第三節(jié)地球運(yùn)動(dòng)

1、第三節(jié)第三節(jié) 地球的運(yùn)動(dòng)及其自然地理意義地球的運(yùn)動(dòng)及其自然地理意義地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一、地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一、地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 1. 地球自轉(zhuǎn)的方向地球自轉(zhuǎn)的方向 自西向東自西向東 右手法則：右手法則：設(shè)想用右手握住地軸，大拇指豎直指向北極星，四手指的方向則代表地球的自轉(zhuǎn)方向。 天球的視運(yùn)動(dòng)方向：天球的視運(yùn)動(dòng)方向：自東向西 在北極上空看地球自轉(zhuǎn)是逆時(shí)針?lè)较颍蠘O上空是順時(shí)針?lè)较虻厍虻淖赞D(zhuǎn)方向地球的自轉(zhuǎn)方向 傅科擺實(shí)驗(yàn)：傅科擺實(shí)驗(yàn)：2. 地球自轉(zhuǎn)的周期地球自轉(zhuǎn)的周期 地球的自轉(zhuǎn)周期為1日。選擇天球上不同的參考點(diǎn)，其可分為恒星日、太陽(yáng)日和太陰日。 恒星日：恒星日

2、：以天球上某恒星（或春分點(diǎn)）為參考點(diǎn)，指某地經(jīng)線(xiàn)連續(xù)兩次通過(guò)同一恒星與地心連線(xiàn)的時(shí)間間隔，為23時(shí)56分4秒。地球自轉(zhuǎn)的真正周期，常量地球自轉(zhuǎn)的真正周期，常量。 太陽(yáng)日：太陽(yáng)日：以太陽(yáng)的視圓面中心作參考點(diǎn)，指日地中心連線(xiàn)連續(xù)兩次與某地經(jīng)線(xiàn)相交的時(shí)間間隔，平均為24時(shí)。晝夜更替晝夜更替的周期的周期。 太陰日：太陰日：以月球中心作參考點(diǎn)，指月地中心連線(xiàn)連續(xù)兩次通過(guò)某地經(jīng)線(xiàn)的時(shí)間間隔，平均為24時(shí)50分。潮汐日變化的理潮汐日變化的理論周期論周期。 3. 地球的自轉(zhuǎn)速度地球的自轉(zhuǎn)速度 角速度：角速度：地球自轉(zhuǎn)一周實(shí)際轉(zhuǎn)過(guò)的角度與其對(duì)應(yīng)的周期之比，約為15/h。角速度是均勻的，既不隨既不隨維度變化，又不

3、隨高度變化，全球一致維度變化，又不隨高度變化，全球一致。 線(xiàn)速度：線(xiàn)速度：隨緯度和高度變化而不同，緯度越低自轉(zhuǎn)緯度越低自轉(zhuǎn)線(xiàn)速度越大線(xiàn)速度越大，在赤道海平面上在赤道海平面上的自轉(zhuǎn)線(xiàn)速度已超過(guò)已超過(guò)音速音速，達(dá)到達(dá)到465 ms-1。地球自轉(zhuǎn)速度的變化：地球自轉(zhuǎn)速度的變化：u地球形成以來(lái)自轉(zhuǎn)速度在變慢 自轉(zhuǎn)變慢的原因：自轉(zhuǎn)變慢的原因：潮汐摩擦力，太陽(yáng)活動(dòng)、地 球不斷膨脹。u自轉(zhuǎn)速度在變慢的過(guò)程中也有變快的階段 自轉(zhuǎn)變快的原因：自轉(zhuǎn)變快的原因：地球上比重大物質(zhì)在重力作 用下不斷向地心匯聚。 4地球自轉(zhuǎn)對(duì)自然地理環(huán)境的影響地球自轉(zhuǎn)對(duì)自然地理環(huán)境的影響晝夜更替 地表水平運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)地方時(shí)對(duì)自然地

4、理環(huán)境演變的影響 地球自轉(zhuǎn)決定晝夜更替，使地表各種過(guò)程具有晝地球自轉(zhuǎn)決定晝夜更替，使地表各種過(guò)程具有晝夜節(jié)奏夜節(jié)奏n氣溫、濕度、風(fēng)、蒸發(fā)、和降水等氣候要素以及生物生長(zhǎng)發(fā)育等自然地理現(xiàn)象和過(guò)程都產(chǎn)生晝夜的節(jié)律性變化。n地球適中的自轉(zhuǎn)速度使地表熱量分配適中，從而使得許多過(guò)程不朝極端的方向發(fā)展。晝夜更替晝夜更替 使地表水平運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)使地表水平運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)生偏轉(zhuǎn) 由于地球自轉(zhuǎn)，地球上所有水平運(yùn)動(dòng)的物體在北半球的運(yùn)動(dòng)方向都向右偏轉(zhuǎn)，在南半球向左偏轉(zhuǎn)。 地轉(zhuǎn)偏向力或科氏力（科里奧利力，因法國(guó)數(shù)學(xué)家科里奧利最早研究而得名） 科氏力對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)、洋流及河流的運(yùn)動(dòng)等產(chǎn)生重要科氏力對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)、洋流及河流的運(yùn)

5、動(dòng)等產(chǎn)生重要影響影響 大氣環(huán)流：大氣環(huán)流： 大氣環(huán)流示意圖河流：河流：黃河三角洲長(zhǎng)江河口 地球自轉(zhuǎn)造成同一時(shí)刻、不同經(jīng)線(xiàn)上具有不地球自轉(zhuǎn)造成同一時(shí)刻、不同經(jīng)線(xiàn)上具有不同的地方時(shí)間同的地方時(shí)間 地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生天體的周日視運(yùn)動(dòng)，使不同經(jīng)度上的人們處于早、午、晚、夜等不同時(shí)間感受狀態(tài)。 地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變化對(duì)自然地理環(huán)境演變的影響地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變化對(duì)自然地理環(huán)境演變的影響 地球自轉(zhuǎn)速度的變化對(duì)地球氣候有重要影響地球自轉(zhuǎn)速度的變化對(duì)地球氣候有重要影響 對(duì)大氣環(huán)流的影響：對(duì)大氣環(huán)流的影響：彭公炳等（1983）研究發(fā)現(xiàn)，地球自轉(zhuǎn)速度加快時(shí)北半球全年W型（即緯向型，西方型）大氣環(huán)流日數(shù)減少，E型（東方型）年日數(shù)

6、增多，自轉(zhuǎn)速度減慢時(shí)相反。 對(duì)厄爾尼諾現(xiàn)象的影響：對(duì)厄爾尼諾現(xiàn)象的影響：任振球（1990）研究發(fā)現(xiàn)，厄爾尼諾現(xiàn)象大都發(fā)生在地球自轉(zhuǎn)速度年變量隨時(shí)間變化曲線(xiàn)上連降兩年的時(shí)期。 地極變化對(duì)地球氣候的影響地極變化對(duì)地球氣候的影響 地極的變化：地極的變化： 長(zhǎng)尺度變化：大約3億年前，地球的南極在現(xiàn)在非洲的南端，而北極在夏威夷島附近。 中期和短期變化：地極具有427天（即14個(gè)月）的變化周期（Chandler，1900）。 地極變化對(duì)地球氣候的影響：地極變化對(duì)地球氣候的影響：n地極位置的變化，必然導(dǎo)致赤道和各個(gè)地方地理緯度的變化，并最終引起全球氣候及全球自然地理環(huán)境的變化。n極移的海平面高度變化效應(yīng)具有

7、多年變化，最大值達(dá)40 mm，因而對(duì)全球海水和大氣環(huán)流將產(chǎn)生明顯變化。 地磁變化對(duì)自然地理環(huán)境的影響地磁變化對(duì)自然地理環(huán)境的影響 還在探索中還在探索中n 地磁反轉(zhuǎn)導(dǎo)致地球上某些海洋生物種類(lèi)的滅絕；n 地磁場(chǎng)對(duì)地球高層大氣有一定控制作用；n 地磁反轉(zhuǎn)不足以引起全球氣候的巨大變化（Worn 等，1971） 。二、地球的公轉(zhuǎn)二、地球的公轉(zhuǎn) 地球公轉(zhuǎn)的方向與軌道地球公轉(zhuǎn)的方向與軌道 公轉(zhuǎn)方向：公轉(zhuǎn)方向：自西向東。 公轉(zhuǎn)軌道：公轉(zhuǎn)軌道：橢圓，接近正圓。遠(yuǎn)日點(diǎn)日地距離1.521億km，近日點(diǎn)日地距離1.471億km，日地平均距離1.496億km。 地球公轉(zhuǎn)軌道示意圖黃赤交角：黃赤交角： 黃道面：黃道面：太

8、陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)在天穹上移動(dòng)的軌跡，叫做黃道，黃道所在的平面叫黃道面。黃道面與地球公轉(zhuǎn)軌道面重合。黃道面與地球公轉(zhuǎn)軌道面重合。 地球公轉(zhuǎn)軌道面與地軸的交角：地球公轉(zhuǎn)軌道面與地軸的交角：6634 黃赤交角：黃赤交角：黃道面與赤道面的交角2326。 地球公轉(zhuǎn)的周期地球公轉(zhuǎn)的周期 地球公轉(zhuǎn)的周期，通常用“年年”來(lái)表示，可分為恒星年和回歸年。 恒星年：恒星年：是指地球連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)太陽(yáng)和地球公轉(zhuǎn)軌道面上一顆恒星（通常是獅子星座的軒轅十四）的連線(xiàn)所需的時(shí)間，長(zhǎng)度為365.2564日日。地球公轉(zhuǎn)的真正周期。地球公轉(zhuǎn)的真正周期。 回歸年：回歸年：是指地球連續(xù)兩次通過(guò)春分點(diǎn)與太陽(yáng)連線(xiàn)所需的時(shí)間，長(zhǎng)度為365.2422日

9、日?；貧w年直接決定著一年的回歸年直接決定著一年的四季變化，與農(nóng)作物播種、生長(zhǎng)、收獲有著比較固定的四季變化，與農(nóng)作物播種、生長(zhǎng)、收獲有著比較固定的關(guān)系關(guān)系。 地球公轉(zhuǎn)的速度地球公轉(zhuǎn)的速度 地球公轉(zhuǎn)的速度遵循開(kāi)普勒定律，即在相等單位時(shí)間內(nèi)，地球與太陽(yáng)的連線(xiàn)在地球公轉(zhuǎn)軌道面上掃過(guò)的面積相等。其與日地距離的長(zhǎng)短成反比。 地球公轉(zhuǎn)對(duì)自然地理環(huán)境的影響地球公轉(zhuǎn)對(duì)自然地理環(huán)境的影響 季節(jié)的變化 五帶的劃分 長(zhǎng)周期氣候的變化 使地表各種自然地理現(xiàn)象和過(guò)程出現(xiàn)四季變化使地表各種自然地理現(xiàn)象和過(guò)程出現(xiàn)四季變化 地軸傾斜平移公轉(zhuǎn)致使太陽(yáng)光線(xiàn)直射地球的位置在一年當(dāng)中出現(xiàn)周期性的變化（在南北回歸線(xiàn)之間移動(dòng)），造成太陽(yáng)高

10、度和晝夜長(zhǎng)短的季節(jié)性變化，致使南北半球各自所得太陽(yáng)能差異巨大，從而使自然地理現(xiàn)象和過(guò)程出現(xiàn)春、夏、秋、冬的季節(jié)更替。 太陽(yáng)高度（角）：太陽(yáng)高度（角）：太陽(yáng)光線(xiàn)與地平面間的夾角。24節(jié)氣：節(jié)氣： 將黃道圈以15為單位劃分所得24個(gè)弧度，每段15 為一個(gè)節(jié)氣。四季的劃分：四季的劃分： 西方（天文學(xué)上）：西方（天文學(xué)上）：以春分、夏至、秋分、冬至分別為春、夏、秋、冬四季的起點(diǎn)。 我國(guó)：我國(guó)：以立春、立夏、立秋、立冬分別為春、夏、秋、冬四季的起點(diǎn)。 氣候統(tǒng)計(jì)上：氣候統(tǒng)計(jì)上：3、4、5月為春季，6、7、8月夏季，9、10、11秋季，12、1、2月冬季。 以溫度為標(biāo)準(zhǔn)：以溫度為標(biāo)準(zhǔn)：侯（5天為一侯）平均氣

11、溫低于10 為冬季，高于22 為夏季，介于10 和22 之間為春季和秋季。 天文地帶的形成與劃分天文地帶的形成與劃分 天文地帶，天文地帶，是指地球上四季變化特點(diǎn)基本相同的地帶。 根據(jù)地表有無(wú)太陽(yáng)直射以及極晝、極夜現(xiàn)象，全球共分為“五帶五帶”：熱帶、南溫帶、北溫帶、南寒帶、北熱帶、南溫帶、北溫帶、南寒帶、北寒帶。寒帶。 對(duì)長(zhǎng)周期氣候變遷的影響對(duì)長(zhǎng)周期氣候變遷的影響 近1*106年以來(lái)，地球冰期與間冰期的長(zhǎng)周期氣候變化是地球軌道三參數(shù)（地球軌道偏心率、地軸傾斜度、歲差）周期性變化的結(jié)果。l地球公轉(zhuǎn)軌道偏心率地球公轉(zhuǎn)軌道偏心率 變化：變化：目前0.0167，變動(dòng)范圍0.00-0.06，周期約10萬(wàn)年

12、。 影響：影響：若偏心率變大，夏至日前后地球通過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，北半球有短而熱的夏季，長(zhǎng)而冷的冬季，年內(nèi)溫差很大；若偏心率變小，則北半球冬夏半年長(zhǎng)度幾乎相等，年內(nèi)溫差小。 l 地軸傾斜度（即赤道面與黃道面的夾角）地軸傾斜度（即赤道面與黃道面的夾角） 變化：變化：目前2326，變化范圍在21.8- 24.4之間，周期4萬(wàn)年。 影響：影響：傾斜度的大小影響到高低緯之間、冬夏之間的熱量分配。如地軸傾斜度增加，高緯度地區(qū)的太陽(yáng)輻射量增加，赤道地區(qū)相對(duì)減少，前者為主。傾斜度越大，地球高緯地區(qū)接受的太陽(yáng)輻射量年內(nèi)差別就越大，出現(xiàn)冬天更冷、夏天更熱的現(xiàn)象，氣溫年較差增大。 l 歲差歲差 歲差現(xiàn)象，歲差現(xiàn)象，是由于

13、地軸的進(jìn)動(dòng)（地軸空間指向的周期性變化），使春分點(diǎn)沿黃道面向西緩慢移動(dòng)造成的，其移動(dòng)的速度為每年50.29，周期約為2.6萬(wàn)年。 影響：影響：歲差的存在使地球通過(guò)春分點(diǎn)時(shí)得到的熱量狀況不同。歲差的現(xiàn)象也會(huì)引起長(zhǎng)尺度地球氣候的變化，若夏至日通過(guò)近日點(diǎn)（與現(xiàn)在相反），則會(huì)出現(xiàn)夏熱冬寒的現(xiàn)象。 南斯拉夫科學(xué)家米蘭科維奇（M. Milankovitsch）綜合了三者對(duì)氣候的影響，很好的解釋了第四紀(jì)的4次大冰期及3次間冰期的出現(xiàn)，尤其是很好的解釋了最后一次冰期和5000年前后冰后期最溫暖氣候。 三、時(shí)間與歷法三、時(shí)間與歷法 時(shí)間時(shí)間 1. 地方時(shí)地方時(shí) 地方時(shí)，是指由于地球的自轉(zhuǎn)造成同一時(shí)刻不同經(jīng)線(xiàn)上具有

14、不同的地方時(shí)間。 時(shí)差：經(jīng)度每差15 ，地方時(shí)相差1小時(shí)；經(jīng)度相差360 ，地方時(shí)相差24小時(shí)，即相差1天。 2. 區(qū)時(shí)區(qū)時(shí) 全世界按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)劃分時(shí)區(qū)，世界各國(guó)按其所在時(shí)區(qū)，實(shí)行分區(qū)計(jì)時(shí)制度（區(qū)時(shí)制度）。每一時(shí)區(qū)采用一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱(chēng)為區(qū)時(shí)或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。（1884年國(guó)際子午線(xiàn)會(huì)議） 時(shí)區(qū)的劃分：時(shí)區(qū)的劃分： 以本初子午線(xiàn)為基準(zhǔn)東西經(jīng)度各7.5為零時(shí)區(qū)，零時(shí)區(qū)向東向西每15劃分一個(gè)時(shí)區(qū)，共劃分24個(gè)時(shí)區(qū)：東1區(qū)、東2區(qū)東12區(qū)，西1區(qū)、西2區(qū)西12區(qū)。 區(qū)時(shí)的確定（理論）：區(qū)時(shí)的確定（理論）： 以0、15以及15的整數(shù)倍的經(jīng)線(xiàn)作為每個(gè)時(shí)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)線(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)線(xiàn)的地方平太陽(yáng)地方平太陽(yáng)時(shí)作為全時(shí)區(qū)統(tǒng)一

15、的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，成為“區(qū)時(shí)區(qū)時(shí)”或或“標(biāo)準(zhǔn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)”。東12區(qū)和西12區(qū)各為半個(gè)時(shí)區(qū)，共同使用180經(jīng)線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。 各國(guó)實(shí)際時(shí)間的確定：各國(guó)實(shí)際時(shí)間的確定： 以首都所在時(shí)區(qū)為國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（大多）； 以國(guó)內(nèi)行政區(qū)為界劃分時(shí)區(qū)（幅員大的國(guó)家）； 有的采用半時(shí)區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，有的比理論時(shí)區(qū)快1小時(shí)，甚至有的國(guó)家不依15或7.5的整數(shù)倍作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。 國(guó)際日期變更線(xiàn)：國(guó)際日期變更線(xiàn)： 180經(jīng)線(xiàn)附近，除中間和南端沿180經(jīng)線(xiàn)外，其它地方是一條折線(xiàn)。由東向西越過(guò)這條線(xiàn)，日期增加一天，由西向東越過(guò)這條線(xiàn)，日期減少一天。 歷法歷法 歷法，歷法，是指根據(jù)日、月運(yùn)行規(guī)律安排年、月、日的根據(jù)日、月運(yùn)行規(guī)律安排年、月、日的

16、法則法則?，F(xiàn)今仍然使用的歷法種類(lèi)包括：太陰歷、太太陰歷、太陽(yáng)歷、陰陽(yáng)歷陽(yáng)歷、陰陽(yáng)歷。 編歷原則：編歷原則：力求在盡可能短的協(xié)調(diào)周期（編歷的循環(huán)周期）內(nèi)，使歷年、歷月的平均日數(shù)，與日月的運(yùn)動(dòng)周期的精確日數(shù)相等或盡量接近。 1太陰歷太陰歷 根據(jù)月相變化規(guī)律制定的歷法，簡(jiǎn)稱(chēng)陰歷，又叫回歷。 歷月歷月 依據(jù)：依據(jù)：朔望月29.5306日，小月取29日，大月取30日； 協(xié)調(diào)周期：協(xié)調(diào)周期：360個(gè)朔望月（即30個(gè)太陰年），協(xié)調(diào)周期內(nèi)應(yīng)安排的大月總數(shù)191個(gè)（3600.5306），小月總數(shù)169個(gè)（360-191） ；歷月的平均值為（19130+16929）/360=29.53055日，與朔望月周期十分接

17、近。 大、小月安排：大、小月安排：逢單大月，逢雙小月。 歷年歷年 依據(jù)：依據(jù)：回歸年與朔望月的比值365.2422/29.5306=12.3，取整定為12個(gè)朔望月/年。太陰年的精確日數(shù)應(yīng)該是1229.5306=354.367，平年定為354日，閏年為355日。協(xié)調(diào)周期內(nèi)，閏年數(shù)11個(gè)（300.367），平年數(shù)19個(gè)（30-11）。太陽(yáng)年的平均日數(shù)=（11355+19354）/30=354.366日。 置閏規(guī)律：置閏規(guī)律： 序號(hào)為2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、28的年份為閏年。閏年的閏月安排在12月份的最后一天。因此，平年為6個(gè)大月，6個(gè)小月；閏年為5個(gè)小月，7個(gè)大月。

18、特征特征 歷月的日序與月相對(duì)應(yīng)，但歷年的月序卻與季節(jié)毫不相干。由于歷年比回歸年短11天，約17年出現(xiàn)一次寒暑倒置，冬夏移位，無(wú)法依次安排農(nóng)事活動(dòng)。2太陽(yáng)歷太陽(yáng)歷 依據(jù)太陽(yáng)回歸周期編制的歷法，簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)歷，或叫公歷。 歷年歷年 依據(jù)：依據(jù)：回歸年365.2422日，平年定為365日，閏年366日。 協(xié)調(diào)周期：協(xié)調(diào)周期：400個(gè)回歸年，其中應(yīng)安排閏年總數(shù)97個(gè)平年數(shù)303個(gè)。歷年的平均日數(shù)365.2425日。歷年的歲首定在歷年的歲首定在冬至后的第冬至后的第10天。天。 置閏規(guī)律：置閏規(guī)律： 公元年號(hào)能被4整除的是閏年； 整百之年不能被400整除的不是閏年； 閏年之閏日安排在2月的最后一天。 歷月歷月 依據(jù)：依據(jù)：是回歸年與朔望月的比值12.3，取整后定為12個(gè)朔望月/年。歷月的平均日數(shù)365.2422/12=30.4368，大月定為31天，小月30天。 大、小月的安排：大、小月的安排：理論上應(yīng)是閏年6個(gè)大月，6個(gè)小月；平年為5個(gè)大月，7個(gè)小月。而事實(shí)上卻是7個(gè)大月（1,3,5,7,8,10,12），5個(gè)小月（2,4,6,9,11），其中2月平年28日，閏年29日。 特征特征 歷年的月序與季節(jié)相對(duì)應(yīng)，但歷月的日序與月相卻不相干，是國(guó)際通用歷法。 3陰陽(yáng)歷陰陽(yáng)歷 既依據(jù)月相周期，又協(xié)調(diào)太陽(yáng)回歸周期所制定的歷法，又稱(chēng)農(nóng)歷、舊歷或夏歷。