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1、地球运动讲义一、经线和纬线纬，横；经，纵。纬线圈可以看作是与赤道平面平行的平面和球面的交线，赤道是最大的纬线圈。经线圈可以看作是通过地轴的平面与球面的交线，本初子午线即0度经线是通过英国格林尼治天文台的那条经线。经纬线处处相交，每一条经线都通过每一条纬线，每一条纬线都通过每一条经线，且互相垂直。每一个地点都可以看成是特定的经线和纬线的交点，从而确定它们的位置。二、地球上的方向和距离地球上的经纬线指示东西南北四个方向，我国大部分地区由于是在北回归线以北的中原地区，古人就把正南方定义为正午太阳所在的方向，而日出和日末的方向视为东、西。事实上南北方向是有始有终的，起于极点终于极点。而东西方向却是无限
2、方向人们常说，地球是自东向西旋转的，事实上，我们是把地球的自转方向的去向定义为东方向之后才有这种表述的。地球是一个球体，在球面上，两点间的最短距离，是通过他们的大圆弧线。一般我们只是考虑在同一经线或同一纬线上的两点的最短距离。同一条经线上的两点最短距离是所在经线的劣弧长，同一纬线上两点（以北半球为例，A在东，B在西），这两点的大圆弧线向北凸出，具体的行走方向是：由A出发先向东北，边走边向东调整方向，行至中点时，方向变为正东，继续调整向南，行至B即可。关于千米：地球全周分400度，每度分为100分，每分的弧长就是1千米。因此地球的周长无论是从角度和长度来看都是十分完美的，然而，全球分400度的制
3、度没有流传下来，但作为长度单位的千米却在全世界通用，这才有了1度为40000/360=111.1Km的情况出现。纬度是一种线面角，即待求地点与地心连成的直线与赤道平面所成的角；经度是一种面面角，一个是本地子午线平面，一个是本初子午线平面。经线之间的间隔，越靠近高纬越小，纬线之间的间隔大致处处相等1度为40000/360O=111.1Km。东经度数越往东越大，西经度数越往西越大。地理坐标：地理上有一个约定俗成的规矩，在读取和书写地理坐标时，总是纬度在先，经度在后。补充：北纬45度经度相差九十度的两地球面距？（1/6圆周长）三、自转概念：地球绕其自转轴的运动。方向：自西向东，北逆南顺。周期：恒星日
4、；太阳日（自转和公转的叠加结果）。速度：角速度；线速度。四、公转概念：地球绕太阳的运动。方向：与自转同方向。轨道：地球公转的轨道成为黄道，94000万千米。所在平面为黄道平面；近似正圆的椭圆；太阳位于其中的一个焦点上；近日点：一月初；远日点：七月初。周期：恒星年，回归年。 速度：角速度（平均1度/日，近日点快，远日点慢。）五、昼夜昼夜长短概说在太阳的照射下，地球被分为昼夜两个半球，其分界线就是晨昏线，是地球的一个大圆（其平面经过地心），晨昏圈经过的各地，正经历着一天中的清晨或黄昏，那时的太阳正好位于地平线上。由于地球有自转和公转，昼夜两半球在时间上不断地相互交替，使得各个地点时而位于昼半球，时
5、而位于夜半球，不断经历着昼夜交替。地球上昼夜交替的周期，就是通常所谓的一日，叫做太阳日，它的形成不仅是由于地球的自转还因为地球的公转，是二者的汇合周期。如果没有公转，太阳日与恒星日等长；如果公转方向发生调转，太阳日将比恒星日短3分56秒。昼夜的长短，视晨昏线分割纬线的情况而定。即由晨昏线分纬线圈所得的昼弧和夜弧的比例而定。各地的昼夜长短，因晨昏圈随太阳直射点的移动而发生变化。晨昏圈始终与太阳光线垂直。从几何上说，由于地球的自转轴和公转平面的交点为地心，导致晨昏圈所在平面始终通过地心，即晨昏圈与赤道都是地球的大圆，两大圆相交，必互相等分。决定昼夜长短的因素有两个，当地的地理纬度，和当时太阳直射点
6、的纬度。前者是空间因素，即地理因素；后者是时间因素，即季节因素，简言之，昼夜长短因纬度而不同，因季节而变化。昼夜长短的纬度分布规律从侧视图中我们可以看出当太阳直射点在南、北回归线时，各地昼夜长短的纬度分布规律不是线性的，其函数关系的表达可以用立体几何和平面几何知识求解出来。昼夜长短的季节变化昼夜长短因季节而变化（唯一例外的是赤道，终年都昼夜等长），具体的变化情形，因纬度而不同，但以下几条规律是共同的：二分日时，全球昼夜平分，均为12小时；二至日时，昼夜长短极端；各地全年平均昼夜相等，皆为12小时。一年中，纬度越高，变化幅度越大；纬度越低，变化幅度越小。一般来说，可以根据某地一年中昼夜长短变化情
7、况和昼夜长短的极值判断该地纬度。南极圈北极圈的极昼极夜天数由于黄赤交角的存在，地球南北极圈内有极昼极夜现象。地球绕日公转时，其轨道为一近似正圆的椭圆，太阳位于两焦点之一，每年3月21日9月23日，北极为极昼，此时，地球位于远日点附近，公转速度较慢，所以极昼日数长（286天）。每年9月23日次年3月21日，南极为极昼，此时地球位于近日点附近，公转速度较快，故南极极昼日数较北极短（279天）。六、时间关于地方时、区时、经纬网与地球自转按本地经度测定的时刻，统称地方时。地方时因经度二不同，较东的地方，有较快（时数较大）的地方时。两地之间的地方时之差与他们的经度差严格对应：15度1小时；需要指出的是，
8、地球上的东西方向是无限方向。从理论上说，经度不同的两地互为东西，因此，在时刻上也是互为迟早的。已知某地经度，求另一经度的地方时，在不考虑日期差别的情况下，向东推算和向西推算，其结果是一样的。但如果既推算钟点，又考虑日期，就得人为地把东西方向看成有限方向，以免发生日期混乱，这就是规定日界线的原因。地方时的意义显而易见，那就是它同当地的天象相联系，特别是太阳，也符合各地的人们的起居和生活习惯。人们曾长期使用地方时。但随着近代交通事业的发展和地区间联系的日益频繁，地方时各自为政的缺陷就显得日益突出。广大地区间需要有时间上的“共同语言”，科学研究工作，特别是天体运行的观测和推算工作。需要有一种全球通用
9、的时间，这就是世界时，即格林尼治时间。标准时有了世界时，地方时的缺陷并未完全消除。地方时各自为政，固然缺乏统一性；但世界时全球划一，又缺乏地方性，不符合广大地区人民的生活习惯。为此人们需要在全球范围内建立一个既有相对统一性，又保持一定地方性的完善的时间系统，这就是世界标准时制度。标准时制度包括两个方面内容：划分标准时区和设立日界线。因为一个标准的时刻，不但要有标准钟点（几时几分），而且要有标准日期（某月某日）。标准时区的划分，是为了确定标准钟点，以避免钟点的混乱；设立日界线，是为了确定标准日期，避免引起日期混乱。这两者相辅相成，既不能相互代替，也不会彼此矛盾。比较起来，标准时区和标准钟点的问题
10、涉及到任何时间和地点；而日界线和日期混乱问题，只是标准时推算中的问题。国际会议所划分的标准时区，只作理论性的规定，称理论时区。目前世界各国采用的时区确定办法称法定时区。区时的确定各地的区时差异，就是他们所属时区的标准经线的地方时的差异，是地方时问题的特例。只要知道世界时或某一时区的区时，便能推知其他任何时区的区时。在时刻同经度的关系上，区时显然不同于地方时。地方时直接决定于经度。区时则不然，两地的区时之差，决定于他们的时区之差。日界线和日期进退日界线也叫国际日期变更线。它的设置是为了避免日期混乱问题，是在下列两种情形下产生的：环球航行中发生日期混乱：向西行，每天都在推迟中午的到来；向东行，每天
11、中午的到来都在提早。如果没有适当的措施，每绕行地球一周，日期便差一日。时刻换算中出现日期混乱：时刻的换算不免要涉及日期问题，若不采取适当措施，向东推算总比向西推算超前一日，这也引起了日期上的混乱。为了避免此类事件的发生，必须在向东航行中，把日期退回一日，在向西航行中把日期推进一日。如果仅仅为了解决日期混乱的问题，日界线可以安在任何一条经线上。显而易见，180度经线是最佳选择。它纵贯太平洋中部，为避免它通过岛屿，给当地居民带来麻烦，由三处偏折。日界线的设置，把时区的排列，变无限方向为有限方向，分出了最东和最西的时区。日界线西侧的东十二区，成了全球最东的时区，它的时刻最早；它东侧的西十二区则成了全
12、球最西的时区，它的时刻最晚。日界线划分以后，东、西十二区之间发生了微妙的变化；二者既属于同一时区（它们有相同的钟点），又是相隔最远的两个时区（一个在极东，一个在极西，相差一日）。地球上的日期世界通常存在两个不同的日期：一部分已进入“今天”，另一部分仍滞留在“昨天”。划分昨天和今天的是另一条日期分界线夜半线，即正在经历24时（或0时）的那条经线。夜半线随着地球的自转而向西漂移，它所到之处，即由昨日的夜进入今日的晨。如果说，日界线是人为的日期分界线，那么，夜半线便是日期的自然增进线。以夜半线为界，世界分为不同日期的东西两部分：夜半线以东，日界线以西是今天；夜半线以西，日界线以东是“昨天”。当夜半线
13、降临日界线时，新的一天在这里诞生。如果把这一天叫做“今天”，那么，随着夜半线的西移，“今天”的地盘不断扩大，“昨天”的范围不断缩小。等到夜半线再度与日界线重合的瞬间，“昨天”宣告结束，全世界同属“今天”：日界线西侧（东12区）是今晚的24时；日界线的东侧（西12区）时今晨的0时，就在这一瞬间，又开始了新的一天 如此往复循环。我国位于世界的东方。我们使用的是北京时间，东八区的区时。在我们以东是浩瀚的太平洋，只有4个时区，即东9区至东12区。除了每天20时至24时外，我们都处于夜半线以东。所以除了朝鲜、日本、澳大利亚和新西兰等国的日期，有可能比我们早进入“明天”外，其他的国家和地区，不是今天就是昨
14、天，不会是明天。补充习题：北京时间是3月21日12时，全世界处于新旧两天范围比例。七、太阳高度太阳高度概说太阳高度，是指太阳对于地平的高度角。它在很大程度上决定地面获得太阳能的多少。对于一个地点来说，太阳位于天顶（并非所有的纬度都能达到）的时候，它的高度最大，是90度。太阳出没的时候是0度。在一日内，太阳以不同的高度照射地面。从早晨日出到傍晚日落，太阳高度先是从小变大，然后是从大变小。正午时刻（当地地方时），太阳中天，这时它升得最高，称正午太阳高度。这一天中该地获得的太阳辐射热量的多少主要取决于正午太阳高度，它和昼夜长短共同作用促使地球上形成了四季和五带。 太阳高度的空间分布规律从全球范围来看
15、，太阳高度角的等值线分布是以直射点为中心向四周呈同心圆状分布，到晨昏圈上减小到0度。正午太阳高度的纬度分布规律正午太阳高度因纬度而不同。具体的纬度差异，则随季节而变化。概括地说，太阳直射的纬度，正午太阳高度最大，为90度。由此向南北随纬度递减：两地的纬度差，就是他们的正午太阳高度的差（待求点与直射点分别与地心连接线段，两点的正午太阳高度角的差等于这两个半径之间的夹角）。一般说来，欲求解某一纬度某时的正午太阳高度需知道此时某一已知纬度的正午太阳高度。那么由此可以得出正午太阳高度的纬度分布规律。自直射点向南北逐渐降低，且与纬度变化成线性函数关系。正午太阳高度的季节变化根据正午太阳高度的纬度分布规律
16、可以推算正午太阳高度的季节变化。只是季节的变化转化为太阳直射点的纬度变化。相关考题在高考中出现过，且难度较大。太阳直射点在地球上的移动规律一年之中太阳在地球表面运动的轨迹是一个螺旋曲线，其运动是南北方向和西向的合成，南北方向的运动使直射点在南北回归线之间往复运动，周期是一回归年；西向的运动的周期是一太阳日。由于直射点的南北运动与西向运动相比要小很多，那么在一天当中可以近似地认为直射点运动的轨迹是某一纬线圈，运动速度与该纬线圈上一点的自转线速度和角速度速度相等，方向相反。地方时在全球的分布规律为：直射点为正午12点，而后沿直射点所在纬线圈向东西方向变化。补充习题：当东半球全为白昼时，太阳直射点的经纬度？八、四季由于
