地球科学概论第一章第三节地球及其运动

1、第三节第三节 地球及其运动地球及其运动一地球的概况 形状 两级稍扁、赤道略鼓 地球不是一个圆球体，而是一个实心椭球体，赤道半径长，两极半径短，而且北极比旋转椭球体凸出10m，南极却凹进30m，中纬度在北半球稍凹进，而在南半球稍凸出. 用夸大的比例尺来看，地球象一个“梨” 形 极半径为6356.76公里，赤道周长和子午线方向的周长分别为40075公里和39941公里。测量地球主要数据 赤道半径：6378.14千米 极半径：6356.75千米 赤道周长：40075.7千米(可计算距离) 极周长：40008.55千米 表面积：5.1亿平方千米 体积：10830亿立方千米 质量：5.9761027吨

2、密度：5.5170.004克/立方厘米二、地球运动 自转：自转： 概念：:地球绕其自转轴的旋转运动.地轴北端始终指向北极星附近 公转公转 概念：地球绕太阳的运动 自转周期：23小时56分1.09秒 （平均太阳时） 公转周期：365.2422天（平均太阳日） 公转行程：9.4亿千米 近日点日距：1.47亿千米 （每年1月3、4日左右） 远日点日距：1.52亿千米 （每年7月3、4日前后）2、地球自转的意义、地球自转的意义 1）形成昼夜交替。）形成昼夜交替。晨昏线晨昏线此图表示北半球的 半年。夏夏2、地球自转的意义、地球自转的意义2）地球自转造成同一时刻，不同经线上具有不同的地方时间 地球自转导致

3、不同经度地区昼夜交替地球自转导致不同经度地区昼夜交替的时间参差不齐，也造成同一时刻、的时间参差不齐，也造成同一时刻、不同经线上具有不同的不同经线上具有不同的地方时地方时 地球表面每隔地球表面每隔15经线，向东时间要提经线，向东时间要提前前1小时，向西则推迟小时，向西则推迟1小时。小时。 频繁而日益广泛的国际合作与交流需要一频繁而日益广泛的国际合作与交流需要一个统一的时间体系，这个时间体系就是个统一的时间体系，这个时间体系就是世世界时，界时，或者称为或者称为格林威治时间格林威治时间 为了方便世界时和地方时的换算，人们把为了方便世界时和地方时的换算，人们把地球表面按地球表面按360经度划分为经度划

4、分为24个理论时区，个理论时区，时区之间的界限称为时区之间的界限称为国际日界限。国际日界限。每每1时区时区跨经度跨经度15，并以本初子午线所在的时区为，并以本初子午线所在的时区为零区，向东西各零区，向东西各12个时区。每个时区。每1时区的东西时区的东西界限距离各自的中央经线为界限距离各自的中央经线为7.5；采用中央；采用中央经线的地方时作为全区的标准时间，称为经线的地方时作为全区的标准时间，称为区时区时。 中国国土自西向东跨越中国国土自西向东跨越63个经度，包括东个经度，包括东5到东到东9五个时区五个时区，采用北京所在的东，采用北京所在的东8区区区区时作为全国统一的时间，称为时作为全国统一的时

5、间，称为北京时间。北京时间。北京时间严格以北京时间严格以东经东经120的的地方时地方时为标准，为标准，并不代表北京所在的时区的经度和地方时并不代表北京所在的时区的经度和地方时或者区时。或者区时。3）地转偏向力或科里奥利力）地转偏向力或科里奥利力 由于地球自西向东自转，使得在地球表面由于地球自西向东自转，使得在地球表面做做水平运动水平运动的物体的运动方向发生偏转。的物体的运动方向发生偏转。在北半球向右、南半球向左。在北半球向右、南半球向左。实际上是惯实际上是惯性运动的影响。性运动的影响。 科里奥利力：地球自转情况下运动物体的科里奥利力：地球自转情况下运动物体的偏转力。偏转力。 D2v w sin

6、A v 为运动物体的速度；为运动物体的速度； w为地球自转角速度；为地球自转角速度； A为运动物体所在纬度。为运动物体所在纬度。 纬度越高越明显，纬度越高越明显，赤道上不存在赤道上不存在 4）月球和太阳的引力使地球体发生弹）月球和太阳的引力使地球体发生弹性变形，在洋面上则表现为潮汐。性变形，在洋面上则表现为潮汐。 5）地球的整体自转运动同它的局部运）地球的整体自转运动同它的局部运动，例如动，例如地壳运动，海水运动，大气运动等都有地壳运动，海水运动，大气运动等都有密切关系。密切关系。地地 球球 公公 转转 轨轨 道道 黄赤交角：太阳视运动的路线叫做黄道，黄道所在的黄道面和地球轨道面是重合的。黄道

7、面与赤道面的交角即为黄赤交角，为23o26。赤道和黄道面的两个交点称为春分点和秋分点。黄道上距离天赤道最远的两个点分别为夏至点和冬至点。由于黄赤交角的存在，太阳在天球上周年运动的同时，还表现为相对于天赤道的上下往复运动，称为太阳回归运动太阳回归运动。太阳在天球上所能达到的南北界线称为南北回归线 。太阳高度角太阳高度角：太阳光线与地平面间的夹角。3、公转的意义 地轴的倾斜方向固定不变， 因此，太阳光只能直射地球上23o26N和23o26 S之间的地方。 五带五带 地球绕太阳公转的结果，使太阳光线直射范围在23o26N和23o26 S之间作周期性变动，从而形成了四季的更替。 孔子东游，见两小儿辩斗

8、，问其故。 一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。” 一儿以日初出远，而日中时近也。 一儿曰：“日初出大如车盖，及日中则如盘盂（y），此不为远者小而近者大乎？” 一儿曰：“日初出沧(cng)沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？” 孔子不能决也。 两小儿笑曰：“孰(sh)为汝(r)多知(此处念“智”)乎？”-人教版六年级下册第一课两小儿辩日两小儿辩日 早上的太阳和中午的太阳，哪个里我们近，为什么？ 为两小儿解释“日初出大如车盖，及日中则如盘盂”和“日初出沧(cng)沧凉凉，及其日中如探汤”的原因。 北半球冬半年指9月23日至次年3月21日，夏半年指3月21日至9月23日。 冬半

9、年比夏半年 。 （与地球公转速度不均有关）（与地球公转速度不均有关）因为地球在绕太阳的运行中，秋分到次年因为地球在绕太阳的运行中，秋分到次年春分经过近日点运行速度较快。春分到秋春分经过近日点运行速度较快。春分到秋分分经过远日点运行速度较慢，经过远日点运行速度较慢，所以冬半年较短，夏半年较长。所以冬半年较短，夏半年较长。 观察日出、日落的方位 晨线上观察光线来的方向即是日出的方向 昏线上观察光线来的方向即是日落的方向 日出日落的方位以经线轴对称。晨线和经线重合，纬线和太阳光线平行晨线和经线重合，纬线和太阳光线平行太阳在晨线正东方，在昏线的正西方太阳在晨线正东方，在昏线的正西方故太阳正东升，正西落

10、故太阳正东升，正西落太阳直射赤道（春秋分日）太阳直射赤道（春秋分日）观察日出、日落的方位 晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行太阳在晨线东北方，在昏线的西北方太阳在晨线东北方，在昏线的西北方故太阳东北升，西北落故太阳东北升，西北落太阳直射北半球（夏半年）太阳直射北半球（夏半年）观察日出、日落的方位 晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行太阳在晨线东南方，在昏线的西南方太阳在晨线东南方，在昏线的西南方故太阳东南升，西南落故太阳东南升，西南落太阳直射南半球（冬半年）太阳直射南半球（冬半年）观察日出、日落的方位 观察日出、

11、日落的方位 以夏至地球受光示意图为例：AC点在晨线上，点在晨线上，AC点日出为东北点日出为东北方方发生极昼或极夜发生极昼或极夜的地区，的地区，日出日落合为一日出日落合为一点，点，均在正北方均在正北方以冬至地球受光示意图为例：ADE三点在昏线三点在昏线上，上，日落为西南方向日落为西南方向发生极昼或极夜发生极昼或极夜的地区，日出日的地区，日出日落合为一点，落合为一点， 均在正南方均在正南方 该图是该图是 半球，半球， 至至 时。时。 观察日出、日落方向观察日出、日落方向 北冬 3月21日至9月23日， 日出东北；日落西北 9月23日至3月21日， 日出东南；日落西南 （发生极昼、极夜地区除外） 观

12、察日影一天中杆影的转动古代计时计时工具日晷铜 壶 滴 漏日晷 利用太阳投射的影子来测定时刻的装置。又称“日规”，是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫“表”，石制的圆盘叫做“晷面”，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。在晷面的正反两面刻划出12个大格，每个大格代表两个小时。当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面，太阳由东向西移动，投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指

13、针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。 思考:若北半球某地昼长若北半球某地昼长16小时小时,画出日出日落的杆影的指向画出日出日落的杆影的指向,当地正午时杆影的指向当地正午时杆影的指向.思考:若北半球某地若北半球某地, 日出日落日出日落的杆影夹角为的杆影夹角为120,当地昼长可能是当地昼长可能是 几小时几小时?铜铜 壶壶 滴滴 漏漏n元延祐三年（公元元延祐三年（公元1316年）年）通高通高264.4厘米厘米 此件滴漏是中国古代的计时工具，由广州人此件滴漏是中国古代的计时工具，由广州人冼运行、杜子盛等铸造于元延祐三年（公元冼运行、杜子盛等铸造于元延祐三年（公元13161316年）。整件滴漏由四个

14、铜壶组成，分别是日壶、年）。整件滴漏由四个铜壶组成，分别是日壶、月壶、星壶、受水壶。也有一种说法称为日天壶、月壶、星壶、受水壶。也有一种说法称为日天壶、夜天壶、平水壶和受水壶。日壶壶壁铸有圆形太夜天壶、平水壶和受水壶。日壶壶壁铸有圆形太阳图，月壶壶壁铸有月形图，星壶壶壁铸有北斗阳图，月壶壶壁铸有月形图，星壶壶壁铸有北斗七星图，受水壶壶壁铸有八卦图。使用时四壶自七星图，受水壶壶壁铸有八卦图。使用时四壶自上而下依次安放，最上为日壶，最下为受水壶。上而下依次安放，最上为日壶，最下为受水壶。在日、月、星壶的底部各有一个出水的龙头。受在日、月、星壶的底部各有一个出水的龙头。受水壶壶盖正中立一铜表尺，上有

15、时辰刻度，自下水壶壶盖正中立一铜表尺，上有时辰刻度，自下而上为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、而上为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。铜尺前放一木制浮箭，木箭下端是酉、戌、亥。铜尺前放一木制浮箭，木箭下端是一块木板，称作浮舟。壶身刻有关于制作年份和一块木板，称作浮舟。壶身刻有关于制作年份和人员的文字。人员的文字。 这是一件浮箭法复式漏壶，使用时，日壶的这是一件浮箭法复式漏壶，使用时，日壶的水以恒定的流量滴入下层的月壶，月壶之水滴入水以恒定的流量滴入下层的月壶，月壶之水滴入星壶，星壶上部有一个小洞，如果月壶滴下的水星壶，星壶上部有一个小洞，如果月壶滴下的水多了，多余的就会从这里

16、流出，使星壶的水量保多了，多余的就会从这里流出，使星壶的水量保持恒定，以便均匀地滴水给受水壶。受水壶中的持恒定，以便均匀地滴水给受水壶。受水壶中的水逐渐增加，浮舟便托起木箭缓缓上升。将木箭水逐渐增加，浮舟便托起木箭缓缓上升。将木箭的顶端与铜表尺上的刻度对照，就可知道当时的的顶端与铜表尺上的刻度对照，就可知道当时的时间。这件铜壶滴漏从制成之日一直被使用到公时间。这件铜壶滴漏从制成之日一直被使用到公元元1900年前后，历时将近年前后，历时将近700年，是我国现存最年，是我国现存最早、最大、最完整的铜壶滴漏早、最大、最完整的铜壶滴漏.古代计时古代计时 古人将时间与自然体系的运动、变化联系起来。当太阳

17、处于某地正南方时, 此地是为” 正午” 时刻,两次相邻正午的时间间隔为一日。如何测定“ 日” 呢? 古人用日晷测量日长来定“ 日”。日晷是一刻有角度的平板其中心垂直地立一杆的简单仪器。置日冕于阳光下, 观察杆影会随时间的变化发生转动( 这本是由于地球自转的结果) 。当太阳处于该地正南方时日冕的杆影与南北子午线重合, 记录这个时刻为“ 正午” , 连续测得两个午时即为一“日”的长度。但是正南方怎么确定呢? 令人惊讶的是, 恰恰也是中国古人发明了指南针解决了这个问题。至于是否是测时, 定位的需要而导致了指南针的发明我们不得而知, 但我们知道至少在战国时代就已经发明了指南针,韩非子“有度” 记载了这

18、件事 。 时刻则是由地与日的关系来决定的天色纪时法天色纪时法 古人纪时，主要是根据天色把一昼夜分为若干个时段，这叫天色纪时法。 夜半（231） 鸡鸣（13） 平旦（35） 日出（57） 食时（79） 隅中（911） 日中（1113） 日昳（1315） 哺时（1517） 日入（1719） 黄昏（1921） 人定（2123） 孔雀东南飞：“鸡鸣入机织，夜夜不得息。”“其日牛马嘶，新妇入青庐。奄奄黄昏后，寂寂人定初。” 芙蓉楼送辛渐：“寒雨连江夜入吴，平明送客楚山孤。” 李愬雪夜入蔡州：“夜半雪愈急，鸡鸣，雪止。晡时，门坏。 十二时辰纪时法十二时辰纪时法 汉武帝时，把一天分为十二个时段，并用十二地支

19、，即十二辰来代指它们，叫十二时辰。 子时（231） 丑时（13） 寅时（35） 卯时（57） 辰时（79） 巳时（911） 午时（1113）未时（1315）申时（1517） 酉时（1719）戌时（1921）亥时（2123） 很多习惯说法即由此而来：24点被称为夜半、子夜，12点被称为中午、正午时分，上班被称为点卯。 唐宋时把十二个时辰中的每个时辰细分为初、正两个小时辰，便形成了一昼夜24小时的纪时制。 铜壶滴漏法铜壶滴漏法 古人还曾经用铜壶滴漏法来纪时。 铜壶由滴水壶和受水壶组成，水从滴水壶向受水壶滴漏。受水壶中有箭杆，箭杆上有一百刻划，随着水的增多而逐渐上浮，一昼夜正好全部浮出。因此，古代的

20、一昼夜是一百刻。 夏至时分昼长夜短，白昼60刻，夜晚40刻。冬至时分夜长昼短，白昼40刻，夜晚60刻。春分、秋分时分则昼夜平均，均为50刻。 现在一昼夜则只有九十六刻。 更更 古人把夜晚分为五个时段，并在每个时段打更报时。 一更（1921时） 二更（2123时） 三更（231时） 四更（13时） 五更（35时） 三更正好是夜半时分，因此，人们常说“三更半夜”，形容很晚了。五更时分天还不太亮，人们把起早叫起五更。用地球运动的相关知识解答下面的问题用地球运动的相关知识解答下面的问题-3月21日普洱人小赵去北京出差。感觉得北京天黑的太早，很不习惯。请解释原因。 暑假普洱人小钱去北京出差。感觉得北京天

21、亮的太早，很不习惯。请解释原因。圣诞节期间普洱人小孙去北京出差。感觉得北京天黑的太早，很不习惯。请解释原因。三、季节和历法 1、四季和五带 （1）四季产生的原因 地球公转的影响更重要的是造成了四季的演变。地球获得热量多少的重要原因是太阳光射向地面的倾斜程度（即太阳高度）和照射时间（即昼夜长短）。因此当进一步分析地球为什么会有四季更替现象出现，可以指出这与地球公转的存在、公转的规律性有间接联系。 其重要原因是太阳光射向地面的倾斜程度，即太阳高度。夏季就是太阳高度最大的季节，此外，夏季每日的白昼时间即光照长短要明显大于冬季。 这就可以说明这样一个现象：地球一月是在近日点，为什么对北半球而言却是冬季

22、，七月在远日点却是夏季？这就是因为地球离太阳的远近并不是决定获得热量多少的主要因素。又如，在南半球称为夏季时地球是什么状态？这是在地球公转到整个季节太阳都直射在南半球，造成南半球的太阳高度最大，白昼时间也长。这里要重视地轴倾斜带来的影响，它是造成地面太阳高度和昼夜长短的变化，产生四季更替现象的重要原因。（2）五带的划分 五带：指热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带。 五带是以纬度为界来划分的，其界线为南、北回归线和南、北极圈。热带是南、北回归线之间的地带，太阳高度大，光照强烈，昼夜长短变化不大。南、北温带是南、北回归线分别与南、北极圈之间的地带，太阳终年不会直射，昼夜长短变化大。南、北寒带是南

23、、北极圈分别到南、北极之间的地带，太阳高度很小，光照强度低，夏季和冬季分别出现极昼和极夜现象。回归线回归线极圈极圈历法 历法 最重要的依据是天文现象，特别是朔望月朔望月和回归年回归年的观测。 古人经常观测到的天象是太阳的出没和月亮的盈亏，因此把日出日落，昼夜交替的周期定为一日。昼夜交替的周期定为一日。把月圆月缺的周期定为一月把月圆月缺的周期定为一月。年的概念最早是以庄稼成熟的周期为单位的。年和岁不同，岁表示岁表示从今年的某一节气到明年同一节气之间的这一段从今年的某一节气到明年同一节气之间的这一段时间，年则表示从今年的正月初一到明年的正月时间，年则表示从今年的正月初一到明年的正月初一。初一。 以朔望月为单位的历法是阴历，又叫