气象状态的多维时空里表达（1）-- -相对气象学第2章第7节

张学文，2026 11 01

此博客系列的名称是相对气象学。所以这里突出分析气象学中具有相对意义的内容。在本章我们突出气象学里分析的时间与分析的空间本身都是具有相对意义的自变量。是的，气象学仅研究地球上的大气状态。注意！地球是个球体，而表达球体表面的各个位置，用经纬度这种相对坐标很好!

地球存在自转，还存在公转。而自转与公转的周期长度的高度稳定性，这导致地球人反而把地球的自转时间长度与公转一周的时间长度（“天”与“年”）作为时间长度的两个计量单位了！仔细想来，地球人这样做，确实十分聪明----太阳状态就是地球人的手表！

地球大气的状态是如何形成的？基于日光与气温的明显关系，地球人都知道气温是受太阳状态影响的。而前面我们已经在稳定的太阳能，存在公转与自转的地球的背景下，推测出

T=T₀+T₁(sinɸsin(月份)+T₂(cosɸcos（月份）cos小时)---（2）

这个一般性的，也是通用性很强的关于气温的公式。现在对这个一般性的公式再补充说明于下：

1. 公式2中出现了一个全球平均气温T₀（实际是特指对某高度，如百叶箱气温） 。这是气温与太阳能的明显区别：太阳能在白天是大于0的，但是在夜间太阳能确是=0的。而气温如果=0 ，就意味着气温是绝对0度（摄氏温度-273度）。实际上空气夜间的气温由于地壳与大气存在着热容量，它的温度不可能在太阳能落山突然变成绝对0度。----所以对特定的地球表层大气，应当存在一个远大于绝对0度的平均气温T₀。

2. 公式2中出现了sin(月份）、cos(月份）。它们是对太阳能公式中的赤纬变量的一种“改造”：我们说太阳系中的赤纬是个慢变量，它在一年中变化与正负22.5度之间。它体现着太阳能的年变化。但是考虑到太阳能的年变化导致的气温的年变化的复杂、滞后性，不妨认为它在一年中对应一个完整的正弦波。其自变量不是变化于正负22.5度之间，而是变化于360度的范围内。所以这里需要我们把12个月对应360度去对待。

3. 如果公式中的月份的数值变化对应于角度的360的变化，这导致公式（2）的第2项的各月sin月份的合计值应当=0.这体现了气温是年变化是个完整的正弦波。

4. 类似地，公式中的第3三项中含有cos（小时）。它体现着气温的日变化。如果我们把小时的取值变化于0-24小时对应于三角函数的角度值的360度的变化，那么公式2的第三项的一日平均值也自然=0.所以这里也需要我们把24小时当做360度对待。

如何让“月份”、“小时”的变化幅度恰好对应三角函数中的角度变化于360度？！这个问题我们在下个博客中再具体给出。

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