内容正文:
—— 第一章 第一节 ——
地球的自转和公转
第 一 课 时
绚丽星轨里的秘密
2023年8月,在一个晴朗的夜晚,四川某学校天文爱好小组来到峨眉山金顶(29°N,103°E)进行课外实践。天文爱好小组成员用天文望远镜测量了北极星的仰角(高度角),并将相机固定好对准北极星附近的星空,通过长达数小时的曝光,得到一张绚丽的星轨照片。
任务一:北极星附近的星辰轨迹图
北极星
地平线
北极星的仰角(北极星高度角)
北极星高度角
北极星
地轴
地球绕其自转轴的旋转运动,叫做地球的自转;
地球的自转轴叫地轴,它的北端始终指向北极星附近。
问题:1.为什么这些恒星在天空中看起来都围绕北极星附近做圆周运动?
自转的概念
自转的周期
自转的方向
自转的速度
恒星相对于地球可看作是固定不动的,由于地球自转,照相机也跟着地球转动,结果恒星看似在围绕北极星做圆弧形运动。
读图分析:在A地观察北极星的仰角(高度角)与该地纬度的关系。
A
1
2
4
3
提示:
北极星高度角:北极星平行光线与地平面的夹角。( )
地平面的绘制:过A点作A点与地心连线的切线。
结论: 1 = 4 = 2
北极星仰角=当地纬度数
纬度越高,北极星相对地平线的高度越高
注:南半球看不到北极星
α
1
问题2
天文爱好小组观测到北极星的仰角(高度角)是多少度?
在地球上的人们感觉不到地球的自转,在北半球观察,恒星似乎围绕北极星附近的某点(地轴北端指向的星空位置)作圆周运动。北半球纬度越高,北极星相对地平线的高度越高。
感悟高考——体验成功1
A
感悟高考——体验成功2
甲、乙两地的夜晚北极星的仰角同为60°,甲、乙两地经度如下图所示,读图,完成下题。
1、甲地位于乙地的( )
A.东方 B.西方 C.西北方向 D.东南方向
2.甲、乙两地的距离大约是( )
A.20000千米 B.15 000千米 C.10000千米 D.5 000千米
A
D
北极星
地 轴
自西向东
北半球俯视图
逆时针旋转
南半球俯视图
顺时针旋转
S
N
问题:3.观测到恒星的运动方向?
因为地球是自西向东自转,故从相对运动角度来看,我们就看到恒星自东向西运动。
自转的概念
自转的周期
自转的方向
自转的速度
小试牛刀
1.常规方法:自西向东
2.极点法:北逆南顺
3.经度法:东经度增大,西经度减小,为地球自转方向
备注:与纬线平行
恒星
道
地
球
公
转
轨
恒星日
太阳日
太阳
β
α
N
A
名称 参照物 旋转角度 时间 应用价值
恒星日 恒星 360° 23小时
56分4秒 地球自转真周期;
科学研究;
太阳日 太阳 360°59′ 24小时 地球自转假周期;
昼夜交替的周期
(日常生活);
原因 选取参照物不同和地球绕日公转
地球自转周期规律总结
自转的概念
自转的周期
自转的方向
自转的速度
12
冬季某晚20:00,王老师观测到了织女星,如果王老师坐着不动,第二天何时能再次在天空同一位置观测到织女星?
19 : 56 : 04
问题4
某人某日观测太阳位于他的正南方的时间是12点,
当第二天他又看到太阳位于他正南方的是
12时
地球的自转速度
地球自转速度可以用角速度和线速度来描述
角速度
根据自转周期,约为15°/h;
除南北两极点外,任何地点的自转角速度都相等。
问题5:观测者观测到织女星大约每小时向西移动15°,为什么?
自转的概念
自转的周期
自转的方向
自转的速度
因为地球的角速度是15°/h,且自西向东运动,故织女星自东向西每小时移动15°。
15° /h
15° /h
15° /h
1670 km/h
1447 km/h
837 km/h
北极
南极
60 N
30 N
赤道
。
。
地心
图1.3 地球自转角速度和线速度
地球的自转速度
地球自转速度可以用角速度和线速度来描述
线速度
r=Rcosφ(纬度)
由此可知:纬度越高,线速度越小;
60°处线速度约为赤道的一半;
南北两极点线速度为零;
15° /h
15° /h
15° /h
1670 km/h
1447 km/h
837 km/h
北极
南极
60 N
30 N
赤道
。
。
地心
探究
同一纬度,海拔越高,角速度如何变化?线速度呢?
同一纬度,海拔越高,旋转半径越大,自转线速度越大。
S
A
0
地球同步卫星S的线速度比地表上的物体A______,S的角速度与A__________。
大
相等
下图是“地球表面自转线速度等值线分布图”。读图,回答3~5题。
A.a点地势高,自转线速度大
B.b点地势低,自转线速度大
C.a点地势低,自转线速度大
D.b点地势高,自转线速度大
3. 图中区域大部分位于( )
A.北半球中纬度 B.北半球低纬度
C.南半球中纬度 D.南半球低纬度
4.图中a、b两点纬度相同,但地球自转的线速度明显不同,原因是( )
5.关于图中a、b、c、d四点地球自转角速度的大小判定,正确的是( )
a>b>c>d B. a<b<c<d
C. a=b=c=d D. a>c=d>b
A
A
C
下面是地球自转等线速度示意图,R、T在同一纬度上,据此回答1~2题。
1.该区域所在的半球位置和纬度位置是( )
A.南半球低纬度 B.北半球中纬度
C.南半球中纬度 D.北半球高纬度
2.R点地形最有可能是( )
A.丘陵 B.高原 C.山地 D.盆地
N
A
D
小试牛刀
线速度等值线判读规律总结:
根据等值线数值和排列规律,判断所在半球和纬度高低。
根据等值线变动,确定地势的高低。
北半球
南半球
1 670~1 447 km/h
837~1 447 km/h
0~837 km/h
等自转线速度线凸向数值小的(如B),说明 。
等自转线速度线凸向数值大的(如A),说明该地 。
线速度较大,地势较高
线速度较小,地势较低
自转线速度由北向南递增的为 ,递减的为 。
低纬度地区:
中纬度地区:
高纬度地区:
概念 地球本身绕其自转轴的旋转运动。
地轴指向 始终指向北极星。
方向 一般规律 自西向东。
北极俯视 呈逆时针方向旋转。
南极俯视 呈顺时针方向旋转。
周期 概念 地球自转一周所用的时间。
太阳日 以太阳为参照物,时长24时。
恒星日 以恒星为参照物,时长23时56分4秒。
速度 角速度 除极点外,各地自转角速度都相等,大小为每小时15°。
线速度 从赤道到两极递减,赤道最大,两极最小为0。
小结:地球的自转特征
2022年7月24日,小明随父母到海南度假,他们一同去文昌航天发射场观看了壮观的航天发射场面。文昌卫星发射中心位于中国海南省文昌市龙楼镇境内,是世界上为数不多的低纬度发射场之一。该发射中心主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。下图是我国四大卫星发射中心位置图。
任务二:地球的自转速度与卫星发射
任务二:地球的自转速度与卫星发射
1. 小明看到文昌发射场的运载火箭是向东发射的,这是为什么呢?
地球自转方向是自西向东,航天器向东发射可借助地球自转的速度,使得火箭用较小的推力就可以把卫星送达预定轨道。
2. 分析文昌卫星发射中心主要承担大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器发射任务的原因。
文昌地处海南岛,纬度较低,自转线速度较大,航天器发射时初速度大,利于发射。
纬度位置
纬度越低,地球自转线速度越大,越有利于节省燃料;
气象条件
晴天多、阴雨天少,风速小,湿度低,有利于发射和跟踪观测;
地形条件
地形平坦开阔,地势相对较高(平坦开阔利于地面设备跟踪测控,地势高则地球自转的线速度较大)
交通条件
要有便利的交通条件,有利于大型设备的运输。
海陆位置
大陆内部气象条件好,隐蔽性强,人烟稀少,安全性强;海上人类活动少,安全性强。
安全因素
出于国防安全考虑,有的建在内陆山区、沙漠地区等地广人稀处,隐蔽性强。
24
地球公转
地球绕太阳的运动
① 绕转中心
02地球公转概况
② 公转方向
太阳
公转方向
公转方向
N
从北极上空俯视
N
太阳
公转方向
公转方向
从南极上空俯视
S
S
公转和自转方向始终一致:
自西向东、南顺北逆
02地球公转概况
③ 公转的周期
地球公转一周所需时间为一年,由于人们是在地球上观察公转,所以通常视地球不动。而以太阳在黄道上公转一圈为标准。由于选取的参照点不同,地球的公转周期有恒星年与回归年之分。
恒星年 回归年
参照物 恒星 太阳
自转角度 360° 稍少于360°
时间 365日6时9分10秒 365日5时48分46秒
意义 地球公转的真正周期 太阳直射点回归运动的周期,四季更替的周期
02地球公转概况
④ 公转轨道
近似正圆的椭圆形轨道,太阳位于椭圆的一个焦点上
近日点(1月初)
远日点(7月初)
02地球公转概况
二、地球的公转
开普勒第二运动定律:行星绕日公转,相同时间内扫过的面积相等。
近日点(1月初)
远日点(7月初)
轨道:近似正圆的椭圆形
速度:近日点(快);远日点(慢)
30.3km/s
29.3km/s
二、地球的公转
2、9月1日、10月1日、1月1日的地球公转速度比较。
1、3月12日、5月1日、6月1日的地球公转速度比较。
3月12日﹥5月1日﹥ 6月1日
9月1日﹤10月1日﹤1月1日
小试牛刀
⑤ 公转速度
远日点,7月初,最慢
近日点,1月初,最快
夏至
6月22日
春分
3月21日
冬至
12月22日
秋分
9月23日
02地球公转概况
任务三:近日点、远日点
(1)近日点和远日点的日期是?
近日点一月初,远日点七月初。
(2)北半球夏半年是186天,冬半年是179天,为什么夏半年比冬半年长了一个星期?
北半球夏半年地球的公转轨道经过远日点,公转速度相对较慢,冬半年经过近日点,公转速度相对较快,所以北半球夏半年的日数比冬半年长一些。
(3)彩虹学校2024~2025学年第一学期,从9月1日开学至次年2月5日结束,在此期间地球公转速度怎么变化?
先变快后变慢。
下图是地球公转轨道示意图。通常年份,北半球夏半年(自春分日至秋分日)的日数是186天,冬半年(自秋分日至次年春分日)的日数是179天。
【典例剖析】
下图所示是地球公转的轨道图,图中甲、乙、丙、丁四点将轨道均分成四等份,读图回答下列各题。
1.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
2.每年的11月11日是网购较为集中的一天。此时地球在公转轨道上的位置距甲、乙、
丙、丁四点最近的是( )
A.甲点 B.乙点
C.丙点 D.丁点
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