内容正文:
第二节 地球的公转
第1课时 地球公转与黄赤交角
[课标要求] 结合实例,说明地球运动的地理意义。
素养解读
1.通过日常生活的观察总结,掌握地球公转的方向、周期、速度,提高学生的地理实践力。
2.结合相关资料,分析黄赤交角的形成及其影响。
3.了解太阳直射点的回归运动,并说明黄赤交角的变化对太阳直射点移动的影响。
知识点(一) 地球公转
1.概念:地球绕太阳运行叫作公转,其路径称为公转轨道。
2.方向:自西向东。
3.轨道:近似正圆的椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。
4.速度[注]
(1)数值特征
(2)速度比较:近日点速度较快,远日点速度较慢。
5.周期:地球公转一周所需要的时间为365日6时9分10秒,即一个恒星年。
[助解教材]
[注]拓展:由于地球绕日公转的速度随日地距离不同而略有变化,在(北半球)夏半年公转速度较慢,用时多;而(北半球)冬半年公转速度较快,用时较少。故北半球夏半年比冬半年时间长。
知识点(二) 黄赤交角及其影响
1.黄赤交角
(1)概念:地球公转轨道面叫作黄道面,过地心并与地轴垂直的平面称为赤道面。黄道面与赤道面之间的夹角叫作黄赤交角。
(2)大小:目前的黄赤交角约23.5°。
(3)影响
地球在公转过程中,地轴的空间指向和黄赤交角的大小,在一定时期内可以看作是不变的。因此,地球在公转轨道的不同位置,地表接受太阳垂直照射的点(简称太阳直射点)是有变化的。
2.太阳直射点的回归运动
(1)概念:太阳直射点在南北回归线之间的往返运动。
(2)规律
(3)周期:365日5时48分46秒,叫作一个回归年。
探究点(一) 地球公转
[综合思维]
1.近、远日点与冬、夏至日的区别
图示
从时间上看
近日点为1月初,冬至日为12月22日前后;远日点为7月初,夏至日为6月22日前后
从在公转轨道上的位置看
近日点比冬至日靠东,远日点比夏至日靠东
2.近日点、远日点的判定方法
从日期判断
每年1月初,地球位于近日点附近;每年7月初,地球位于远日点附近
从公转速度
判断
地球在近日点附近时,公转速度(线速度、角速度)较快;在远日点附近较慢
从地球公转
轨道的长轴
和短轴判断
近日点和远日点位于长轴两端。距离太阳最近的点为近日点;反之,为远日点
从直射点
位置判断
连接太阳和地球的中心,观察太阳直射点的位置,若位于南回归线附近则位于近日点附近,若位于北回归线附近则位于远日点附近
[针对训练]
读地球公转轨道示意图,完成 1~2题。
1.读图,判断下列说法正确的是 ( )
A.地球公转轨道是近似椭圆的正圆
B.地球过A点时的运动线速度略大于B点
C.地球运行至A点时是夏至日
D.地球从A点出发再返回到A点所需的时间恰好为365日6时9分10秒
2.从青年节起到国庆节,地球公转的线速度 ( )
A.越来越快 B.越来越慢
C.先慢后快 D.先快后慢
答案:1.D 2.C
解析:第1题,结合所学知识可知,地球公转轨道是近似正圆的椭圆,A错误;A点离太阳最远,为远日点,B点离太阳最近,为近日点,近日点公转速度最快,远日点公转速度最慢,B错误;地球运行至A点时为7月初而非夏至日(6月22日前后),C错误;地球从A点出发再返回到A点所需的时间是一个恒星年,为365日6时9分10秒,D正确。
第2题,结合所学知识可知,在7月初时,地球在公转时会经过远日点,此时地球公转速度最慢。故从“五四”青年节到“十一”国庆节,地球公转速度会先变慢后变快。故选C。
下图是地球公转轨道示意图,图中甲、乙、丙、丁将轨道均分成四等份。读图,完成3~4题。
3.地球在公转轨道上运动所用时间最少的一段是 ( )
A.甲→乙 B.乙→丙
C.丙→丁 D.丁→甲
4.7月31日,甲、乙、丙、丁四点距地球在公转轨道的位置最近的是 ( )
A.甲点 B.乙点
C.丙点 D.丁点
答案:3.A 4.D
解析:第3题,读图可知,图中甲→乙在近日点附近,地球公转速度最快,因而公转所需时间最少。
第4题,图中地球所在位置是近日点,相对的位置为远日点。远日点日期在7月初,顺着地球公转的方向,到7月31日接近丁点。
探究点(二) 黄赤交角及其影响
[案例探究]
下图是广西桂平北回归线公园中的北回归线标志塔,这个标志塔中间的地球模型上有一个窥阳孔。站在窥阳孔下目视太阳,可以真正领会到太阳直射点在南、北回归线之间摆动的大自然奥秘。每年夏至日正午,太阳光经过窥阳孔,直射在正下方的广西壮族自治区地图的桂平点上,形成神奇壮观的“立竿无影”现象。
[思考交流]
1.南、北回归线的纬度是根据什么确定的?
提示:因地球自转与公转的轨道平面不重合,二者之间目前存在着23.5°的夹角,由此确定了回归线的度数。
2.太阳光连续两次经窥阳孔直射正下方的桂平点的时间间隔是多少?
提示:应是一个回归年,即365日5时48分46秒。
[综合思维]
1.理解黄赤交角有关数据的相互关系
(1)α=黄赤交角=回归线的纬度数=1/2太阳直射点移动的纬度范围=1/2热带范围=极昼(夜)的最大纬度跨度范围。
(2)β=90°-2α=北(南)温带范围。
(3)μ=α=90°-极圈的纬度数=晨昏线移动的纬度范围=北(南)寒带的纬度跨度。
2.黄赤交角的特点
黄赤交角的特点,可以概括为“一轴两面三角度”和“三个基本不变两个变”。其含义如下所示:
(1)“一轴两面三角度”
一轴
地轴(自转轴,与赤道平面垂直)
两
面
黄道平面
地球公转的轨道平面
赤道平面
地球自转的平面,与地轴垂直
三角度
黄赤交角
黄道平面与赤道平面的夹角,目前为23.5°
地轴与黄道
平面夹角
与黄赤交角互余,目前为66.5°
地轴与赤道
平面夹角
90°
(2)“三个基本不变两个变”
三个基本
不变
地球在公转过程中,地轴的空间指向基本不变,北端始终指向北极星附近
黄赤交角的大小基本不变,目前保持23.5°
地球运动的方向不变,总是自西向东
两个变
地球在公转轨道的不同位置,黄道平面与赤道平面的交线、地轴与太阳光线的相对位置是变化的
3.黄赤交角变化对太阳直射点移动范围、速度及五带范围等的影响
4.在公转轨道图上判断二分二至日的方法
第一步
先确定出地球公转方向,如图1(可根据地球自转、南北极指向等来确定地球公转方向)
第二步
在图中过球心作地轴的垂线,即赤道,如图2
第三步
作条直线连接左右两个球心,如图3
第四步
如果直线指向北半球(北回归线),为北半球夏至日,即图3中的A;如果直线指向南半球(南回归线),为北半球冬至日,即图3中的C
第五步
再根据二至日的位置和公转方向,确定D为春分日,B为秋分日
5.在太阳直射点回归运动图上判断二分日的方法
太阳直射点在赤道上,若由南半球进入北半球,此时为春分日(如图1);若由北半球进入南半球,此时为秋分日(如图2)。
[针对训练]
下图为太阳直射点移动变化示意图。读图,完成1~2题。
1.下列关于图中太阳直射点的说法,正确的是 ( )
A.a为春分日9月23日前后,太阳直射赤道
B.b为夏至日3月21日前后,太阳直射北回归线
C.c为秋分日9月23日前后,太阳直射赤道
D.d为冬至日12月22日前后,太阳直射北回归线
2.下列关于太阳直射点的说法,正确的是 ( )
A.赤道一年有三次直射现象
B.南北回归线及其之间地区一年有两次直射现象
C.南北回归线上无直射现象
D.北回归线以北及南回归线以南地区没有直射现象
答案:1.C 2.D
解析:第1题,a为春分日3月21日前后,太阳直射点位于赤道,A错误;b为夏至日6月22日前后,太阳直射点位于北回归线,B错误;c为秋分日9月23日前后,太阳直射点位于赤道,C正确;d为冬至日12月22日前后,太阳直射点位于南回归线,D错误。
第2题,赤道一年有两次直射现象,A错误;南北回归线上一年有一次直射现象,南北回归线之间地区一年有两次直射现象,B、C错误;北回归线以北及南回归线以南地区没有直射现象,D正确。
读黄赤交角和太阳光照射地球示意图,完成3~4 题。
3.有关黄赤交角的叙述,正确的是 ( )
A.角β不是黄赤交角 B.角α是黄赤交角
C.角β目前为23.5° D.角β目前为66.5°
4.若黄赤交角扩大1°,则 ( )
A.热带增加1° B.回归线度值增加1°
C.热带范围不变 D.极圈度值共增加2°
答案:3.C 4.B
解析:第3题,黄赤交角,是指地球公转轨道面与赤道平面的交角,即图中的角β,A、B选项错误。黄赤交角并非不变的,它一直有微小的变化,但由于变化较小,所以短时间可以忽略不计,目前地球的黄赤交角约为23.5°,C选项正确,D选项错误。故选C。
第4题,黄赤交角决定了太阳直射点回归运动的范围,即南北回归线的纬度,也决定了地球上五带的范围,黄赤交角扩大1°,回归线度值增加1°,B正确,热带范围增加2°,A、C错误,极圈度值共减少2°,D错误。故选B。
一、科学探究——黄赤交角与太阳直射点的移动
[材料] 某杂志发表了一项研究报告,该报告指出:在地球形成初期,一颗偏离正轨的年轻恒星接近太阳,这颗恒星牵引正在形成之中的地球,最终使地球轨道与太阳轨道之间形成一个倾斜角。这个倾斜角就是黄赤交角,它影响太阳直射的范围,对地球的自然地理环境产生了巨大的影响。
[问题设计]
1.在下图中标出黄道平面、赤道平面和黄赤交角的数值,用“”标注具有太阳直射现象的范围。
提示:绘图如图所示:
2.在下图中画出太阳直射点回归运动的曲线图。
提示:绘图如图所示:
3.若黄赤交角变为24.5°,太阳直射点的范围将会如何变化?
提示:太阳直射点在24.5°N—24.5°S之间移动,太阳直射的范围将变大。
黄赤交角的地理意义
黄赤交角的大小决定了太阳直射点回归运动的范围,即南北回归线的纬度,也决定了地球上五带的范围。若黄赤交角变大,则热带和寒带的范围变大,温带的范围缩小。
黄赤交角的大小决定着各地昼夜长短的比例。以夏至日的北半球为例,当黄赤交角变大时,北半球的昼变长夜变短(有极昼现象的地区除外),也就是昼夜的差距扩大了;当黄赤交角变小时,北半球的昼变短夜变长(有极昼现象的地区除外),也就是昼夜的差距缩小了,即:各地一年中昼长的年变幅随黄赤交角的增大而增大、减小而减小。由于正午太阳高度和昼夜长短在一年中作有规律的变化,产生了四季的更替,并影响着五带的范围。
黄赤交角除对地球运动的意义产生影响外,还深刻影响着与其紧密联系的其他自然地理现象。如:黄赤交角变化→太阳直射点移动范围变化→五带范围变化和气压带、风带移动范围变化→气候带分布范围变化→自然带分布范围变化等。
二、地理实践——模拟实验太阳直射点的回归运动
[材料] 沈阳市某学校开展地理实践活动,将卡纸剪成椭圆形,绘制太阳,使所在平面高度和地球仪的球心高度齐平。下图为用地球仪模拟的地球公转运动示意图。
[问题设计]
演示过程:
1.使地球围绕椭圆平面按ABCD(填“ABCD”或“ADCB”)方向缓慢移动一周,移动过程中注意保持地轴的空间指向不变。
2.随着地球仪的移动,太阳直射点不断发生变化。当地球仪移动到图中D位置时,太阳直射在赤道(填纬线名称)上,此时北半球的节气是春分日。
演示结论:
3.一年中,太阳直射点在南、北回归线之间移动,地表获得的太阳光热也不断发生变化。
实际应用:
4.从北半球春分日到夏至日这段时期内,沈阳市会出现哪些地理现象?(至少写出两点)
提示:白昼越来越长;正午影子越来越短;天气越来越热等。
[课时跟踪检测]
下图是地球公转示意图。读图,完成1~2题。
1.地球公转的真正周期是 ( )
A.一个月 B.一个回归年
C.一个恒星年 D.24小时
2.下列关于地球公转的叙述,不正确的是 ( )
A.地球公转过程中有一个近日点,速度较慢
B.地球公转轨道是近似正圆的椭圆
C.地球绕日公转的周期是365日6时9分10秒,即一个恒星年
D.地球围绕太阳自西向东运动
答案:1.C 2.A
解析:第1题,地球公转的真正周期是以遥远的恒星为参照物测量的地球围绕太阳公转一周的时间,即一个恒星年。故选C。
第2题,地球公转过程中日地距离有明显变化,在远日点公转速度较慢,在近日点公转速度较快,A叙述错误;地球公转轨道是近似正圆的椭圆,B叙述正确;以恒星作参照物,地球绕日公转一周所需要的时间为365日6时9分10秒,即一个恒星年,C叙述正确;地球围绕太阳公转,公转方向为自西向东,D叙述正确。故选A。
读地球自转线速度随纬度变化图(图1)和地球公转线速度变化图(图2),回答3~4题。
3.图1中M点的纬度和图2中N点的月份分别是 ( )
A.30°、1月初 B.60°、7月初
C.60°、1月初 D.30°、7月初
4.当地球公转线速度为N时 ( )
A.自转线速度变快 B.自转线速度变慢
C.公转角速度最快 D.公转角速度最慢
答案:3.B 4.D
解析:第3题,结合图1可知,M点的自转线速度是837 km·h-1,故其纬度应是60°;结合图2可知,N点的公转线速度最慢,此时地球位于远日点,为7月初,B正确,A、C、D错误。
第4题,地球的自转线速度与纬度、海拔有关,与公转线速度无关,A、B错误;N点时地球的公转线速度最慢,此时地球位于公转轨道的远日点,公转线速度与角速度都最慢,D正确,C错误。
如图是地球赤道与公转轨道的示意图。读图,完成5~6题。
5.图中能表示黄赤交角的是 ( )
A.① B.②
C.③ D.④
6.当太阳直射点位于图中P点时,北半球的节气应是 ( )
A.春分 B.夏至
C.秋分 D.冬至
答案:5.A 6.B
解析:第5题,黄赤交角是地球赤道面和黄道面的夹角,从图中看出①表示黄赤交角。
第6题,太阳直射P点时,此时太阳直射北回归线,应为北半球夏至日。
2024年最值得期待的紫金山—阿特拉斯彗星于10月12日最接近地球,并于当天傍晚“现身”天空。从该日起一直到10月26日,是观测这颗彗星的最佳时间段,全国多地均已观测到。读图,完成7~8题。
7.紫金山—阿特拉斯彗星最佳观测时段,地球在公转轨道上的位置位于图2中的 ( )
A.a和b之间 B.b和c之间
C.c和d之间 D.d和a之间
8.根据图1分析,紫金山—阿特拉斯彗星最佳观测时段,太阳直射点的运动情况是 ( )
A.太阳直射点在①和②之间且向北运动
B.太阳直射点在②和③之间且向南运动
C.太阳直射点在③和④之间且向南运动
D.太阳直射点从④和⑤之间且向北运动
答案:7.C 8.C
解析:第7题,由图2分析可知,a为春分日,b为夏至日,c为秋分日,d为冬至日,紫金山—阿特拉斯彗星最佳观测时段为10月12日至10月26日,应处于秋分日之后、冬至日之前,即图2中的c和d之间。故选C。
第8题,读图1可知,①为春分日,②为夏至日,③为秋分日,④为冬至日,10月12日至10月26日,太阳直射点位于③和④之间且向南运动,综上所述,C正确。
读太阳直射点的回归运动示意图(其中①③是两种假设),完成9~10题。
9.若移动轨迹是①,与②相比太阳直射点南北移动的纬度数每日比② ( )
A.约少2' B.约多2'
C.约少4' D.约多4'
10.若移动轨迹是③,则 ( )
A.回归线纬度将增加3个纬度
B.极圈与回归线的纬度差将扩大6个纬度
C.极圈的纬度将缩小6个纬度
D.太阳直射点移动范围将扩大6个纬度
答案:9.B 10.B
解析:第9题,若移动轨迹是①,则太阳直射点一年中南北移动过的纬度数为26.5°×4=106°,与②相比,多移动纬度数为12°,则每日多移动的纬度数为12°×60'/365≈2',故每日多移动近2'。
第10题,若移动轨迹是③,即黄赤交角为20.5°,太阳直射点移动范围将缩小6个纬度,回归线纬度将减少3个纬度,极圈的纬度将增加3个纬度,极圈与回归线的纬度差将扩大6个纬度。
读一年中地球公转速度变化图,完成11~12题。
11.当地球公转速度为P时 ( )
A.此时为夏至日
B.此时为冬至日
C.地球位于远日点附近
D.地球位于近日点附近
12.由图可知,地球公转 ( )
A.线速度稳定不变
B.具有周期性变化规律
C.与自转速度变化规律相同
D.角速度逐渐增大
答案:11.C 12.B
解析:第11题,地球的公转速度1月初最快,7月初最慢,当地球公转速度为P时,速度最慢,位于远日点附近。
第12题,地球的公转速度在一年中总是处于由快到慢,再由慢到快的周期性变化中。
天安门广场国旗的升降时间是根据北京的日出日落时间确定的。早晨,当太阳的上部边缘与天安门广场所见地平线相平行时,为升旗时间。下表示意2024年天安门广场连续几天的升旗和降旗时间。完成13~14题。
升旗时间
降旗时间
6:11
17:56
6:12
17:54
6:13
17:52
6:14
17:51
6:15
17:49
6:16
17:48
13.天安门广场每天升旗和降旗时间不同的根本原因是 ( )
A.地球自转运动 B.地球公转速度
C.黄赤交角存在 D.太阳直射点移动
14.该次天安门广场连续几天升旗和降旗时,太阳直射点位于 ( )
A.北半球且向北运动 B.北半球且向南运动
C.南半球且向北运动 D.南半球且向南运动
答案:13.C 14.D
解析:第13题,地球自转产生昼夜交替,使得有日出、日落现象出现,但这不是升旗和降旗时间不同的原因;地球公转速度的变化主要影响地球公转周期,与升旗和降旗时间不同无关;黄赤交角的存在,导致太阳直射点在南北回归线之间移动,从而引起全球各地昼夜长短的变化,天安门广场所在的北京昼夜长短发生变化,日出、日落时间不同,所以升旗和降旗时间不同;太阳直射点移动是黄赤交角存在导致的结果,是升旗和降旗时间不同的直接原因,而不是根本原因。故选C。
第14题,从表格数据可以看出,北京天安门广场升旗时间越来越晚,降旗时间越来越早,昼长小于12小时且白昼越来越短,说明太阳直射点位于南半球且向南运动。故选D。
二十四节气是我国历法中的特定节令,每个节气均有其独特的含义。二十四节气准确地反映了自然节律变化,在人们日常生产生活中发挥了极为重要的作用。如图为二十四节气的划分示意图。据此完成15~16题。
15.二十四节气能够反映 ( )
A.地球公转地轴倾斜角度
B.地球自转的角速度变化
C.地球在公转轨道的位置
D.太阳公转的角速度变化
16.下列地球公转速度最接近的两个节气是 ( )
A.夏至与大暑 B.白露与寒露
C.小雪与大雪 D.清明与惊蛰
答案:15.C 16.A
解析:第15题,根据所学知识,二十四节气是根据太阳在黄道,即地球绕太阳公转的轨道上的位置来划分的,它把太阳周年运动轨迹划分为24等份,每一等份为一个节气,分别对应地球在黄道上每运动15°所到达的空间位置,所以二十四节气能够反映地球在公转轨道的位置,因此C项正确。而地球公转地轴倾斜角度、地球自转的角速度变化及太阳公转的角速度变化均无法通过二十四节气推测,因此A、B、D错误。故选C。
第16题,由所学知识可知地球公转速度1月初最快,7月初最慢,夏至到大暑期间地球公转速度先变慢后变快,所以夏至与大暑速度最接近,A正确;白露到寒露、小雪到大雪期间地球公转速度一直在变快,清明到惊蛰期间地球公转速度一直在变慢,速度差距逐渐拉大,B、C、D错误。
读地球公转示意图(图中各点分别是二分二至日),完成17~18题。
17.某年的秋分日在9月23日,该日地球运动到图中的位置大约是 ( )
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
18.在地球公转由A处向B处运动的过程中,我国出现的文化现象是 ( )
A.吃月饼,共庆团圆 B.赛龙舟,粽子飘香
C.放鞭炮,守岁迎春 D.望双星,鹊桥相会
答案:17.D 18.C
解析:第17题,读图可知,当地球公转到A点位置时,太阳直射点位于南回归线,是北半球的冬至日,为12月22日前后,故A错误;当地球公转到B点位置时,太阳直射点位于赤道,是北半球的春分日,为3月21日前后,故B错误;当地球公转到C点位置时,太阳直射点位于北回归线,是北半球的夏至日,为6月22日前后,故C错误;当地球公转到D点位置时,太阳直射点位于赤道,是北半球的秋分日,为9月23日前后,故D正确。
第18题,在地球公转由A 处向B 处运动的过程中,日期为12月22日前后到3月21日前后之间。“吃月饼,共庆团圆”是我国的中秋节,农历八月十五日,为公历9—10月,故A错误;“赛龙舟,粽子飘香”是端午节前后的节日活动,时间是农历五月初五,为公历6月,故B错误;“放鞭炮,守岁迎春”是我国春节的庆祝活动,时间大约是公历1月下旬至2月下旬,故C正确;“望双星,鹊桥相会”是我国传统节日七夕节的美丽传说,时间是农历七月初七,为公历8月,故D错误。
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