第三节地球运动

第三节地球的运动及其自然地理意义地球的自转运动

地球的公转运动一、地球的自转运动

1.地球自转的方向

自西向东

右手法则：设想用右手握住地轴，大拇指竖直指向北极星，四手指的方向则代表地球的自转方向。天球的视运动方向：自东向西在北极上空看地球自转是逆时针方向，而南极上空是顺时针方向地球的自转方向

傅科摆实验：2.地球自转的周期地球的自转周期为1日。选择天球上不同的参考点，其可分为恒星日、太阳日和太阴日。

恒星日：以天球上某恒星（或春分点）为参考点，指某地经线连续两次通过同一恒星与地心连线的时间间隔，为23时56分4秒。地球自转的真正周期，常量。

太阳日：以太阳的视圆面中心作参考点，指日地中心连线连续两次与某地经线相交的时间间隔，平均为24时。昼夜更替的周期。

太阴日：以月球中心作参考点，指月地中心连线连续两次通过某地经线的时间间隔，平均为24时50分。潮汐日变化的理论周期。3.地球的自转速度

角速度：地球自转一周实际转过的角度与其对应的周期之比，约为15°/h。角速度是均匀的，既不随维度变化，又不随高度变化，全球一致。

线速度：随纬度和高度变化而不同，纬度越低自转线速度越大，在赤道海平面上的自转线速度已超过音速，达到465m·s-1。地球自转速度的变化：地球形成以来自转速度在变慢

自转变慢的原因：潮汐摩擦力，太阳活动、地球不断膨胀。自转速度在变慢的过程中也有变快的阶段自转变快的原因：地球上比重大物质在重力作用下不断向地心汇聚。

4．地球自转对自然地理环境的影响昼夜更替地表水平运动的物体发生偏转地方时对自然地理环境演变的影响

⑴地球自转决定昼夜更替，使地表各种过程具有昼夜节奏气温、湿度、风、蒸发、和降水等气候要素以及生物生长发育等自然地理现象和过程都产生昼夜的节律性变化。地球适中的自转速度使地表热量分配适中，从而使得许多过程不朝极端的方向发展。昼夜更替

⑵使地表水平运动的物体发生偏转

由于地球自转，地球上所有水平运动的物体在北半球的运动方向都向右偏转，在南半球向左偏转。

地转偏向力或科氏力（科里奥利力，因法国数学家科里奥利最早研究而得名）

科氏力对大气运动、洋流及河流的运动等产生重要影响大气环流：

大气环流示意图河流：黄河三角洲长江河口⑶地球自转造成同一时刻、不同经线上具有不同的地方时间

地球自转产生天体的周日视运动，使不同经度上的人们处于早、午、晚、夜等不同时间感受状态。

⑷地球自转运动的变化对自然地理环境演变的影响①地球自转速度的变化对地球气候有重要影响

对大气环流的影响：彭公炳等（1983）研究发现，地球自转速度加快时北半球全年W型（即纬向型，西方型）大气环流日数减少，E型（东方型）年日数增多，自转速度减慢时相反。对厄尔尼诺现象的影响：任振球（1990）研究发现，厄尔尼诺现象大都发生在地球自转速度年变量随时间变化曲线上连降两年的时期。②地极变化对地球气候的影响

地极的变化：

长尺度变化：大约3亿年前，地球的南极在现在非洲的南端，而北极在夏威夷岛附近。中期和短期变化：地极具有427天（即14个月）的变化周期（Chandler，1900）。

地极变化对地球气候的影响：地极位置的变化，必然导致赤道和各个地方地理纬度的变化，并最终引起全球气候及全球自然地理环境的变化。极移的海平面高度变化效应具有多年变化，最大值达40mm，因而对全球海水和大气环流将产生明显变化。③地磁变化对自然地理环境的影响

还在探索中地磁反转导致地球上某些海洋生物种类的灭绝；地磁场对地球高层大气有一定控制作用；地磁反转不足以引起全球气候的巨大变化（Worn等，1971）。二、地球的公转

㈠地球公转的方向与轨道

公转方向：自西向东。

公转轨道：椭圆，接近正圆。远日点日地距离1.521亿km，近日点日地距离1.471亿km，日地平均距离1.496亿km。

地球公转轨道示意图黄赤交角：

黄道面：太阳视运动在天穹上移动的轨迹，叫做黄道，黄道所在的平面叫黄道面。黄道面与地球公转轨道面重合。地球公转轨道面与地轴的交角：66°34′

黄赤交角：黄道面与赤道面的交角23°26′。㈡地球公转的周期

地球公转的周期，通常用“年”来表示，可分为恒星年和回归年。

恒星年：是指地球连续两次经过太阳和地球公转轨道面上一颗恒星（通常是狮子星座的轩辕十四）的连线所需的时间，长度为365.2564日。地球公转的真正周期。

回归年：是指地球连续两次通过春分点与太阳连线所需的时间，长度为365.2422日。回归年直接决定着一年的四季变化，与农作物播种、生长、收获有着比较固定的关系。㈢地球公转的速度

地球公转的速度遵循开普勒定律，即在相等单位时间内，地球与太阳的连线在地球公转轨道面上扫过的面积相等。其与日地距离的长短成反比。㈣地球公转对自然地理环境的影响

季节的变化五带的划分长周期气候的变化

⑴使地表各种自然地理现象和过程出现四季变化

地轴倾斜平移公转致使太阳光线直射地球的位置在一年当中出现周期性的变化（在南北回归线之间移动），造成太阳高度和昼夜长短的季节性变化，致使南北半球各自所得太阳能差异巨大，从而使自然地理现象和过程出现春、夏、秋、冬的季节更替。

太阳高度（角）：太阳光线与地平面间的夹角。24节气：

将黄道圈以15°为单位划分所得24个弧度，每段15°为一个节气。四季的划分：

西方（天文学上）：以春分、夏至、秋分、冬至分别为春、夏、秋、冬四季的起点。我国：以立春、立夏、立秋、立冬分别为春、夏、秋、冬四季的起点。气候统计上：3、4、5月为春季，6、7、8月夏季，9、10、11秋季，12、1、2月冬季。以温度为标准：侯（5天为一侯）平均气温低于10℃为冬季，高于22℃为夏季，介于10℃和22℃之间为春季和秋季。⑵天文地带的形成与划分

天文地带，是指地球上四季变化特点基本相同的地带。根据地表有无太阳直射以及极昼、极夜现象，全球共分为“五带”：热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带。⑶对长周期气候变迁的影响

近1*106年以来，地球冰期与间冰期的长周期气候变化是地球轨道三参数（地球轨道偏心率、地轴倾斜度、岁差）周期性变化的结果。地球公转轨道偏心率

变化：目前0.0167，变动范围0.00-0.06，周期约10万年。

影响：若偏心率变大，夏至日前后地球通过远日点时，北半球有短而热的夏季，长而冷的冬季，年内温差很大；若偏心率变小，则北半球冬夏半年长度几乎相等，年内温差小。地轴倾斜度（即赤道面与黄道面的夹角）

变化：目前23°26′，变化范围在21.8°-24.4°之间，周期4万年。

影响：倾斜度的大小影响到高低纬之间、冬夏之间的热量分配。如地轴倾斜度增加，高纬度地区的太阳辐射量增加，赤道地区相对减少，前者为主。倾斜度越大，地球高纬地区接受的太阳辐射量年内差别就越大，出现冬天更冷、夏天更热的现象，气温年较差增大。

岁差

岁差现象，是由于地轴的进动（地轴空间指向的周期性变化），使春分点沿黄道面向西缓慢移动造成的，其移动的速度为每年50.29″，周期约为2.6万年。

影响：岁差的存在使地球通过春分点时得到的热量状况不同。岁差的现象也会引起长尺度地球气候的变化，若夏至日通过近日点（与现在相反），则会出现夏热冬寒的现象。

南斯拉夫科学家米兰科维奇（M.Milankovitsch）综合了三者对气候的影响，很好的解释了第四纪的4次大冰期及3次间冰期的出现，尤其是很好的解释了最后一次冰期和5000年前后冰后期最温暖气候。

三、时间与历法㈠时间

1.地方时

地方时，是指由于地球的自转造成同一时刻不同经线上具有不同的地方时间。

时差：经度每差15°，地方时相差1小时；经度相差360°，地方时相差24小时，即相差1天。

2.区时

全世界按统一标准划分时区，世界各国按其所在时区，实行分区计时制度（区时制度）。每一时区采用一个统一的标准时间，称为区时或标准时。（1884年国际子午线会议）

时区的划分：

以本初子午线为基准东西经度各7.5°为零时区，零时区向东向西每15°划分一个时区，共划分24个时区：东1区、东2区……东12区，西1区、西2区……西12区。

区时的确定（理论）：

以0°、15°以及15°的整数倍的经线作为每个时区的标准时线，标准时线的地方平太阳时作为全时区统一的标准时间，成为“区时”或“标准时”。东12区和西12区各为半个时区，共同使用180°经线的标准时间。

各国实际时间的确定：

以首都所在时区为国家的标准时间（大多）；以国内行政区为界划分时区（幅员大的国家）；有的采用半时区为标准时，有的比理论时区快1小时，甚至有的国家不依15°或7.5°的整数倍作标准时。

国际日期变更线：

180°经线附近，除中间和南端沿180°经线外，其它地方是一条折线。由东向西越过这条线，日期增加一天，由西向东越过这条线，日期减少一天。㈡历法

历法，是指根据日、月运行规律安排年、月、日的法则。现今仍然使用的历法种类包括：太阴历、太阳历、阴阳历。

编历原则：力求在尽可能短的协调周期（编历的循环周期）内，使历年、历月的平均日数，与日月的运动周期的精确日数相等或尽量接近。1．太阴历根据月相变化规律制定的历法，简称阴历，又叫回历。⑴历月

依据：朔望月29.5306日，小月取29日，大月取30日；

协调周期：360个朔望月（即30个太阴年），协调周期内应安排的大月总数191个（360×0.5306），小月总数169个（360-191）；历月的平均值为（191×30+169×29）/360=29.53055日，与朔望月周期十分接近。

大、小月安排：逢单大月，逢双小月。⑵历年

依据：回归年与朔望月的比值365.2422/29.5306=12.3，取整定为12个朔望月/年。太阴年的精确日数应该是12×29.5306=354.367，平年定为354日，闰年为355日。协调周期内，闰年数11个（30×0.367），平年数19个（30-11）。太阳年的平均日数=（11×355+19×354）/30=354.366日。

置闰规律：①序号为2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、28的年份为闰年。②闰年的闰月安排在12月份的最后一天。因此，平年为6个大月，6个小月；闰年为5个小月，7个大月。⑶特征

历月的日序与月相对应，但历年的月序却与季节毫不相干。由于历年比回归年短11天，约17年出现一次寒暑倒置，冬夏移位，无法依次安排农事活动。2．太阳历

依据太阳回归周期编制的历法，简称阳历，或叫公历。⑴历年

依据：回归年365.2422日，平年定为365日，闰年366日。

协调周期：400个回归年，其中应安排闰年总数97个平年数303个。历年的平均日数365.2425日。历年的岁首定在冬至后的第10天。

置闰规律：①公元年号能被4整除的是闰年；②整百之年不能被400整除的不是闰年；③闰年之闰日安排在2月的最后一天。⑵历月

依据：是回归年与朔望月的比值12.3，取整后定为12个朔望月/年。历月的平均日数365.2422/12=30.4368，大月定为31天，小月30天。

大、小月的安排：理论上应是闰年6个大月，6个小月；平年为5个大月，7个小月。而事实上却是7个大月（1,3,5,7,8,10,12），5个小月（2,4,6,9,11），其中2月平年28日，闰年29日。⑶特征历年的月序与季节相对应，但历月的日序与月相却不相干，是国际通用历法。

3．阴阳历

既依据月相周期，又协调太阳回归周期所制定的历法，又称农历、旧历或夏历。⑴历月

依据：朔望月29.5306