对时差计算方法的探讨
2019-11-11刘明成
刘明成
在高中地理教材地球运动的地理意义这部分内容中，教材提出了地方时差异问题，但由此而产生的时差计算方法和计算中一系列细节问题的具体处理教材中没有统一，由此出现了各种时差计算方法，笔者在教学实践中对其进行了研究，根据地方时分布规律总结了一种时差计算方法，在计算地方时和计算经度的过程中不必多方位考虑东西经的差异，东西向的差异和过180相差一天的时间变化，从而避免了多次正负号的选择使用，而只须把握经度与地方时的大小对应且其对应的差相等的关系即可方便地计算地方时和确定经度位置，这种方法称之为值差对等法。
一、理论基础
如上图以北极为中心的经度、时区、时间，对应分布关系图，若把西经度视为负数，西时区也为负数则经度、时区、时间之间存在内在的对应排序规律：
1.各要素的排序具有同向性
即各要素的值均沿地球自转方向由小到大均匀排序
2.各要素一周期内的值都均匀分布在一圆周上
即经度360°。24個时区，连续的24个小时，都刚好均匀分布在一个完整的圆周上。
3.各不同要素的值在同一个圆周上有大小一一对应的关系
即某一时刻一条经线有且仅有一个确定的时间，且经度值越大对应的时间值也越大，经度值越小其对应的时间值也越小。
注：①时间值指带年月日的时间值 例9月10日23时小于9月11日5时
②180°经线可视为±180°，西12区为-180°，东12区为180°
4.任意两地间各要素的值差换算相等。
经度差与时间差的换算关系为15°/小时、1°/4分钟、1′/4秒钟
二、值差对等算式的提出
根据经度与地方时大小一一对应排序的特点可引入对等算式：
A经度 B经度
A地方时 B地方时
或
A时区 B时区
A区时 B区时
则在对等算式中有以下关系;若A经度大于B经度，则A地方时大于B地方时，且AB间的经度差与AB间的时间差换算值相等。因此在对等算式中任意知道三个要素就可利用严格的大小对应的关系计算出未知项。但计算中有一些具体问题需要解决，讨论如下：
三、公式的使用
1.求值差
若已知两地经度，则经度差=
换算为时间差=经度差×4分钟/度（或1小时/15°，4秒/分）
同理若已知两地时间，可用时间差计算经度差
注：在具体计算中时间差与经度差都保持正数，使计算简化。
2.求未知量
计算出值差后，再根据大小对应的关系判定未知量在关系式中是相对较大的量还是较小的量，若未知量在对应关系中是较大的量，则用已知量加上值差，若未知量在对应关系中是较小的量则用已知量减去值差，就求出了未知量。
3.计算最终结果出现异常值时的处理
在对等算式中计算为纯数学计算，没有考虑时间和经度的值域，因此计算结果可能出现异常值：若计算结果是经度，值在-180°到180°之间为正常值，负数为西经度，正数为东经度，如果计算结果小于-180°或大于180°为异常值应加以处理，若计算结果小于-180°可直接加上360°，若大于180°可直接减去360°;以使计算结果保持正常值。（因为在地球上经度加360°相当于向东绕地球一周，减360°相当于向西绕地球一周，在地球上向东向西绕一周又回到原地，经度位置不变）。
例：计算结果=-165°-60°=-225°小于-180°应处理为 -225°+360°=135°即东经135°为正确结果。
计算结果=120°+90°=210°大于180°应处理为210°-360°=-150°即西经150°为正确结果。
若计算结果是时间，应在0-24之间，若出现大于24小时或小于0小时则在年月日上作进退位处理。
常见类型示例：
1、已知经度计算时间
例：春分日落時我国一艘轮船在西经40°附近海域发生事故，此时北京时间是：
据题意可列对等算式：西经40°记为-40°，北京时间为120°E地方时
- 40° 120°
3.21.18：00 ？=
解：两地经度差=120°-（- 40°）=160°
换算为时间差为10小时40分
在对等算式中120°>- 40°所以未知量在对应关系中为较大的量应加上值差
故？=3.21.18：00+10小时40分=3.22.4：40
由上述事例可知，在时差计算中根据各地经度位置计算其地方时，即可直接根据经度的大小利用值差对应相等的原则计算出对应的地方时。已知完整的日期时刻，也可直接利用时间差根据值差对应相等的原则计算出对应的经度;只知时刻不知日期而不能确定时间大小的情况下，可任意假设日期为相邻的日期或同一日期，仍能可以利用值差对应相等的原则计算出对应的经度。因此在时差计算中避开了东西经差异的处理，避开了向东向西加减的处理，避开了过180°经线变化的处理，使计算法则更统一、更简单，在实际应用中使用起来更方便，有利于降低其知识把握的难度，提高学习的效率。
