宇宙中的地球
4.地球的运动。
（1）地球运动概况。
1）自转运动。①地球自转的方向，是沿纬线自西向东的运转。从北极上空看，地球自转是逆时针方向;从南极上空看，地球自转是顺时针方向。②地球自转的周期，指地球自转一周所需的时间间隔。由于所选的参照点不同，地球自转的周期也不同。恒星日:地球自转一周360°，所需的时间是23小时56分4秒，为一个恒星日。即天空中某一颗恒星连续两次经过某地上中天的时间间隔。太阳日:一天24小时，地球自转360°59′所用的时间，是太阳连续两次经过某地上中天的时间间隔。
表9-3是恒星日与太阳日的比较。
表9-3 恒星日与太阳日的比较
项目 恒星日 太阳日
参照物 除太阳外的天空中的某一颗恒星 太阳
自转角度 360° 360°59′
时间间隔 23小时56分4秒 24小时
反映周期 地球自转的真正周期 昼夜交替的周期
③地球自转的速度。角速度:地球上的一点，围绕地轴在单位时间内转过的角度。除地球的南北两极点无角速度外，地球表面上的任何一点的自转角速度都相同，大约每小时转15°，每当分钟转过1°。线速度:地表上的某一点在单位时间内移过的弧长（距离）。赤道纬线圈最长，自转线速度最快（1 670千米/小时），到南北纬60°，自转线速度缩小为赤道处的一半。到南、北极点自转线速度为零。
2）公转运动。①地球公转的方向:地球公转是自西向东的逆时针运行。②地球公转的轨道:地球绕日公转的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。地球在椭圆轨道上离太阳最近的点，叫近日点;离太阳最远的点，叫远日点。日地平均距离为1.5亿千米。③地球公转的周期:地球沿公转轨道运行一周的时间为一个回归年，时间为365日5日48分46秒。④地球公转的速度。角速度:地球在公转轨道上大约每日东进1°。线速度:地球公转的线速度平均30千米/秒。每年的一月初，地球运行到近日点，公转的角速度和线速度较快;每年的七月初，地球运行到远日点，公转的角速度和线速度较慢。
（2）地球自转与公转的关系。
1）黄赤交角:地球公转轨道面（即黄道平面）同赤道平面的交角。黄赤交角的现在值为23°26′。
2）黄赤交角的影响:决定了在地球表面太阳直射点的南、北界线。太阳直射点的最北界线是23°26′N，即北回归线;最南界线是23°26′S，即南回归线。一年中，太阳直射点在南、北回归线之间往复运动。每年的3月21日和9月23日前后，太阳直射赤道;6月22日前后，太阳直射北回归线;12月22日前后，太阳直射南回归线。
（3）地球运动的地理意义。
1）产生昼夜更替的现象:地球自转时，被太阳照亮的半球叫昼半球，背着太阳的半球叫夜半球。昼半球和夜半球的分界线（圈），称为晨昏线（圈）。由于地球不停地自转，昼夜也就不断地交替。昼夜交替的周期为24小时。晨昏线的特点:与太阳光线始终垂直;始终平分赤道。晨昏线（圈）的判读:顺着地球自转方向，由夜半球进入昼半球的分界线为晨线，对面的直线为昏线，顺着地球自转方向，由昼半球进入夜半球的分界线为昏线，对面的直线为晨线。二分日时，晨昏线与地轴重合，全球各纬度的地区昼夜等长;二至日时，晨昏线与极圈相切。
2）产生东、西方向上的时间差。①地方时。由于地球自西向东的自转，在同纬度的地区，相对位置偏东的地点，要比位置偏西的地点先看到日出，时刻就要早。因此，就会产生因经度不同而出现不同的时刻，称为地方时。经度每隔15，地方时相差1小时，经度相差1°，地方时相差4分钟。同一条经线上的各地，地方时相同。地方时的判读:将昼半球等分的经线，其地方时为正午12点;与其相对的经线，地方时为0（或24）点。在赤道上，与晨线相交的经线其地方时为6点，与其相对的经线（昏线）的地方时为18点。赤道上日出时刻是6点、日落时刻是18点。其他纬度地区，与晨线相交的经线的地方时为日出时刻，与昏线相交的经线的地方时为日落时刻。②时区和区时。时区:全球按经度分成24个时区，每个时区跨经度15°。以本初子午线为基准，将东西经度各为7.5°度的范围作为零时区（也叫中时区），然后每隔15°为一个时区。零时区以东的时区为东时区，分为东一区---东十一区;零时区以西的时区为西时区，分为西十一区。东十二区和西十二区各占7.5个经度，即各为半个时区，故将两者合为一个完整的时区，称为东西十二区。全球共分为24个时区。因地球自西向东自转，从零时区向东，每增加一个时区，时间增加一小时;向西每增加一个时区，时间减少一小时。西十二区比东十二区在时间上少24小时。区时:在一定的地区范围内，统一使用一种时刻，这种时刻叫区时。区时也叫标准时。每一时区都用该时区中央经线所在经度的地方时为全区通用的时间（经度数能被15整除的经线为该时区的中央经线），这种时间成为这个时区的区时。在区时上，除东西十二区外，任意相邻的两个时区，区时相差一小时，任意两个时区之间，相差几个时区，区时就相差几个小时。在时刻上，较东的时区，区时较早;较西的时区，区时较晚。如:当东八区是12点时，东十区是14点;西二区是2点。即东八区比西二区早10个小时，比东十区晚2个小时。时区和区时的计算:a.求时区:（某地的经度+7.5°）÷15°所得的整数商即为该地所在的时区。或者某地经度÷15°，所得的商四舍五入后，为该地所在的时区。b.求时区差:若两地都在同一侧时区，即同为东时区或西时区，则时区序号相减，所得的差即为时区差;若两地不在同一侧时区，即一地为东时区，另一地为西时区，则时区序号相加，所得的和即为时区差。简言之:同侧时区相减、异侧时区相加。c.求区时:在时差上，两地相差几个时区，区时就相差几个小时。若已知区时的地点在东，所求地点在西，则用已知区时减去两地的区时差;若以知区时的地点在西，所求地点在东，则用已知区时加上两地是时区差，即东加西减。所以在时刻上，较东的时区比较西的时区区时要早，简言之:时刻上是东早西晚。③北京时间。我国通用的标准时，是120°E经线的地方时，即东八区的区时。我国领土辽阔，东西跨了62个经度，分属五个时区。但现在全国（除新疆采用东六区的区时，称乌鲁木齐时间外）都采用"北京时间"。北京时间比北京（116°19′E）的地方时早约15分钟。④日界线。又称"国际日期变更线"。地球上各处因东西位置不同，日出时刻不是同一瞬间，而是有早晚的差异。在海上航行的人，如果迎着太阳向东航行，绕地球一周后，会发现多过了一天;如果背着太阳向西航行，绕地球一周后，会发现少过了一天。为了避免日期上的混乱，1884年国际经度会议决定将经度180°的经线作为国际日期变更线。因此，作为180°经线的两侧日期不同，日界线西侧的东十二区比东侧的西十二区早一天。由于东西十二区合为一个完整的时区，所以在日界线两侧的东西十二区的时刻相同。日界线是地球上新的一天开始的地方，也是一天结束的地方，故向东过日界线，日期要减一天;向西过日界线，日期要加一天。日界线并不是完全同180°经线重合，因为要避免经过陆地，实际上有两处向东凸出。物体水平运动的方向产生偏向 在地球表面做水平运动的物体，由于地球的自转运动，会产生与初始运动方向发生偏向的现象。偏向的规律是:北半球向右（运动方向的右）偏;南半球向左（运动方向的左）偏。纬度越高，偏向越明显，赤道上无偏向。
3）对地球形状的影响 由于地球自转产生的惯性离心力的分力指向地球的赤道，使地球的物质由赤道向两极运动，使地球形成两极略扁，赤道略鼓的旋转椭球体。
4）正午太阳高度的变化。①太阳高度:太阳光线对于地面的交角（既太阳在当地的仰角），叫太阳高度角，简称太阳高度。在太阳直射点上，太阳高度为90°，在晨昏线上太阳高度为0°。②太阳高度的变化:由于地球的公转和黄赤交角的存在，太阳直射点在南北回归线之间的往复运动，使某地正午太阳高度在一年中发生变化。正午太阳高度就是一日内最大的太阳高度，它的大小是随纬度的不同和季节的变化而有规律的变化。正午太阳高度的纬度分布:太阳高度从太阳直射点的纬度处，向南北两方降低。春分日和秋分日，太阳高度由赤道向南北两方降低;北半球夏至日时，太阳高度由北回归线向南北两方降低;北半球冬至日时，太阳高度由南回归线向南北的两方降低。正午太阳高度的季节变化:一年内，除了南北回归线之间的纬度带以外，正午太阳高度都以所在半球的夏至日为最高，以冬至日为最低。每年夏至日（6月22日前后），北回归线以北的纬度地带，正午太阳高度达一年中的最大值;赤道以南的南半球各地为一年中的最小值。每年冬至日（12月22日前后），南回归线以南的纬度地带，正午太阳高度达一年中的最大值;赤道以北的北半球各地为一年中的最小值。在南北回归线上，太阳每年直射一次;在南北回归线之间的纬度地带，每年太阳直射两次。除赤道每年有两次最小值外，其他地区每年有一次最小值。离太阳直射点越近，太阳高度越高;离太阳直射点越远，太阳高度越低。正午太阳高度的计算:一地正午太阳高度的大小，可以用以下公式计算:H=90°-IΦ-δI式中的H为正午太阳高度，Φ为当地的地理纬度，取正值;δ为直射点的纬度（当地夏半年取正值，冬半年取负值）。所以，某地太阳高度等于90°减去该地的地理纬度与太阳直射点处纬度差值的绝对值。
5）昼夜长短的变化。①晨昏线:地球上昼半球和夜半球的分界线，是地球上的大圈。从夜半球进入昼半球的线为晨线，从昼半球进入夜半球的线为昏线。②昼弧和夜弧:晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。昼弧和夜弧的长短表示昼、夜的长短。由于黄赤交角的存在，除了在赤道上和春秋分日外，各地的昼弧和夜弧都不等长。③昼夜长短的变化情况:同一时间，昼夜长短因纬度而异;同一地点，昼夜长短因季节而异。昼夜长短的纬度分布:纬度相同的各地昼夜长短相同;纬度不同的各地昼夜长短不同。纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大。赤道上永远昼夜等长。昼夜长短的季节变化见"昼夜长短的季节变化表"（表9-4）。
6）四季更替。由于地球的公转运动，产生了正午太阳高度和昼夜长短的周年变化，使各地在一年中获得的太阳光热的多少不同，就产生了季节的变化，四季变化在中纬度地区最明显。从天文含义看四季 夏季就是一年内白昼最长、太阳高度最高的季节;冬季就是一年内白昼最短、太阳高度最低的季节;春秋两季是冬夏两季的过渡季节。
表9-4 昼夜长短的季节变化表
日期 北半球 南半球
春分日（3月21日）前后 昼夜长短相等 昼夜长短相等
春分日后至夏至日前 昼长于夜;昼渐长，夜渐短;纬度越高昼越长，夜越短;极昼范围由北极向南扩展。 昼短于夜;昼渐短，夜渐长;纬度越高昼越短，夜越长;极夜范围由南极向北扩展。
夏至日（6月22日）前后 昼长夜短，是一年中昼最长的一天;纬度越高昼越长;是极昼范围最广的一天，北极圈上及其以北为极昼。 昼短夜长，是一年中昼最短的一天;纬度越高昼越短;是极夜范围最广的一天，南极圈上及其以南为极夜。
夏至日后至秋分日前 昼长夜短;昼渐短，夜渐长;纬度越高昼越长;极昼范围由北极圈开始向北缩小。 昼短夜长;昼渐长，夜渐短;纬度越高夜越长;极夜范围由南极圈开始向南缩小。
秋分日（9月23日）前后 昼夜长短相等 昼夜长短相等
秋分日后至冬至日前 昼短夜长;昼渐短夜渐长;纬度越高昼越短;极夜范围由北极开始向南扩大。 昼长夜短;昼渐长夜渐短;纬度越高昼越长;极昼范围由南极开始向北扩大。
冬至日（12月22日）前后 昼短夜长;昼渐短夜渐长;纬度越高、昼越短;是极夜范围最广的一天，北极圈上及其以北为极夜。 昼长夜短;是一年中昼最长的一天;纬度越高昼越长;是极昼范围最广的一天，南极圈上及其以南为极昼。
冬至日后至春分日前 昼短夜长;昼渐长，夜渐短;纬度越高，昼越短;极夜范围由北极圈开始，向北缩小。 昼长夜短;昼渐短，夜渐长;纬度越高昼越长;极昼范围由南极圈开始，向南缩小。
我国传统上的四季划分是以二十四节气中的立春（2月4日或5日）、立夏（5月5日或6日）、立秋（8月7日或8日）、立冬（11月7日或8日）为起点，来划分春、夏、秋、冬四季。西方国家划分四季 是以春分、夏至、秋分、冬至作为春、夏、秋、冬四个季节的起点。北温带的国家划分四季 为了使季节与气候相结合，气候统计工作一般把3、4、5三个月划为春季，6、7、8三个月划为夏季，9、10、11三个月划分为秋季，12、1、2划分为冬季。
7）地球上五带的划分。根据太阳辐射在地球表面的分布情况，把地球表面划分为五个带:热带、北温带、南温带、北寒带和南寒带。回归线是热带与温带的分界线，极圈是温带与寒带的分界线。热带:位于南、北回归线之间、有阳光直射现象的纬度范围;寒带:位于极圈和极点之间、有极昼或极夜现象的纬度范围;温带:位于回归线和极圈之间，该范围内既无阳光直射现象，也无极昼和极夜现象。
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