内容正文:
第三节 地球的运动 讲义
一、课前导入
我们每天都能看到太阳东升西落,经历白天和黑夜的交替;一年之中又有春、夏、秋、冬四季轮回。这些司空见惯的自然现象,都和地球的运动有关。地球有两种基本运动形式——自转和公转,它们共同决定了我们所处的自然环境。
本章我们将分别认识地球的自转和公转,弄清它们的方向、周期和特点,并重点掌握自转产生的昼夜更替与时间差异、公转产生的四季变化与五带划分。
二、地球的自转
(一)自转的概念与特征
地球绕着地轴不停地旋转,这叫做地球的自转。地球自转的基本特征可以概括为“三要素”:
绕转中心:地轴,地球绕着它旋转,地轴北端始终指向北极星附近。
方向:自西向东,从侧面看是自西向东;从北极上空看呈逆时针方向,从南极上空看呈顺时针方向,可简记为“北逆南顺”。
周期:一天(约 24 小时),准确值为 23 时 56 分 4 秒(一个恒星日),通常我们按 24 小时(一个太阳日)来记忆。
图 1 地球自转方向示意:自西向东;北极上空看逆时针,南极上空看顺时针。
(二)自转产生的地理意义
1. 昼夜更替
地球是一个不发光、不透明的球体,在同一时刻,太阳光只能照亮地球的一半。被太阳照亮的半球是白昼(昼半球),未被照亮的半球是黑夜(夜半球),昼半球与夜半球之间的分界线叫晨昏线。由于地球不停地自西向东自转,昼半球和夜半球不断交替,就产生了昼夜更替现象。
昼夜更替的周期是 24 小时,这使地表白昼增温不至于过热、夜晚降温不至于过冷,为生命的生存和发展提供了适宜的温度条件。
图 2 昼夜现象与昼夜更替原理:地球不发光、不透明产生昼夜现象;自转产生昼夜更替。
2. 地方时与时间差异
由于地球自西向东自转,同一纬度地区,东边的地点比西边的地点先看到日出,因此东边的时间更早,西边的时间更晚,这就是地方时的差异,可简记为“东早西晚”。经度每隔 15°,地方时相差约 1 小时。
例如:我国统一使用北京时间(东八区),当北京是上午的时候,位于我国西部的新疆、西藏一带天还没亮。我们和地球另一侧的美国、欧洲国家时间差异更为明显,当你打电话时,那边可能正是深夜——这正是地球自转带来的时间差异。
3. 日月星辰的东升西落
因为我们站在地球上,地球自西向东自转,所以看到太阳、月亮和星星每天从东方升起、向西方落下,这是一种相对的视运动现象。此外,一天中太阳高度和物体影子长短的变化,也主要由地球自转造成。
三、地球的公转
(一)公转的概念与特征
地球绕着太阳的旋转运动,叫做地球的公转。公转同样有“三要素”,并在此基础上多了一个关键特点:
绕转中心:太阳。
方向:自西向东,与自转方向一致,从侧面看都是自西向东。
周期:一年(约 365 天),约为 365 天。
公转的关键特点:地球公转时,地轴是倾斜的,地轴与公转轨道面的夹角约为 66.5°,而且地轴的空间指向保持不变,北端始终指向北极星附近。正是这个“地轴倾斜且指向不变”的特点,使太阳直射点在南北回归线之间来回移动,从而产生了四季的变化和五带的划分。
图 3 地球公转轨道示意:地球在公转轨道的四个位置分别对应春分、夏至、秋分、冬至。
(二)二分二至与四季变化
地球在公转轨道上的不同位置,受太阳照射的情况不同,获得的热量也不同。一年之中,太阳直射点在南北回归线之间往返移动一次,相应地形成了春分、夏至、秋分、冬至四个节气。北半球(我国位于北半球)的情况如下表:
节气
日期
太阳直射点
北半球昼夜长短
极圈内现象
春分
3 月 21 日前后
赤道(0°)
昼夜等长
昼夜等长
夏至
6 月 21 日前后
北回归线(23.5°N)
昼最长、夜最短
北极圈内极昼
秋分
9 月 23 日前后
赤道(0°)
昼夜等长
昼夜等长
冬至
12 月 22 日前后
南回归线(23.5°S)
昼最短、夜最长
北极圈内极夜
四季的月份划分(北半球):春季为 3、4、5 月,夏季为 6、7、8 月,秋季为 9、10、11 月,冬季为 12、1、2 月。南、北半球的季节正好相反,但月份相同。
昼夜长短的变化规律(以北半球为例):
夏半年:从春分→夏至→秋分,太阳直射点在北半球,北半球昼长夜短,且纬度越高昼越长;夏至日达到昼最长。
冬半年:从秋分→冬至→次年春分,太阳直射点在南半球,北半球昼短夜长,且纬度越高昼越短;冬至日达到昼最短。
变化趋势:直射点向哪个半球移动,哪个半球的昼就变长、夜就变短。
(三)正午太阳高度与物影长短
一年中,同一地点夏季正午太阳高度大、冬季正午太阳高度小;各地正午太阳高度由直射点向南北两侧逐渐降低。正午太阳高度越大,物体的影子越短。以北回归线及其以北地区为例:夏至日正午物体影子最短,冬至日正午物体影子最长。这正是“立竿见影”可以用来判断季节的道理。
四、地球的五带
人们根据各地获得太阳光热的多少,把地球表面划分为五个温度带:热带、北温带、南温带、北寒带、南寒带。划分的依据是几条特殊的纬线——南北回归线和南北极圈。
图 4 地球上的五带划分:由赤道向两极依次为热带、温带、寒带。
图 5 五带划分与特殊纬线:北回归线(23.5°N)、北极圈(66.5°N)等。
温度带
纬度范围
有无直射
有无极昼极夜
气候特征
热带
23.5°N ~ 23.5°S
有(回归线间每年两次)
无
终年炎热
北温带
23.5°N ~ 66.5°N
无
无
四季分明
南温带
23.5°S ~ 66.5°S
无
无
四季分明
北寒带
66.5°N ~ 90°N
无
有
终年寒冷
南寒带
66.5°S ~ 90°S
无
有
终年寒冷
关于太阳直射,需要记住三个结论:
范围:南北回归线是太阳直射点能够到达的最北和最南界线。
次数:南北回归线之间的地区一年可得两次直射;南北回归线上一年一次;回归线以外的地区没有直射。
等长:赤道上一年昼夜永远等长;只有春分日和秋分日,全球昼夜等长。
五、易错点与学法提示
昼夜 ≠ 昼夜更替:“昼夜现象”和“昼夜更替”不是一回事:前者因为地球不发光、不透明,后者因为地球自转。
自转与公转的意义:公转导致四季变化和五带划分,自转导致昼夜更替和时间差异,不要把二者产生的现象混淆。
判断方法:判断昼夜长短关键看太阳直射点所在的半球;判断昼夜长短变化看直射点移动的方向。
南北半球:南、北半球季节相反、月份相同;北半球夏至时南半球正是冬至。
地球形状:地球真实的形状是“两极稍扁、赤道略鼓”的不规则球体,自转的离心力使赤道略有隆起。
六、知识小结
比较项目
自转
公转
绕转中心
地轴
太阳
方向
自西向东(北逆南顺)
自西向东
周期
一天(约 24 小时)
一年(约 365 天)
主要特点
绕地轴旋转
地轴倾斜、指向不变
产生的现象
昼夜更替、时间差异、日月星辰东升西落
四季变化、昼夜长短变化、五带划分
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