高中地理：人教版高一地理（上、下册）电子教材

电子课文•第一章地球在宇宙中

第一节天体和天体系统

天体在地球上，我们仰望苍穹，可以看到太阳、月球以及各式各样的星

星，包括闪烁的恒星、明亮的行星和轮廓模糊的星云。有时候，我们还可以看到

划破夜空的流星和拖着长尾的彗星。通过天文望远镜和其他空间探测手段，还可

以观测到更多的恒星和星云，环绕行星公转的卫星，以及存在于星际空间的气体

和尘埃一一星际物质。所有这些，通称天体。它们都是宇宙间物质的存在形式。

地球也是一个天体。在太空中运行的人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、天空实验

室等属于人造天体。

地球是一个天体

（A造卫星上拍摄的地球照片）

天体在天球上的投影图

北天极

南天极

天球上的天极和天赤道图

天球地球以外的天体，距离我们的远近，极其悬殊。但是，人们都有这

样的直觉印象：日月星辰看上去似乎是一样遥远的。这就是说，一切天体似乎都

位于一个以观测者为球心的球面上。根据这样的印象，人们为了研究天体在天空

中的位置和运动，引进了一个假想的圆球：它的球心就是观测者；它的半径是无

穷大。这个圆球，叫做天球。地球以外的天体在天球上都有各自的投影。人们在

说明天体位置和运动的时候，可以把天体的投影看成是它们本身。

地球的自转轴无限延长，同天球球面相交于两点，这叫做天极，即南天极和

北天极。地球赤道平面无限扩大，同天球相交的大圆，叫做天赤道。有了天极和

天赤道，天球就可以有它自己的经线和纬线。人们说明天体在天球上投影的位置

就方便了。

恒星和星云在各种天体之中，最基本的是恒星和星云。恒星是由炽热气

体组成的，能自己发光的球状天体。它有很大的质量。夜空里的点点繁星，差不

多都是恒星。人们用肉眼可以看到的恒星，全天就有六千多颗。借助于天文望远

镜，可看到几十万乃至几百万颗以上的恒星。

太阳是距离我们地球最近的恒星，太阳光到达地球需要的时间为8分多钟。

距离太阳最近的恒星①，它的光到达地球约需4.2年的时间。这就是说，它同地

球的距离约为4.2光年。光年是计量天体距离的一种单位。光的速度为每秒钟

30万千米，光在一年中所走过的距离，约等于94605亿千米，这叫做一光年。

有些恒星远达几百、几千光年，现在能够探测到的最远天体，距离地球约为200

亿光年。

由于恒星距离我们十分遥远，在地球上看来，恒星之间的相对位置似乎是固

定不变的，因此古代人把它们叫做恒星。实际上，所有恒星都在不停地运动和变

化中。例如，我们所熟悉的北斗七星，现在看起来排列得像勺子的形状。但是，

在十万年以前和十万年以后，形状却跟现在不一样。这是因为北斗七星各成员运

动的方向、速度不同所造成的。

・二''E

工\现在

10万年后

10万年前

北斗七星图形的变化图

星云是由气体和尘埃物质组成的，呈云雾状外表的天体。同恒星相比，星云

具有质量大、体积大、密度小的特点。一个普通星云的质量至少相当于上千个太

阳，半径大约为10光年。星云的物质密度十分稀薄，主要成分是氢。

猎尸座大星云

大熊星座的图形

古代人把较亮而邻近的星联成图

形,结合神话中的人物或动物为星座

命名,这些名称一直沿用到现在.

星座人们为了便于认识恒星，把天球分成若干区域，这些区域称为星座。

每个星座中的恒星，人们曾把它们联成各种不同的图形。我们根据这些图形，就

能辨认不同的星座以及星座中的恒星。按照国际上的规定，全天分成88个星座。

上述北斗七星就是大熊星座的主要部分。

北

九月的星空图

按北纬35。绘制，外国为地平置回心为天顶.适

用于9月1日21时,9月15日20时,9月30日19时.

在星空中，人们可以看到，在北天极的周围，有大熊、小熊和仙后三个星座。

大熊星座和小熊星座的主要恒星都是七颗，排列成勺子的形状。仙后星座有五颗

亮星，它们排列成w的形状。在北半球的中高纬度，这三个星座都是终年可见的。

在北半球的中纬度，九月初的21时左右，天顶附近有天琴座（其中有织女星）、

天鹅座和天鹰座（其中有牛郎星）。

天体系统宇宙间的天体都在运动着。运动着的天体因互相吸引和互相绕

转，而形成天体系统。

天体系统有不同的级别。月亮和地球构成地月系。地月系的中心天体是地球,

月球围绕地球公转。地球和其他行星都围绕太阳公转，它们和太阳构成高一级的

天体系统。这个以太阳为中心的天体系统，称为太阳系。太阳系又是更高一级天

体系统一一银河系的极微小部分。银河系中像太阳这样的恒星就有2000多亿颗。

银河系主体部分的直径达7万光年。在银河系以外，人们又观测到大约10亿个

同银河系类似的天体系统，我们把它们叫做河外星系，简称星系。

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银河系主体部分示意（侧视）图

目前，天文学上把银河系和现在所能观测到的河外星系，合起来叫做总星系。

它是现在所知道的最高一级天体系统，也是目前人们所能观测到的宇宙部分。至

于总星系以外是什么样子，随着科学技术的发展，空间探测手段的进步，人们对

宇宙的认识将会不断扩大和深入。

仙女座河外星系

问题和练习

1.宇宙中有哪些不同的天体？我们平时用肉眼曾看到过哪些不同的天体？

2.把天体系统的层次，用简表形式表示出来。

3.晴天的夜晚，在天空中找出大熊星座、仙后星座、北极星、牛郎星和织

女星（参看北半球中纬度九月星空图）。

第二节太阳和太阳系

太阳

太阳概况在宇宙中，太阳只是一颗普通的恒星。但是，对地球来说，这

颗恒星太重要了。没有它，地球上的生命就不会存在。太阳的光和热是人类赖以

生存和活动的源泉。地球上的许多自然现象，都同太阳息息相关。

太阳与地球之间的平均距离约为1.5亿千米。太阳的半径约为700000千米,

是地球半径的109倍多。太阳的体积约为地球体积的130万倍。

太阳同所有的恒星一样，是由炽热的气体构成的，主要成分为氢和氯。它的

平均密度比地球小得多，是地球平均密度的1/4。这些炽热的气体，为什么不

会向四面八方飞散逃逸呢？那是因为太阳的质量太大，用它本身强大的引力，把

气体给吸引住了。太阳的质量相当于地球质量的33万多倍。太阳表面的重力加

速度为地球表面重力加速度的28倍。

太阳外部结构我们能直接观测到的太阳，是太阳的大气层。它从里到外

分为光球、色球和日冕三层：

（一）光球我们看到的像圆盘一样、明亮发光的太阳表面，叫做“光球”。

它是太阳外部很薄的一层，厚度大约只有500千米，表面温度约为6000K①。

太阳光基本上都从这一层发出。光球表面有一些黑斑点，叫做太阳“黑子”。黑

子实际上并不黑，只是因为它的温度比光球的表面温度大约低1500度左右，在

明亮光球的衬托下，它才显得阴暗一些。根据长期观察和纪录，发现太阳黑子有

的年份多，有的年份少。我们把黑子最多的年份，叫做太阳活动极大年，最少的

年份叫做太阳活动极小年。前一次活动极大年到再次出现活动极大年的平均周期

约为11年。

太阳黑子

18501860187018801890190019101920193019401950I9601970（^）

太阳黑子的周期图

（二）色球在光球的外面，有一层呈玫瑰色的太阳大气。这一层叫做色

球层。它的厚度约几千千米，气体稀薄，所发出的可见光①，不及光球的千分之

-o因此，只有在日全食时（或用特殊望远镜）才被人们看到。色球的温度自里

向外由四、五千度升高到几万度②。色球层当中，有时会向外猛烈地喷出高达几

万千米至几十万千米的红色火焰，这叫日珥。色球层的某些区域，在短时间内有

突然增亮的现象。这种现象，叫做耀斑，又叫太阳色球爆发。耀斑的周期也是

11年，常随黑子群的增多而增多。耀斑和黑子都是太阳活动①的主要标志。耀

斑所发出的能量极大，在几分钟的短暂时间内，它能发出相当于100亿颗百万吨

级氢弹的能量，把很强的无线电波，大量的紫外线、X射线、丫射线射出，把氢

原子分解为高能带电粒子抛出，使它们能逃离太阳表面，并能到达地球。

日珥

（三）日冕在色球层的外面还包围着一层很稀薄的、完全电离的气体层。

这一层叫做日冕。它从色球层边缘向外延伸到几个太阳半径处，甚至更远。它的

亮度仅为光球的百万分之一，也只有在日全食时或用特制的日冕仪才能看到。日

冕内部的温度高达100万度，日冕离太阳表面较远，受到的引力较小，它的高温

使高能带电粒子向外运动。这种粒子流运动的速度很高，每秒达350千米以上,

不断地飞逸到行星际空间，好像是从太阳吹出来的一股“风”，所以叫做“太阳

风”。太阳活动频繁时，太阳风的强度和速度都变大。

太阳活动对地球的影响当太阳上黑子和耀斑增多时，发出的强烈射电会

扰乱地球上空的电离层，使地面的无线电短波通讯受到影响，甚至会出现短暂的

中断。

太阳大气抛出的带电粒子流，能使地球磁场受到扰动，产生“磁暴”现象，

使磁针剧烈颤动，不能正确指示方向。

地球两极地区的夜空，常会看到淡绿色、红色、粉红色的光带或光弧，这叫

做极光。极光是带电粒子流高速冲进那里的高空大气层，被地球磁场捕获，同稀

薄大气相碰撞而产生的。

太阳能量的来源炽热的太阳，它中心的温度高达1500万度，压力极大，

有2.5X1CT帕。在这样高温、高压条件下，产生核聚变反应，即四个氢原子核

聚变为一个氢原子核。在这个核聚变过程中，太阳要损耗一些质量而释放出大量

的能。使太阳发光的就是这种能量。太阳每秒钟由于核聚变而损耗的质量，大约

为400万吨。按照这样的消耗速度，太阳在50亿年的漫长时间中，只消耗了

0.03%的质量。据估计，太阳的寿命（即稳定时期）可达100亿年，目前它正处

于稳定而旺盛的中年时期。

二太阳系及其成员

太阳系太阳系是由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星

际物质构成的天体系统，太阳是太阳系的中心天体，它的质量占太阳系总质量的

99.86%o太阳系中，其他的天体都在太阳的引力作用下，绕太阳公转。

太阳系的模式图

太阳系的成员太阳系的成员除了太阳以外，还有以下几类成员:

（-）行星和小行星行星是在椭圆轨道上环绕太阳运行的、近似球形的

天体，并且质量比太阳小得多，本身不发射可见光，它以表面反射太阳光而发亮

①。目前已知太阳系有九大行星。按照它们同太阳的距离，由近及远，依次为水

星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。在以恒星组成

的各个星座的天空背景上，行星有明显的相对移动。我们用肉眼可以看到的行星

是：水星、金星、火星、木星和土星。另外的三颗行星：天王星、海王星和冥王

星，要用较大的望远镜才能看到。在火星轨道和木星轨道之间，太阳系还有一个

小行星带。这一带有成千上万颗小行星，像九大行星一样绕太阳公转。不过，它

们的质量都很小。最大的直径只有1000千米；小的直径还不到1千米。

（二）卫星卫星是围绕行星运行的天体，质量都不大。月球是地球的卫

星。太阳系的九大行星，除了水星和金星以外，都有卫星绕转。根据现在探测所

知，九大行星有60多颗卫星。土星的卫星最多，有20多颗②。

（三）彗星彗星是在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量很小的天体，呈

云雾状的独特外貌。彗星的主要部分是彗核，一般认为它是由冰物质组成的。当

彗星接近太阳的时候，彗核中的冰物质升华而成气体，因而在它的周围形成云雾

状的彗发。彗发中的气体和微尘，被太阳风推斥，在背向太阳的一面形成一条很

长的彗尾。彗尾一般长几千万千米，最长可达几亿千米。彗星远离太阳时，彗尾

就逐渐缩短，直至消失。彗尾形状像扫帚，所以彗星俗称扫帚星。人们已发现绕

太阳运行的彗星有1600多颗。著名的哈雷彗星，绕太阳运行一周的时间为76

年。1985年〜1986年，在地球上人们曾观察到哈雷彗星的回归。

197。年出现的一颗大彗星

彗星的轨道和菩尾图

（四）流星体流星体是行星际空间的尘粒和固体小块，数量众多。沿同

一轨道绕太阳运行的大群流星体，称为流星群。闯入地球大气圈的流星体，因同

大气摩擦燃烧而产生的光迹，划过长空，叫做流星现象。未烧尽的流星体降落到

地面，叫做陨星。其中石质陨星叫做陨石；铁质陨星叫做陨铁。

新疆大陨铁

吉林1号陨石

我国的吉林1号陨石，重177cl千克，是世界最大的陨石.

我国的新疆大陨铁，重约30吨,在世界陨铁中居第三位.

（五）行星际物质太阳系除了上述的天体以外，广大的行星际空间虽然

空空荡荡，但是并非真空，其中分布着极其稀薄的气体和极少量的尘埃。这些叫

做行星际物质。

九大行星的运动特征和结构特征九大行星绕日公转有共面性、同向性和

近圆性的特征。

共面性是指九大行星绕日公转的轨道面，几乎在同一平面上。我们把地球公

转轨道在天球上的投影，叫做黄道。它的轨道面叫做黄道面。各大行星的轨道面

与黄道面之间的夹角（叫轨道倾角）都很小，只有水星和冥王星的稍大一些，最

大也不过17°。

同向性是指它们公转的方向都与地球的公转方向相同。

近圆性是指它们的公转轨道同圆相当接近。大多数行星公转轨道椭圆的

偏心率①不超过0.1,只有水星和冥王星较大，分别为0.21和0.25。

九大行星按其质量、大小、化学组成等结构特征，可以分为三类：

第一类是类地行星，即与地球相类似的行星，包括水星、金星、地球和火星。

它们距离太阳近，体积和质量都小，平均密度大，表面温度较高，中心有铁核，

金属元素含量高。卫星很少，或者没有。

水星上没有大气，也没有水。金星、火星上的大气主要是二氧化碳。这两颗

行星也没有液态水，只在大气中有极少的水汽。金星是太阳系中唯一逆向自转的

大行星，因此，金星上看太阳是西升东落的。火星的沙漠部分被红色的硅酸盐赤

铁矿及其他金属化合物所覆盖，所以显出明亮的橙红色。

第二类是巨行星，包括木星和土星。它们离太阳比类地行星远，体积和质量

都很大，平均密度小，表面温度低，主要是由氢、氮、筑等物质构成。卫星数目

多，并且有光环。

第三类是远日行星，包括天王星、海王星和冥王星。它们距离太阳远，表面

温度最低，都在-200C以下，平均密度大体上介于前两类之间，表层气体以氢和

甲烷（CH,）为主，冥王星有无大气，还不清楚。远日行星都有卫星。天王星和

海王星有光环。

地球上具有存在生命物质的条件为什么九大行星中，只有地球上有生

物？这与地球在太阳系中的位置，也就是地球距离太阳的远近，关系十分密切。

就我们目前所知，有生命的物质一定要在像地球这样的环境中才能存在。首先，

它应该具有介乎0℃〜100℃之间的温度，这是水能在液体状态下存在的温度范

围。如果地球距离太阳太近，温度过高，则由于热扰动太强，原子根本不能结合

在一起，因而决不会形成分子，更不用说复杂的生命物质了。相反，如果地表太

冷，分子将牢牢地聚集在一起，只能以固态和晶体存在，生物也无法生存。

其次，这颗行星必须有适于生物呼吸的大气。如果这颗行星的体积和质量太

小，引力太弱，它的各种气体将会逃逸到太空，就不存在大气层了。地球具有适

当的体积和质量，其引力可以把地球上各种气体吸住，形成大气层。同时，地球

大气经过了漫长的演化过程，基本上形成了现代适合于生物呼吸所需的大气。有

的行星表层虽有大气，但缺少生物呼吸需要的氧气。

尽管在太阳系的其他行星上，至今没有找到生物，也没有发现适合生命生存

的环境。但是，在太阳系所在的银河系中，据科学家推算，其中可能有的恒星拥

有适合生物生存条件的行星。

问题和练习

1.太阳黑子、耀斑、太阳风各出现在太阳大气的哪一层？它们对地球有什

么影响？

2.在宇宙中，为什么太阳这颗恒星对地球特别重要？

3.太阳巨大的能量是怎样产生的？

4.根据太阳系模式图，说明九大行星绕日公转有哪些特征？金星、木星、

海王星各属于哪一类行星？各有什么特征？

5.为什么地球是太阳系中唯一有生命物质的天体？

附录:

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第三节月球和地月系

月球概况同地球相比，月球小得多。月球的直径约为地球直径的1/4；

月球的体积为地球体积的1/49；月球的表面面积约为地球表面面积的1/14,

比亚洲的面积还小一点；月球的质量约等于地球质量的1/81；月球的表面重力

加速度很小，只相当于地球表面重力加速度的1/6。所以，登上月球的宇航员,

穿着沉重的宇航服，拿着探测仪器，在月面行走还是轻飘飘的。

月球正面示意图

由于月球引力小，保留不住大气，声音也无法传播，所以月球上是一个寂静

无声、死气沉沉的世界。月球上既然没有大气层，当然就没有水汽，没有风、云、

雨、雪等天气变化；昼夜温度差别很大，白天在阳光直射的地方，温度可达127℃,

夜晚则降到T83C。月球上没有空气，没有任何形态的水，因此也就没有生命的

存在。

月球正面

我们肉眼看到的月球正面的明亮部分，是月面上的山脉、高原。月球上最高

的山峰高达9000米，比地球上的珠穆朗玛峰还高；月球上暗黑的部分，是广阔

的平原和低地。过去人们误以为这些暗黑部分是海洋，把它们取名为“风暴洋”、

“静海”，等等。实际上那里是月球早期火山爆发，喷出的大量岩浆所形成的熔

岩平原。

月面最显著的特征是坑穴星罗棋布，直径大于1000米的环形山（也称“月

坑”），在月球正面就有33000多个。这些环形山大体上都是宇宙物体冲击月

面和火山活动的产物。

登月考察了解到月面布满着一层厚度不等的月尘和岩屑。从“阿波罗”11

号登月以来，先后几次采集到几百千克的各种月球岩石样品，经过分析，月岩中

已发现近60种矿物，其中有6种是地球上尚未发现的。在月岩和月壤中发现有

地球上的全部化学元素，并发现多种有机化合物，但没有发现存在生物物质的迹

象。月球的年龄，同地球一样，也是46亿年。

地月系地球只有一个卫星，那就是月球。由于地球的质量比月球大得多，

地球与月球相互吸引的结果，使得月球不停地围绕地球公转，在宇宙中形成一个

很小的天体系统一一地月系。月球距离地球平均约为384400千米，它是宇宙中

距地球最近的一个星球，也是迄今在地球以外人类所登临的第一个星球。1969

年7月，美国“阿波罗”11号宇宙飞船首次运送宇航员降落到月面上，从地面

发射到月面登陆，只用了四天多的时间。月球绕地球公转一周的时间为27.32

日，月球自转一周的时间也是27.32日；运转的方向，与公转相同，都是自西向

东。

月相在地球上看月亮，有时全部黑暗，这叫新月（朔）；有时像镰刀，

这叫蛾眉月；有时作半圆，这叫弦月；有时呈大半圆，这叫凸月；有时如一轮明

镜，银光四射，这叫满月（望）。月球圆缺（盈亏）的各种形状，叫做月相。

月球同地球一样，自己不发光，全靠反射太阳光而发亮。迎着太阳的半个球

是亮的，背着太阳的半个球是暗的。由于日、地、月三者的相对位置，随着月球

绕地球向东运行而变化，就形成了新月一上弦月一满月一下弦月一新月的月相周

期性更迭。月相变化的周期为29.53日。

月球对地球的意义月球与地球形影相随，关系密切。月球对地球的影响,

主要有以下几方面：

1.地球上夜晚的自然照明，主要靠月亮。

2.远在古代，人们就根据月相变化的周期，编订历法。

太

阳

光

下弦月

月相成因图

图上虚线箭头为从地球上观察月球的方向

我国农历月份的安排，是以月相变化周期为标准的。农历规定朔为初一，这

样，望就在十五日或十六日。我国人民的传统节日，像春节、中秋节就是按农历

的月日计算安排的。

3.由于地球表面各处所受月球和太阳引力的不同，地球上的水体产生了明

显的潮汐现象①。

4.月球是人类星际航行的第一站。已知月球表面有多种宝贵矿藏；重力较

小；没有大气层，利用太阳能的条件较好。如何利用月球的特殊环境，开发月球

的资源，以及如何利用月球作“码头”，使人类更好地研究宇宙，这将是月地关

系的新篇章。

问题和练习

1.夜晚连续观察月相的变化，记下新月、上弦月、满月、下弦月在农历的

日期。

2.月球表面的自然条件，为什么使生物无法生存？

3.月球跟我们人类有些什么关系？

第四节地球的运动

宇宙中所有天体，都按一定系统，有规律地运动，运动的形式多种多样。地

球除了自身内部的物质运动外，它的绕轴自转运动和绕日公转运动非常重要，与

人类的关系也最为密切。

一地球的自转

自转方向和自转周期地球自西向东绕地轴在不停地旋转着，这是地球的

自转。地球的自转轴叫地轴。地球自转的方向是自西向东。

地球自转一周360°,所需的时间是23时56分4秒。这叫做一个恒星日，

即天空某一恒星连续两次经过上中天①的时间间隔。这是地球自转的真正周期。

一天24小时，是太阳连续两次经过上中天的时间间隔，叫做一个太阳日。由于

地球在自转的同时还在绕日公转，一个太阳日，地球要自转360°59',比恒星

日多出59',所以时间上比恒星日多3分56秒。

当地球位于E时，太阳（S）、某恒星（☆）、地心、某地点（P）位于同一

直线。

当地球位于艮时，地球已自转360°,P又位于同一恒星和地心的连线上。

从日到艮为恒星日。

当地球位于E,时，地球已自转360°59',P又位于太阳（S）与地心的连线

上。自日到&为太阳日。

自转速度地球自转的角速度大约是每小时15°,每4分钟1°。地球表

面除南北两极点外，任何地点的自转角速度都一样。

地球自转的线速度，则因各地纬度的不同而有差异。这是因为纬线圈的周长

自赤道向两极逐渐减小。赤道处纬线圈最长，自转线速度最快，每小时旋转1670

千米；到了南北纬60°,纬线圈周长缩短，地球自转线速度约减小为赤道处的

一半。到了南北极点，则既无线速度，也无角速度。

自转角速度和线速度图

地球自转的地理意义由于地球自转而产生的自然现象是多方面的，最显

著的地理意义是：

（一）地球自转产生了昼夜更替现象。由于地球是一个不发光、也不透明的

球体，所以在同一时间里，太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球，是

白天；背着太阳的半球，是黑夜。昼半球和夜半球的分界线（圈），叫做晨昏线

（圈）。由于地球不停地自转，昼夜也就不断地交替。昼夜交替的周期不长，就

是上述的太阳日。这就使得地面白昼增温不至于过分炎热，黑夜冷却不至于过分

寒冷，从而保证了地球上生命有机体的生存和发展。

（二）由于地球自转，地球上不同经度的地方，有不同的地方时；经度每隔

15°,地方时相差一小时。

（三）物体水平运动的方向产生偏向。地球上水平运动的物体，无论朝着哪

个方向运动，都发生偏向，在北半球向右偏，在南半球向左偏。这些现象都是地

球自转的结果，也是地球自转的有力证据。

运动物体的水平偏向游道上无偏向）图

为什么水平运动的物体会发生偏向？因为任何物体在运动时候都有惯性，总

是力图保持原来的方向和速度。如上图所示，在北半球，质点向北沿经线取AB

方向作水平运动，经过一定时间后，经线L转至L的位置。沿经线方向运动的

质点，由于惯性，必然保持原来的方向和速度，取A尽的方向前进。这时，在L

位置上的人看来，运动质点已经离经线方向而向右偏了。同样道理，沿纬线方向

运动的质点也向右偏，图上CD则取CD方向前进。南半球则向左偏。只有在赤

道上，水平运动没有右偏或左偏的现象，因为那里的经线是互相平行的。

由于地球的自转，大气中的气流、大洋中的洋流都产生偏向。这对地表热量

与水分的输送交换，对全球热量与水量的平衡，都有着巨大的影响。

地球的半长轴和半短轴图

（四）对地球形状的影响。地球自转所产生的惯性离心力，使得地球由两极

向赤道逐渐膨胀，成为目前略扁的旋转椭球体的形状。这个椭球体的半长轴，即

地球赤道半径为6378.1千米；半短轴，即地球的极半径为6356.8千米，赤道

半径比极半径约长21千米。扁率约为1/298①。

近年来，根据人造地球卫星观测的结果表明，赤道类似椭圆，而不是正圆，

所以地球的形状，也可认为是一个“三轴椭球体”。但是，这些差值同地球平均

半径相比都很小，所以从太空中看，地球仍是一个圆球体。

二地球的公转

公转的轨道和周期地球绕太阳的运动，叫做公转。地球公转的路线叫做

公转轨道。它是近似正圆的椭圆轨道。太阳位于椭圆的两焦点之一。每年1月初,

地球离太阳最近，这个位置叫做近日点；7月初，地球距离太阳最远，这个位置

叫做远日点①。地球公转的方向与自转的方向相同，也是自西向东。

日地距禽和公转速度图

罐速度和线速度）

地球绕日运动的轨道长度是94000万千米，公转一周所需的时间为一年；

天文上通常所说的年是365日5时48分46秒，这是一个回归年。地球绕日一年

转360°,大致每日向东推进1°。这是地球公转的平均角速度。地球公转的线

速度平均每秒钟约为30千米。在近日点时公转速度较快，在远日点时较慢。

黄赤交角及其影响地球一边公转，一边自转。有公转，就有轨道平面，

即黄道平面。有自转，就有赤道平面。在黄道平面同赤道平面之间有一个交角，

叫做黄赤交角。目前的黄赤交角是23°26'①。地轴同轨道平面斜交的角度为

90°-23°26'=66°34',并且地轴在宇宙空间的方向不因季节而变化。因此,

在地球绕日公转过程中，太阳有时直射在北半球，有时直射在南半球，有时直射

在赤道上。太阳直射的范围最北是北纬23°26',最南是南纬23°26'。当太

阳直射在北纬23°26'时，是夏至日②（6月22日前后）。以后，太阳直射点

南移。到了秋分月（9月23日前后），太阳直射在赤道上。太阳直射在南纬23°

26'这一天是冬至日（12月22日前后）。以后，太阳直射点北返，当太阳再次

直射在赤道的这一天，是春分日（3月21日前后）。夏至日太阳又直射到北纬

23°26,。这样，地球以一年为周期绕太阳运转，太阳直射点相应地在南北回归

线间往返移动。

地球的公转图

地球公转的地理意义由于黄赤交角的存在，地球绕日公转过程中引起正

午太阳高度、昼夜长短的周年变化，从而在地球上产生了四季的更替。

6月2日12月22日

夏至日和冬至日不同纬度的太阳高度图

（一）正午太阳高度的变化太阳光线对于地平面的交角（即太阳在当地

的仰角），叫做太阳高度角，简称太阳高度。在太阳直射点上，太阳高度是90°；

在晨昏线上，高度是0°。太阳直射点南北移动，引起正午太阳高度的变化。正

午太阳高度就是一日内最大的太阳高度；它的大小随纬度不同和季节变化而有规

律地变化。太阳高度就纬度分布而言，春秋二分，由赤道向南北两方降低。夏至

日，由北回归线向南北两方降低；冬至日，由南回归线向南北两方降低。就季节

变化而言，在北回归线以北的纬度带，每年夏至日，正午太阳高度达最大值；每

年冬至日达最小值。在南回归线以南的纬度带，情况正好相反。在南北回归线之

间各地，每年两次受到太阳直射。

一地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算：

H=<MT

天甲H力正午太阳高庞内当地电一度，永远昨值，§为直射点

的纬度（任何一天的6可以在天文年历上查到），当地夏半年取正值，冬半

年取负值。以二分和二至日北京（39°54'N）为例：

春、秋分日H=90°-|39°54'-0°|=50°6'

（太阳直射赤道，6=0°）

夏至日H=90°-|39°54'-23°26'|=73°32'

（太阳直射北回归线，6=+23°26'）

冬至日H=90°-|39°54,+23°26z|=26°40'

（太阳直射南回归线，6=-23°26'）

（二）昼夜长短的变化晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。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。地

球自转一周，如果所经历的昼弧长、夜弧短，则白天长，黑夜短；反之，则黑夜

长，白昼短。

昼半球和夜半球图

北半球自春分日至秋分日，是夏半年。那时，太阳直射北半球，北半球各纬

度，昼弧大于夜弧，昼长大于夜长。纬度越高，昼越长，夜越短；北极四周，太

阳整日不落，叫做极昼现象。其中夏至日这一天，北半球昼最长，夜最短，北极

圈（北纬66°34'）以北，到处出现极昼现象。

北半球自秋分日至次年春分日，是冬半年。那时，太阳直射南半球，北半球

到处是昼短夜长。纬度越高，昼越短，夜越长；北极四周，有极夜现象。其中冬

至日这一天，北半球昼最短，夜最长，北极圈以内，到处出现极夜现象。

南半球的情况与北半球相反。

在每年春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长，各为12时。

夏至日冬至日春分日

秋分日

昼夜长短的变化图

四季更替地球上的季节变化，从天文现象来看，是昼夜长短和太阳高度

的季节变化，这种变化决定于太阳直射点在纬度上的周年变化。从天文含义看四

季，夏季就是一年内白昼最长、太阳最高的季节；冬季就是一年内白昼最短、太

阳最低的季节；春秋二季就是冬夏两季的过渡季节。我国传统上以立春（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）为起点来划分四季。但是，各地实际气候的递变与此并不一定符合。

我国大部分地方立春时，在气候上正处于隆冬；立秋时，在气候上还处于炎夏。

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、11三个月划为秋季；12、1、2三个月划为冬季。

问题和练习

1.地球自转的角速度和线速度各是怎样衡量的？地球上不同地点的角速度

和线速度有什么异同？

2.从天文现象上，说明地球上的季节变化及其原因。

3.绘一幅夏至日太阳照射地球的示意图，并把这一日太阳高度的数值和昼

夜长短的情况填在下表中：

««**■aoMMMMH

班Maa

4.用地球仪和代表太阳的一种光源（灯光或手电筒等）演

示地球自转和昼夜

交替现象。当我国处于白昼时，美国、澳大利亚、巴西分别是白昼还是黑夜。

接

着再演示地球公转的方向，以及地球位于春分、夏至、秋分、冬至四点时,

太阳

高度和昼夜长短的情况。

电子课文•第二章地球上的大气

地球是由不同物质和不同状态的圈层所组成的球体。一般可分为外部圈层和

内部圈层，它们都以地心为共同球心，所以叫做同心圈层。

地壳表面以外的各个圈层，称为外部圈层。在固体的地壳表面镶嵌着水圈，

并被大气圈包围着。在地壳表层、水圈和大气底层，生活着多种多样的生物，构

成生气勃勃的生物圈。这些圈层之间相互联系，相互制约，形成人类赖以生存的

自然环境。

地球外部圈层示意图

大气圈是自然环境的重要组成部分。厚厚的大气，好像地球的外衣，保护着

地球的“体温”，使其变化不至过于剧烈。地面上的水蒸发成水汽进入大气；大

气中的水汽又凝结成雨、雪等降落地面，使得地球上的水循环不止。增温、降温、

刮风、下雨等大气现象，在漫长的地质年代里，不断地雕塑着地球表面的形态。

可见，大气对地球表面的许多自然现象都发生着重大的影响。大气对生物界和人

类的影响更为深刻，地球上一切生物的生命活动都离不开大气。可以说，地球上

没有大气，就没有生物界，没有人类。

第一节大气的组成和垂直分层

大气的组成低层大气是由干洁空气、水汽和悬浮在大气中的固体杂质三

部分组成的。干洁空气是由多种气体混合组成的，其主要成分是氮和氧，二者约

占干洁空气容积的99%。大气中的氧，是人类和一切生物维持生命活动所必需

的物质；大气中的氮，是地球上生物体的基本成分。二氧化碳和臭氧在大气中的

含量很少，但作用不可低估。二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料，对地面

还有保温作用。臭氧能大量地吸收太阳光线中的紫外线，使地面上的生物免受紫

外线的伤害，而少量穿透大气到达地面的紫外线对人类和生物则是有益的。水汽

和固体尘埃的含量也很少，却是成云致雨的必要条件。

其他气体,

氮二氧化炭、臭氧等

干洁空气的蛆成图

大气的垂直分层自地面向上，大气层可以延伸到数千千米的高空。根据

人造卫星的探测资料，在2000千米〜3000千米的高空，地球大气的密度已经

与星际空间的密度非常相近，这个高度可以大致地看作是地球大气的上界。

根据大气的热力性质在垂直方向上的差异，可将大气分为五层：对流层、平

流层、中间层、热层和外层。

(-)对流层这是紧贴地面的一层。它的高度因纬度而异。在低纬度地

区高17千米〜18千米，在中纬度地区高10千米〜12千米，在高纬度地区高仅

8千米〜9千米。整个大气质量的3/4和几乎全部水汽、杂质，都集中在对流层。

对流层有三个主要特点：(1)气温随高度的增加而递减。这主要是因为对

流层大气的热量绝大部分直接来自地面，因此离地面愈高的大气，受热愈少，气

温愈低。平均每上升100米，气温降低0.6C。(2)空气对流运动显著。对流

层上部冷下部热，有利于空气的对流运动。低纬度地区受热多，对流旺盛，对流

层所达高度就高；高纬度地区受热少，对流层高度就低。(3)天气现象复杂多

变。近地面的水汽和杂质通过对流运动向上空输送，在上升过程中随着气温的降

低，容易成云致雨。云、雨、雪等天气现象都发生在这一层。对流层与人类的关

系最为密切。

大气的对流运动图

（二）平流层从对流层顶到50千米〜55千米高度的范围是平流层。这

一层的特点是：（1）气温的垂直分布，除下层随高度变化很小外，在30千米以

上，气温随高度增加迅速上升。这是因为平流层中的臭氧大量吸收太阳紫外线而

使气温升高。（2）大气以水平运动为主。平流层上部热下部冷，大气稳定，不

易形成对流。（3）水汽、杂质含量极少，云、雨现象近于绝迹。大气平稳，天

气晴朗，对高空飞行有利。

（三）中间层从平流层顶到85千米高度的范围是中间层。这一层的主要

特点是：（1）气温随高度增加而迅速降低。这是因为这里几乎没有臭氧。（2）

上部冷、下部暖，空气的垂直对流运动相当强烈，又称高空对流层。

（四）热层从中间层顶到500千米高度的范围是热层。这一层的特点是:

气温随高度增加上升很快。这是由于该层中的大气物质（主要是氧原子），吸收

了所有波长小于0.175微米的太阳紫外线①。据人造卫星观测，在300千米高度

上，气温已达1000C以上。

无线电波的传播图

距地面6。千米~800千米高度范围的大气，因受太阳

紫外线和宇宙射筑的作用，大气中的氧和氮的分子被分解

为离子，大气处于电离状态，所以叫做电离层.电离层能

反射无线电波，我们能听到很远地方电台的广播，就是电

离层的作用.

（五）外层热层顶以上的大气统称为外层。这里受地球引力场的束缚很

弱，一些高速运动的空气质点，经常散逸到星际空间去，所以叫做外层（又叫散

逸层）。它是地球大气向星际空间过渡的层次。

问题和练习

1.地球大气是由哪些成分组成的？臭氧、二氧化碳、水汽和尘埃各有什么

作用？

2.用“气温的垂直分布图”，说明大气各层气温随高度变化的情况。

3.对流层、平流层和热层的特点有何不同，与人类活动有什么关系？

第二节大气的热状况

大气中发生的一切现象和过程，都与太阳能及其转化密切相关。

太阳辐射是地球上的能量源泉太阳是一个巨大炽热的气体星球，它源源

不断地以电磁波①的形式向宇宙空间放射能量，这称为太阳辐射。太阳辐射中仅

有极微小的部分（约二十亿分之一）到达地球，是地球上最主要的能量源泉。太

阳每分钟向地球输送的能量，大约相当于燃烧4亿吨烟煤产生的热量。

太阳表面温度约6QQ0K

太阳幅射和太阳常数图

在日地平均距离条件下，在地球大气上界，垂直于太阳光线的

1平方厘米面积上，1分钟内接受到的太阳辐射能量，称为太阳常

数，它是用来表达太阳幅射能量的一个物理量.

太阳辐射的主要波长范围是0.15微米〜4微米。其中，人眼能看见的光线,

波长在0.4微米〜0.76微米之间，叫做可见光线。波长小于0.4微米的紫外线

和大于0.76微米的红外线，人们肉眼都无法看见。由实验得知，物体的温度愈

高，它的辐射中最强部分的波长愈短；物体温度愈低，辐射中最强部分的波长愈

长。太阳表面温度高达6000K,它的辐射能主要集中在波长较短的可见光部分，

可见光区差不多占太阳辐射总能量的一半。为此，人们把太阳辐射称为短波辐射。

辐射能力

0/厘米z•分•微米）

12

10

8

6

4

可

红

2见

外

光

区

0鸟

一表波长渊米）

020.4060.81.01.52.0

①紫外区部分，包括x射线、y射运这部分占太阳幅射总能量的7%；

②可见光区部分，占总能量的50%:6红外区部分,占总能量的43泣

在日地平均条件下，在地球大气上界，垂直于太阳光线的1平方厘米面积上,

1分钟内接受到的太阳辐射能量，称为太阳常数，它是用来表达太阳辐射能量的

一个物理量。

一般用太阳辐射强度来表示地表获得太阳辐射能量的多少。太阳辐射强度就

是一平方厘米的表面上，在一分钟内获得的太阳辐射能量。影响太阳辐射强度最

主要的因素是太阳高度角。太阳高度角愈大，等量的太阳辐射散布的面积愈小,

光热集中，地表单位面积上获得的太阳辐射能量愈多，太阳辐射强度就愈大。反

之，太阳高度角愈小，太阳辐射强度就愈小。

大气对太阳辐射的削弱作用太阳辐射要穿过厚厚的大气层，才能到达地

球表面。太阳辐射在经过大气层时，其中一小部分被大气吸收。大气对太阳辐射

的吸收具有选择性，平流层大气中的臭氧，强烈地吸收太阳辐射中波长较短的紫

外线；对流层大气中的水汽和二氧化碳等，主要吸收太阳辐射中波长较长的红外

线。大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少，大部分可见光能够透过

大气射到地面上来。因此，大气直接吸收太阳辐射能量是很少的。

◎

太阳高度角与受热面大小的关系图

大气中的云层和尘埃，具有反光镜的作用，把投射在其上的太阳辐射的一部

分，又反射回宇宙空间。云层愈厚，云量愈多，反射愈强。夏季天空多云时，白

天的气温不会太高，就是这个道理。

大气对太阳幅射的散射图

当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分能量便

以这些质点为中心，向四面八方散射开来。散射可以改变太阳辐射的方向，使一

部分太阳辐射不能到达地面。在太阳辐射的可见光中，波长较短的蓝色光最容易

被散射，所以晴朗的天空呈现蔚蓝色。

由于大气对太阳辐射的反射、散射和吸收，削弱了到达地面的太阳辐射。

被大气削弱以后到达地面的太阳辐射，也不是全部被地面吸收，其中又有一

小部分被地面反射回到宇宙空间。反射多少与地面性质有关。

到达地面的太阳辐射图

如果把到达地球大气上界的太阳辐射作为100%,

苴中约有19燔大气吸收｛约34傩大气和地面反射、

散射回到宇宙空间,最后植地面吸收的太阳辐射约占

47%.

太阳高度角愈大，太阳辐射经过大气的路程愈短，被大气削弱的愈少，到达

地面的太阳辐射就愈多；反之愈少。

大气对地面的保温作用地面吸收太阳辐射，温度增高，同时地面又把热

量向外辐射。由于地球表面的温度比太阳低得多，因此地面辐射的波长比太阳辐

射要长得多，其能量主要集中在红外线部分。相对于太阳辐射来说，人们把地面

辐射叫做长波辐射。

太阳高度角与太阳幅射经过大气路程的长短图

太阳辐射使地面增温图

地面幅射使大气增温图

地球大气具有温室一样的保温作用。对流层大气中的水汽和二氧化碳，对太

阳短波辐射的吸收能力很差，也就是说对太阳辐射几乎是透明的；但对地面长波

辐射的吸收能力很强。据观测，地面辐射的75%〜95%都被贴近地面的大气所

吸收，使近地面大

玻璃温室

温室的玻璃顶和玻璃窗，能让太阳短波辐

射透射进来，使室内地面温度增高；地面放出

的长波辐射却很少能穿透玻璃，从而把热量保

留在温室中.人们把玻璃温室的这种作用，称

为温室效应.

射哆既间射向宇宙空间

大气上界

大气大

吸收

大气

大

辐r