第一章地球概论

第一章地球概论

第一节宇宙中的地球第二节地球坐标与天球坐标第三节地球的运动

第四节历法

宇宙的形成

宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的,宇宙在大爆炸前处于极高温和超高密状态,大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。时间：10-44s体积：10100倍温度：1032K宇宙大爆炸理论第一章银河系有2000多亿颗星体！第一章第一章宇宙中的地球宇宙中的地球第一章流星第一章彗星1、星光闪烁的恒星

天体类型8、形式各异、大小不一的人造天体7、星际物质——气体和尘埃6、拖着长尾的彗星5、一闪即逝的流星4、轮廓模糊的星云3、圆缺多变的月亮2、在星空中移动的行星第一章天体及天体系统总星系银河系河外星系（星系）2000多亿颗恒星太阳系其他行星系统地月系

天体系统的层次小结地球月球最低最高第一章人类对宇宙的认识过程

1、古代的天圆地方说2、公元2世纪，古希腊天文学家托勒玫提出地心说3、16世纪，波兰天文学家哥白尼提出日心说4、18世纪，天文学家引进星系一词5、20世纪60年代以来，大型天文望远镜的使用以及空间探测技术的发展，使天文观测的尺度逐渐扩展到150—200亿光年的时空区域——总星系第一章地球是一颗普通的行星第一章宇宙中的地球

地球沿着椭圆形轨道绕太阳运行，太阳处在椭圆的焦点之一。每年1月初地球和太阳最接近，距离约为14710×104公里，称为近日点。7月初离太阳最远，距离约为15210×104公里，称远日点。第一章一、地球的形状和大小二、地表环境受到的影响地球的形状和大小地球是一个赤道突出、两极扁平的椭球。用平均海平面来表示的、处处与铅垂线保持垂直的连续曲面，这个曲面叫做大地水准面。用绕短轴旋转的椭圆构成的椭球来代替地球，称为地球椭球体。地球两极扁平的程度称为地球的扁率a，可以用下式计算：（式中a为地球赤道半径，b为地球两极半径）第一章相关图解第一章地球和标准椭球体相比较，南极凹进24m，北极高出14m地球赤道半径a为6,378,140米，极半径c为6,356,780米，平均半径为6,371,030m。地球的赤道周长为39,840,000m，总面积5.028×108km2，总体积1.082×l08km3，总质量5.98×1024kg相关图解第一章第一章地表环境受到的影响

（一）地外系统对地表环境的影响（二）地内系统对地表系统的影响1、能量的来源2、引力的影响3、陨石撞击的环境效应4、其他宇宙因素的影响

1、能量的来源2、物质的交换3、地内活动的其它环境效应第一章地球坐标与天球坐标

一、地球坐标二、天球坐标第一章地球坐标（一）经纬线与地球上的方向（二）地理坐标的经纬度（三）地球上的距离第一章经线是地球上的南北方向线——沿经线指向北极(N)为正北方向，指向南极(S)为正南方向。纬线是地球上的东西方向线——沿纬线顺地球自转方向为正东方向，逆地球自转方向则为正西方向，东西方向是无限方向。纬度是指通过某地的铅垂线与赤道平面的夹角。经度是指某地的经线平面与本初子午面的夹角。1、常用的距离单位海里(nmile)——人们将地球上1分大圆弧的长度定义为1nmile,即地球上每度大圆弧为60nmile。公里(km)——法国人把地球上大圆周长的四万分之一定义为1km，中国人使用的华里则为公里长度的二分之一。每度大圆弧之长=40000km/360o=111.11km／1o。2、地球上两点距离公式：如果已知A地的地理坐标为(φA,λA)，B地的坐标为(φB,λB)，则两地距离(AB大圆弧的度数)：cosAB=sinφAsinφb+cosφAcosφBcos(λB-λA)相关图解第一章天球坐标(一)天球(二)天球的基本点和圈(三)天球坐标系图第一章1、地平坐标系2、黄道坐标系

1、天顶和地平圈2、天极和天赤道3、天子午圈和四方点4、黄道和春分点

天球是以观测者为中心，任意远为半径的假想球面。相关图解第一章地球的运动一、地球的自转二、地球的公转三、岁差、章动和极移第一章地球的自转1、地球自转的证明2、地球自转的方向3、地球自转的周期4、地球自转的意义5、地球自转的速度第一章地球自转的证明傅科摆试验:

结构和普通摆一样，摆动和普通摆的摆动也一样。我们知道，作为一种物质形式，摆是无法摆脱地球自转的。但是，作为一种运动状态，摆动和摆动平面是可以超然于地球自转的。利用摆动的这种特点，人们可以直接察觉地球自转的后果。第一章

第一章

1851年，傅科进行了著名的傅科摆实验。他根据地球自转的理论，提出除地球赤道以外的其他地方，单摆的振动面会发生旋转的现象，并付诸实验。他选用直径为30厘米、重28千克的摆锤，摆长为67米，将它悬挂在巴黎万神殿圆屋顶的中央，使它可以在任何方向自由摆动。下面放有直径6米的沙盘和启动栓。如果地球没有自转，则摆的振动面将保持不变；如果地球在不停地自转，则摆的振动面在地球上的人看来将发生转动。当人们亲眼看到摆每振动一次（周期为16.5秒），摆尖在沙盘边沿画出的路线移动约3毫米，每小时偏转11°20‘（即31小时47分回到原处）时。地球自转方向地球自转方向：第一章从北极上空看第一章从南极上空看第一章地球自转周期地球自转一周的时间即自转周期，叫做一日。由于观测周期采用的参考点不同，一日的定义也略有差别。恒星日：23h56m4s太阳日：24小时如果取春分点为标准，则春分点连续两次通过同—子午面的时间，叫做一恒星日。如果取太阳为标准，则地球上同一地点连续两次通过地心与日心的连线所需的时间，叫做一个太阳日。第一章相关图解PSUN恒星PPE1E3E2恒星日与太阳日第一章据推测，在地球形成的初期，地球自转的周期仅有4

小时。现在已经计算出在各时期地球自转的周期。第一章地球自转速度地球自转速度包括线速度和角速度两种:1.线速度由赤道向两极递减2.角速度

除极点外均为15度/小时3.在极点上，线速度和角速度均为0第一章相关图解

地球自转线速度和角速度第一章地球自转的意义地球自转的重要地理意义表现在以下几个方面：1、地球自转决定了昼夜的交替，并使地表各种过程具有一昼夜的节奏2、由于地球自转的结果，所有北半球作水平运动的物体都发生向右偏转，在南半球则向左偏3、地球自转造成同一时刻，不同经线上具有不同的地方时间4、由于月球和太阳的引力，地球体发生弹性变形，在洋面上则表现为潮汐5、地球的整体自转运动，同它的局部运动，例如地壳运动、海水运动、大气运动等，都有密切关系

第一章图图图图第一章第一章第一章地球的公转地球按照一定的轨道绕太阳运动，称为公转。地球公转方向是自西向东。地球公转的周期为一年。地球公转速度在近日点最大，在远日点时最小。太阳光线直射的范围在23°27′N和23°27′S之间作周期性变动，从而形成了春夏秋冬四季的更替。地球公转轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的两个焦点之一。椭圆的最长直径叫长轴，最短直径叫短轴。长短轴之差称为焦点距。1/2焦点距与半长轴之比，称为椭圆偏心率。偏心率愈接近于零，椭圆即愈接近圆形。地球轨道偏心率约为0.017（或1/60）。第一章春分(3月20或21日)和秋分（9月22或23日），太阳位于春分和秋分点。南北半球各纬度上的白昼和夜晚长度都是12小时。冬至(12月22或23日)和夏至(6月21或22日)时北半球夜晚比白昼长，南半球相反；愈向两极，昼夜长度悬殊愈大，在赤道两侧的相应纬度上，昼夜相对长度恰好相反，北极圈内夜长24小时，南极圈内昼长24小时。第一章图图第一章第一章地球公转速度的变化：地球公转的周期：地球公转的周期为一年。“年”的时间也因参考点不同而有差别。

恒星年：地球连续两次通过太阳和另一恒星的连线与地球轨道的交点所需的时间为365日6时9分9.5秒，称为一个恒星年。回归年：连续两次通过春分点的平均时间为365日5时48分46秒，称为一个回归年。第一章黄道全圈分为360o，以春分点为起点计算，二分点与二至点与相邻点的角距都是90o。西方国家以春分到夏至为春季，夏至到秋分为夏季，秋分到冬至为秋季，冬至到春分为冬季。我国还将黄道全圈按15o划分，得到24个间距，称为二十四节气。图第一章第一章二十四节气歌

春雨惊春清谷天，

夏满芒夏暑相连，

秋处露秋寒霜降，

冬雪雪冬小大寒。岁差、章动和极移岁差：当地球自转轴旋进时，春分点西移，故地球自传不到—周即可两次经过春分点，这就是岁差。章动：由于地球自转轴在它本身和地球转动惯量轴之间发生移动使地球围绕其自转轴的摆动。转动惯量轴是这样的一种轴，即围绕它地球有相等的质量分布。由于纬度等于地球自转轴和观察点处铅垂线间的余角，因自转轴摆动，这个角度就会发生变化，其变化造成纬度的循环变化。极移：由于地球质量分布不均匀，真正的极点位置常常发生变化，因此自转轴又将围绕新极点旋转。这种现象就是极移。第一章相关图解第一章历法1、阴历2、阳历3、阴阳历（农历）第一章历法—阴历历法是指根据日、月的运行规律安排年历的法则。现今仍然使用的历法种类主要有阴历、阳历、阴阳历。1、阴历根据月相变化周期制定的历法，简称阴历或回历。

这种历法，历月的日序与月相对应，但历年月序却与季节毫不相干。在游牧民族的穆斯林国家或地区阴历仍然使用。

第一章月相和朔望月月球本身不发光，只能反射太阳光。在太阳照射下，月球总是被分为光明和黑暗两个半球。它们是月球上的昼半球和夜半球。但从地球上看来，这明暗两部分的对比，时刻发生变化：有时看到它的光明半球，有时看到它的黑暗半球；在一个时候，月轮的光明部分不断扩大，黑暗部分持续缩小；在另一个时候则反之，如此往复循环，这便是月相变化。第一章第一章新月和满月，上弦月和下弦月，周期性地轮番出现。上半月（旧历）由缺变圆，下半月由圆变缺。从这一次新月（或满月）到下一次新月（或满月）所经历的一段时间，即月相变化的周期，称为朔望月，其长度为29.5306日，或29日12时44分3秒。（1）历月：安排历月的天文数据是朔望月29.5306日，因其介于29与30之间，故小月取29日，大月取30日；阴历编制的协调周期——为360个朔望月（即30个太阴年），在协调周期内应安排的大月总数为191个，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.第一章历法—阴历（2）历年：阴历年安排月数的天文依据:是回归年与朔望月的比值12.3，取整后一个太阴年定为12个朔望月。太阴年的精确日数=12×29.5306=354.367日。平年为354日，闰年为355日。在协调周期（30个太阴年）中闰年数为11个（30×0.367），平年数为19个（30-11）。阴历年的置润：在30个太阴年的序号中：2，5，7，10，13，16，18，21，24，26，28为闰年，而闰年的闰日安排在12月份的最后一天（变为大月30日）。这样平年为6个小月6个大月；闰年为5个小月7个大月。第一章历法—阳历2、阳历依据太阳活动周期编制的历法，简称阳历或公历。

（1）历月

回归年与朔望月的比值12.3，取整后一个阳历年定为12个月。历月的平均日数=365.2422/12=30.4368日；大月定为31日，小月定为30日。大小月安排：理论上:闰年为6个大月，6个小月（31×6+30×6=366日）；平年为5个大月，7个小月（31×5+30×7=365日）事实上:7个大月（月号为1，3，5，7，8，10，12均为大月），5个小月（月号为2，4，6，9，11均为小月），其中2月平年只有28日，闰年为29日。第一章历法—阳历(2)历年:置闰规律：阳历年的天文依据是回归年365.2422日，平年365日，闰年为366日。阳历的协调周期为400个回归年，其中应安排的闰年总数为97个（200×0.2422），平年数为303个（400-97）。历年的岁首定在冬至后的第十天。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。第一章阳历推算歌阳历称方便，人人会推算。一年十二月，三百六十五天。大月三十一，小月三十天。七前单月大，八后单月小。二月二十八，闰年加一天。何时始逢闰？四除公元年。第一章历法--阴阳历