1.2 地球的公转 讲义 2026-2027学年高二上学期地理湘教版选择性必修1

第二节 地球的公转 讲义 情境导入：阿布·辛拜勒神庙的“太阳节” 在埃及南部努比亚地区的阿布·辛拜勒，有一座距今约 3000 多年的古埃及神庙。每年2月22日和10月22日前后，清晨的阳光都会准时穿过长达 60 多米的神庙幽深长廊，依次照亮尽头神殿里的阿蒙神、拉美西斯二世像和阿尔马甘神像，只有一旁的冥神普塔赫始终躲在黑暗中。古埃及人把阳光照亮神像的这两天，称作“太阳节”。 这一现象并非巧合，而是古埃及建筑师精确利用地球公转与太阳光线周年变化的结果。它背后隐藏的，正是本节要学习的核心内容——地球的公转及其地理意义。 一、地球的公转 1. 公转的概念与方向 地球在自转的同时，还沿着一定的轨道绕太阳运动，这叫作地球的公转。公转方向与地球自转方向一致，都是自西向东。从北极上空俯视，地球公转方向呈逆时针；从南极上空俯视，呈顺时针。 2. 公转轨道 地球公转的轨道是近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上。地球距离太阳最近的位置叫近日点，每年的 1 月初地球经过近日点；距离太阳最远的位置叫远日点，每年的 7 月初地球经过远日点。 图1 地球公转轨道示意图（示意近日点、远日点） 3. 公转周期 根据参照物的不同，公转周期有回归年和恒星年之分： 回归年：以太阳为参照物，时间为 365 日 5 时 48 分 46 秒，是日常生活中所说的“一年”。 恒星年：以其他恒星为参照物，时间为 365 日 6 时 9 分 10 秒，这是地球公转的真正周期。 4. 公转速度 地球公转的速度不是均匀的。根据开普勒第二定律（面积定律），地球在近日点附近时公转速度较快，在远日点附近时公转速度较慢。 平均速度数据：平均角速度约 59′/日（约 1°/日），平均线速度约 30 千米/秒；过近日点时线速度约 30.3 千米/秒，过远日点时约 29.3 千米/秒。 由于速度不匀，北半球夏半年（春分→秋分）日数约为 186 天，冬半年（秋分→次年春分）约为 179 天，夏半年比冬半年长约 7 天。这正是四季不等长的根本原因。 知识小结：地球公转的基本特征 公转要素 特征 说明 中心 太阳 太阳位于椭圆的一个焦点上 方向 自西向东 北极上空看为逆时针 轨道 近似正圆的椭圆 有近日点与远日点 周期 恒星年 365 日 6 时 9 分 10 秒 回归年 365 日 5 时 48 分 46 秒 速度 近日点快、远日点慢 平均线速度约 30 千米/秒 二、黄赤交角及其影响 1. 黄赤交角的概念 过地心并与地轴垂直的平面叫作赤道平面；地球公转轨道所在的平面叫作黄道平面。赤道平面与黄道平面之间的夹角，叫作黄赤交角。目前的黄赤交角约为 23°26′。 相关角度要记牢： 黄赤交角 = 23°26′（黄道平面与赤道平面的夹角）； 地轴与黄道平面的夹角 = 66°34′，与黄赤交角互余； 地轴与赤道平面的夹角 = 90°。 图2 黄赤交角示意图（黄道平面与赤道平面的夹角约为 23°26′） 2. 黄赤交角不变的意义 地球在公转过程中，有两个重要的“不变”： 地轴的空间指向在一段时间内基本不变，北极始终指向北极星附近； 黄赤交角的大小在一段时间内基本不变（约 23°26′）。 正是这两个“不变”，加上地球在公转轨道上的位置不断变化，才引起了太阳直射点在地球表面的周年移动，进而产生了正午太阳高度、昼夜长短的四季变化以及五带的划分。 三、太阳直射点的回归运动 1. 太阳直射点 地表接受太阳垂直照射的点，简称太阳直射点。由于黄赤交角的存在，地球在公转轨道不同位置时，太阳直射点在地表的位置是变化的。太阳直射点移动的范围最北到北纬23°26′，最南到南纬 23°26′。 2. 二分二至日的直射位置 太阳直射点在南北回归线之间做往返运动，称为太阳直射点的回归运动。其周期就是一个回归年（365 日 5 时 48 分 46 秒）。二分二至日的直射位置如下： 图3 太阳直射点的回归运动示意图（二分二至日） 节气 日期 太阳直射点位置 直射点移动方向 夏至日 6月22日前后 北回归线（23°26′N） 到达最北，开始南移 秋分日 9月23日前后 赤道（0°） 继续向南移动 冬至日 12月22日前后 南回归线（23°26′S） 到达最南，开始北移 春分日 3月21日前后 赤道（0°） 继续向北移动 口诀记忆： 夏至北回归、冬至南回归，春分秋分射赤道；夏至到冬至往南走，冬至到次年夏至往北回。 四、地球公转的地理意义（一）：正午太阳高度的变化 1. 太阳高度与正午太阳高度 太阳高度角：太阳光线与地平面之间的夹角（即太阳在当地的仰角）。 正午太阳高度：一天中太阳高度的最大值，出现在当地正午（地方时 12 时）。 在太阳直射点上，太阳高度为 90°；在晨昏线（圈）上，太阳高度为 0°。 2. 纬度分布规律 同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。 图4 二分二至日正午太阳高度纬度分布示意图 夏至日：由北回归线向南北两侧递减，北回归线及其以北各纬度正午太阳高度达一年最大值，南半球各纬度达最小值。 冬至日：由南回归线向南北两侧递减，南回归线及其以南各纬度正午太阳高度达一年最大值，北半球各纬度达最小值。 春分日、秋分日：由赤道向南北两侧递减，赤道上正午太阳高度为 90°。 3. 正午太阳高度的计算 计算公式：H = 90° − |φ − δ| 其中：H 为所求地点的正午太阳高度，φ 为当地地理纬度，δ 为太阳直射点的纬度。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则：两点同在一个半球，用大数减小数；两点分属南北不同半球，则将两纬度数值相加。 说明：当计算结果为负值时，表示该地当天正午太阳高度视为 0°，即出现极夜。 4. 正午太阳高度的应用 判断日影长短与方向：太阳高度越大，日影越短；日影始终朝向背离太阳的方向。 确定房屋朝向：北回归线以北地区正午太阳位于南方，房屋多坐北朝南；南回归线以南地区相反。 确定楼间距：为保证低楼层采光，楼距一般随纬度增大而增大，常以冬至日的正午太阳高度作为设计依据。 太阳能热水器倾角：集热板与水平面的夹角应与当地正午太阳高度角互余，使集热板与太阳光线垂直。 五、地球公转的地理意义（二）：昼夜长短的变化 1. 昼夜长短的成因 晨昏线（圈）是昼半球与夜半球的分界线，它将地球各纬线圈分割为昼弧和夜弧两部分。地球自转一周，所经历的昼弧长则昼长，夜弧长则夜长。由于黄赤交角的存在，除二分日外晨昏线并不平分所有纬线圈，于是产生了昼夜长短的变化。 图5 二分二至日昼夜长短变化示意图 2. 昼夜长短的变化规律（以北半球为例） 时间 昼夜状况 分布规律 特殊现象 夏半年（春分→秋分） 昼长夜短 纬度越高，昼越长 夏至日昼最长；北极圈内极昼 冬半年（秋分→次年春分） 昼短夜长 纬度越高，昼越短 冬至日夜最长；北极圈内极夜 春分日、秋分日 昼夜等长 全球各地均为 12 小时 晨昏线与经线圈重合 赤道上 全年昼夜等长 全年均为 12 小时 不受季节影响 说明：南半球的昼夜长短变化情况与北半球相反。纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大；到极圈以内，则会出现极昼或极夜现象。 3. 昼夜长短的判断技巧 直射哪个半球，哪个半球昼长夜短；直射点向哪移动，哪个半球昼渐长、夜渐短。 同一纬线上各地昼夜长短相同；南北半球同纬度地区，北半球某地的昼长等于南半球同纬度地区的夜长。 4. 昼夜长短的计算 昼长 = 日落时刻 − 日出时刻 =（12 − 日出时刻）× 2 =（日落时刻 − 12）× 2 夜长 = 24 小时 − 昼长 （注：式中的日出、日落时刻均为当地地方时。） 六、地球公转的地理意义（三）：四季更替与五带的划分 1. 四季更替 成因：地球公转导致正午太阳高度和昼夜长短随季节有规律地变化，使各地在一年中获得的太阳辐射多少发生变化，从而形成四季。 图6 北半球四季更替示意图 2. 四季的划分 （1）天文四季：以正午太阳高度和昼夜长短的季节变化为依据。夏季是一年内白昼最长、正午太阳高度最大的季节；冬季反之；春秋两季为过渡季节。我国传统以“四立”（立春、立夏、立秋、立冬）作为四季的起点。 （2）气候四季：为使季节与气候相吻合，北半球温带地区一般把 3、4、5 月划为春季，6、7、8 月为夏季，9、10、11 月为秋季，12、1、2 月为冬季；南半球月份正好相反。 3. 五带的划分 划分依据：太阳辐射总量从低纬度向高纬度呈有规律地递减。 划分界线：南、北回归线（23°26′N/S）和南、北极圈（66°34′N/S）。 图7 地球五带划分示意图 五带 范围 主要特征 热带 南北回归线之间 有太阳直射现象，全年获得太阳辐射最多 北温带 北回归线与北极圈之间 无直射、无极昼极夜，四季分明 南温带 南回归线与南极圈之间 无直射、无极昼极夜，四季分明 北寒带 北极圈及其以北 有极昼极夜现象，获得辐射最少 南寒带 南极圈及其以南 有极昼极夜现象，获得辐射最少 关键联系：回归线的度数 = 黄赤交角的度数（23°26′）；极圈的度数 = 90° − 黄赤交角的度数（66°34′）。因此，五带的划分与黄赤交角的大小密切相关。 七、二十四节气 二十四节气是根据地球在公转轨道（黄道）上的位置来划分的。视地球从春分点（黄经 0°，此时太阳直射赤道）出发，每前进 15° 为一个节气，运行一周（360°）回到春分点为一个回归年，因此一年分为 24 个节气。 图8 地球公转与二十四节气示意图 二十四节气的含义分类 反映季节变化：立春、立夏、立秋、立冬、春分、秋分、夏至、冬至； 反映气温变化：小暑、大暑、处暑、小寒、大寒； 反映降水与水汽凝结：雨水、谷雨、小雪、大雪、白露、寒露、霜降； 反映物候与农事活动：惊蛰、清明、小满、芒种。 记忆歌谣： 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。 日期规律：上半年多在每月 6 日、21 日前后，下半年多在 8 日、23 日前后，即“上半年来六廿一，下半年来八廿三”，至多相差一两天。 八、易错辨析与解题指导 1. 常见易错点 近日点（1 月初）≠ 冬至日（12 月 22 日前后），远日点（7 月初）≠ 夏至日（6 月 22 日前后）；近日点、远日点说的是日地距离，夏至、冬至说的是直射纬度。 太阳直射某地，该地所在半球一定昼长夜短，但只有在直射回归线时，该地才达到昼最长、夜最短。 正午太阳高度最大，不一定昼最长；二者需结合直射点位置综合判断。 北半球夏半年（186 天）长于冬半年（179 天），根源在于公转速度的不均匀。 2. 解题核心思路 （1）判断直射点位置：由日期推直射点所在半球及移动方向。 （2）判断昼夜长短：直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短；直射点向北移动，北半球昼渐长；向南移动，南半球昼渐长。 （3）判断正午太阳高度：用 H = 90° − |φ − δ| 计算，注意“同减异加”。 （4）判断极昼极夜：直射点在哪个半球，哪个半球的极圈内出现极昼，另一半球极圈内出现极夜。 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $