位和時(shí)間來(lái)判斷方向（太陽(yáng)方位法）太陽(yáng)方位法，也就是前面說(shuō)的用指針式手表和太陽(yáng)方位判斷方向的方法，這里不再重復(fù)。首先要指出的是，這是一種更適用于高緯度地區(qū)的辨向方法，在中低緯度地區(qū)只能在有限的季節(jié)段使用。地球每24小時(shí)自轉(zhuǎn)一周360度，每小時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)15度，每4分鐘1度。在北極點(diǎn)的極晝期，立一根垂直的標(biāo)桿，在水平投影面上就可以清楚地看到每小時(shí)勻速轉(zhuǎn)過(guò)15度的現(xiàn)象。在投影面上標(biāo)上刻度，就可以當(dāng)太陽(yáng)時(shí)鐘使用，當(dāng)然，是一圈24小時(shí)。北極的水平面是與赤道平面平行的，標(biāo)桿方向也與地球自轉(zhuǎn)軸相重合。在地球上其他地區(qū)，只要設(shè)置一個(gè)與赤道平面平行的投影面，在投影面上立一根與地軸平行的直桿，同樣可以看到桿影每小時(shí)勻速轉(zhuǎn)過(guò)15度，這就是日晷，即太陽(yáng)鐘，人類使用了幾千年的計(jì)時(shí)方法，用太陽(yáng)方位來(lái)判斷方向，即由日晷原理衍生而來(lái)。在北極，四方都是南，沒(méi)有其他方向，在不同時(shí)間，太陽(yáng)方位在不同的經(jīng)線上。如果在時(shí)間0點(diǎn)時(shí)，把時(shí)鐘或手表上的12對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，經(jīng)過(guò)n小時(shí)后，太陽(yáng)轉(zhuǎn)過(guò)了n*15度，由于時(shí)鐘盤(pán)面上只有12小時(shí)，每小時(shí)對(duì)應(yīng)30度，所以n小時(shí)后太陽(yáng)的方位應(yīng)該在時(shí)鐘上n/2點(diǎn)的方向上。稍離開(kāi)北極點(diǎn)后，就有了東西南北方向，但太陽(yáng)的方位仍基本是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)時(shí)鐘盤(pán)面就可以當(dāng)羅盤(pán)來(lái)使用。中午12點(diǎn)，太陽(yáng)應(yīng)在正南，24點(diǎn)，太陽(yáng)正北，早6點(diǎn)，太陽(yáng)正東，18點(diǎn)，太陽(yáng)正西。我們可以算出任何時(shí)間太陽(yáng)應(yīng)該所處的方位，進(jìn)而用于判斷方向。我們也可以直接把時(shí)間的一半對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)后（即例如14點(diǎn)時(shí)把7對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)），12點(diǎn)方向即為北方。這就是前面的方法1。方法2也是同一原理，如果12點(diǎn)時(shí)太陽(yáng)在正南，那么實(shí)際時(shí)間每與12點(diǎn)相差1小時(shí)，太陽(yáng)方位就與正南相差15度，但由于鐘表盤(pán)面上1小時(shí)對(duì)應(yīng)30度，所以把實(shí)際時(shí)針與12點(diǎn)夾角的角平分線對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，12點(diǎn)指的就是正南方向?；蛘?，把時(shí)針對(duì)著太陽(yáng)，時(shí)針與12點(diǎn)夾角的角平分線指的就是正南方向現(xiàn)在戴指針式手表的人已經(jīng)很少了，而如果理解了用太陽(yáng)方位判斷方向的基本原理，則根本無(wú)需用鐘表，只要能算出太陽(yáng)所在的方位即可。比如下午4點(diǎn)鐘，與中午12點(diǎn)相差4小時(shí)，太陽(yáng)應(yīng)該在南偏西60度方向，我們調(diào)整自己的面朝方向，讓太陽(yáng)在我們的前方偏右60度方位，我們面對(duì)的就是正南方。太陽(yáng)耀眼，不能直接看，可以用線繩吊根垂線，垂線在地面的投影可以準(zhǔn)確指示太陽(yáng)方位；也可以用樹(shù)干的影子看太陽(yáng)方位。前面說(shuō)的方法主要適用于高緯度地區(qū)。隨著緯度降低，該方法的誤差及適用條件都會(huì)變化。盡管正午12點(diǎn)太陽(yáng)還是正南（北回歸線以北，且是地方時(shí)），但別的時(shí)間太陽(yáng)的實(shí)際方位，與理論計(jì)算值的偏差可能會(huì)很大。在北回歸線以南地區(qū)，夏季前后太陽(yáng)直射緯度可能會(huì)高于觀測(cè)者所在緯度，那時(shí)太陽(yáng)全天都不可能在偏南方向，而是早晨從東北方升起，中午運(yùn)行到正北，下午在西北方落下。下面兩表是夏至日（6月22日）和立夏日（5月7日）在不同緯度地區(qū)上午7---11點(diǎn)太陽(yáng)實(shí)際方位與理論計(jì)算值的偏差：夏至月223）弓太田方位法在不時(shí)緯度及TSE時(shí).芝則向紂誤差大小二中反858070605045403530110.61.53.8L714.319..526.93L452.4101.22.7Q.913.222.428.535.5i44.253.49.13.78.9l：j.824.B29.135.240.945.832.04.39.616.023.126.930.335.533.272.24.59.411619.B22..324.727..29.3時(shí)刻’誤差大小（單位為度,三碧表示向逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)）立浸日〔5月7日）用太陽(yáng)方位法存不同緯度及--天內(nèi)/、向?qū)虗畔虻恼`差大小緯度85807060—-4573530110.41-02.S5.,三10.113.518.0i24.433.31Q0.81-95一09-616.420.926.332.74D.191,32,66,4"代18,422,426.931.736.881.43.06.9 11.617.320.323.536.S30.171.U3.16-510.3'14.316.420.32L2甘刻誤差大?。▎挝粸槎?止值表示句逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)）立秋日的太陽(yáng)直射緯度，與立夏日基本相同，所以這2表可以反映整個(gè)夏季的誤差情況。從表中可以看出，緯度越高，誤差越小，隨緯度降低，誤差逐漸增大。在60緯度以上，誤差最多不過(guò)十幾度，宜于使用；但50緯度以下，誤差已經(jīng)達(dá)到難以接受，不宜使用。由于中國(guó)最北端的漠河緯度也才53度，所以在夏季，中國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)都不適用太陽(yáng)方位法。以下2表是立春日（2月4日）和冬至日（12月22日）不同緯度地區(qū)上午7---11點(diǎn)太陽(yáng)實(shí)際方位與理論計(jì)算值的偏差：

三寸刻50 ： 45 ： 40353025200.c 一.1 -&3.04堅(jiān)9jS.0L I0.3」 雋」2.54.05.9三寸刻50 ： 45 ： 40353025200.c 一.1 -&3.04堅(jiān)9jS.0L I0.3」 雋」2.54.05.98.1j10.9-1.1J-0.2」 一2.44一6.2jS.5-3.6[-3.1j-2.4-一.5-0.40.9j2.5-7.2-L1-6.■■■■: oi-J.9綜度1198誤差大?。▎挝粸槎?，正值表示向逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)）冬至日（N月舞日）用太陽(yáng)方位法在不同緯度及一天內(nèi)不同時(shí)刻側(cè)向的誤差大小立春日〈2月4日）用太陽(yáng)方位法在不同緯度及一天內(nèi)不同時(shí)刻惻向的誤差大小專度i3045403S1110H H —-0.7-0.3!CL9!2.4.3.7.0!-2--+-—■01-630252084.31.7113.411 5.4-0.90.62.4-5.8-4.9-3.