第三节 地球的运动
重点:地球自转的规律性和地理意义
地球公转的规律性和地理意义
提纲
1.关于地球运动的正确认识过程。
2.地球自转的规律及意义。
3.地球公转的规律及意义。
日心说的确立
（1）地心说
源于天体的视运动；
亚里斯多得最早提出地心说；托勒密在公元140年加以改良系统化，影响达1500年之久。
本轮
补充
日心说的确立
（2）“日心说”
波兰天文学家哥白尼认为“地球只是围绕太阳旋转的一颗普通行星”，自转的同时绕日公转。

伽利略说：“试想有个人爬上府上大厦的弯顶，想要看一看全城和周围的景色，而要求整个城郊绕着他转；……地静说比起上述那个要求整个城郊围绕转动的例子，其荒谬程度有道之而无不及。”
补充
日心说的确立
（3）科学论断
开普勒行星运动三大定律。

牛顿：万有引力定律
F = G M1 M2 / r2
补充
开普勒第一定律 ：
所有行星皆以椭圆形轨道环绕太阳运行，而太阳则处在椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律 ：
假若在行星和太阳之间画一条直线，无论行星在什么位置，在同等时间之下，这条直线所扫过的面积皆会相等。行星在远日点，速度最慢；近日点，速度最快。
开普勒第三定律：
行星公转周期的平方与太阳平均距离的立方成正比
(公转周期)2=(常数)×(平均距离)3
补充
一、地球的自转
1.1地球自转的证明——傅科摆
1851 年，傅科在巴黎众神殿上用一根67米长的钢丝绳为摆长，上端系在教堂大厅的弯顶上，下端吊一个27千克重的金属球，构成一个举世罕见的特大号的单摆。
傅科摆
实验表明：
摆锤在沙盘上的痕迹并不重合，而是中心相交，两两相隔约3.6mm；以沙盘（地面）作参照物，摆动平面在缓慢、持续地沿顺时针方向偏转。
不同纬度每小时偏转角度：α=15×sinф
偏转方向：北半球右偏，南半球左偏。
视偏转；地球在做反方向的相对运动
1.2 地球自转的规律
1.2.1 自转方向：自西向东
1.2 地球自转的规律
1.2.2 自转的周期
恒星日：指同一恒星连续两次通过同一子午面（中天）周期， 需时23时56分4秒。

太阳日：地球上同一地点连续两次通过地心与日心的连线所需的时间，约24小时。
恒星日与太阳日的比较
恒星位置视为恒定不变的。
恒星的光线视为平行光线，太阳光线为放射状。
太阳日比恒星日长3分56秒，由地球公转造成。
恒星日是地球真正的自转周期。
恒星日
1.2 地球自转的规律
1.2.3自转速度
角速度：自转角速度除两极点外，都是每日360°，每小时15°；
线速度：从赤道向两极递减，公式可表示为 L=464×cosj，L为不同纬度的线速度。
事实上与转动半径成正比。
1.2 地球自转的规律
自转速度并不是永远固定不变的，地球自转速度有以下3种变化：
长期减慢。日长一个世纪内大约增长1～2毫秒；潮汐摩擦。
周期性变化。季节性、半年性周期变化；大气、水体的变动。
不规则变化。地球自转还存在着时快时慢的不规则变化。其原因尚待进一步分析研究。
1.3 地球自转的地理意义
昼夜交替，地表过程具有了昼夜节奏。
物体水平运动的方向产生偏向。南左北右
造成同一时刻、不同经线上具有不同的地方时间。
对地球形状的影响
条件：地球不发光、不透明；
昼夜两半球
昼夜交替与地表各种过程，如气温、湿度
自转周期长短适中与生命孕育
昼夜交替
地转偏向
科里奥利力
公式： D=2vWsinφ（式中v 为运动物体的速度；w 为地球自转的角速度；φ为运动物体所在纬度）
实质上是运动的物体按惯性力图保持其运动方向和速度的结果。
地方时与区时
地球表面每隔15°经线，时间即相差1小时。一个地方正当正午的时候，距它180°经度的地方却正当午夜。
人们据此划定了地球的时区。以本初经线为中心，包括东西经各7°30′的范围为中时区。东西另外各15°经度为东一区、西一区；如此类推，至东西十二区，即是以180°经线为中心的时区。全部经度360°。分为24 个时区。
经过国际协议，把180°经线定为国际日期变更线（局部地方有所调整）。
为了避免它通过岛屿，给当地居民带来日期变更的麻烦，日界线有多处偏离180°经线：在俄罗斯西伯利亚的东端向东偏离；在美国阿留申群岛以西向西偏离；在5°S—51°30′S之间向东偏离，使斐济群岛和汤加群岛等全部属于东12区。
西半球
东半球
太阳、月球的引力作用，产生潮汐，地球趋向于长球体；
地球自转与潮汐波反向，潮汐摩擦使地球自转减慢。
月球
1
2
3
4
5
二、地球的公转
地球按照一定的轨道绕太阳运动，称为公转。
2.1 地球公转的规律
2.1.1公转的周期： “年”
恒星年：地球连续两次通过太阳和另一恒星的连线与地球轨道的交点所需的时间为365 日6 时9 分10秒。
回归年：太阳连续两次通过春分点的平均时间为365 日5 时48 分46 秒。
2.1.2 公转方向：自西向东
真正的周期
2.1.3 地球公转轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的两个焦点之一上。
大致1月3日，地球最接近太阳，此时的位置称为近日点；大致7月4日，地球最远离太阳，此时的位置则称远日点。
2.1.4黄赤交角
黄道和地球的轨道面
是重合的；
大小：23º26‘
结果：太阳直射点的
回归运动
66º34´
23º26´
2.2 地球公转的地理意义
2.2.1太阳直射点的回归运动
太阳直射点在南北纬23º26´间往返移动
2.2.2 昼夜长短的变化
A
B
C
E
D
1、当直射点位于北回归线（夏至日），北极圈内为极昼，南极圈内为极夜。太阳直射点位于北半球：北半球昼长夜短；南半球反之。
2、冬至日，太阳直射点位于南回归线（南半球）与1相反。
3、春秋二分，太阳直射点位于赤道上：北南半球昼夜长均相等；
4、赤道昼夜长相等。
2.2.3 正午太阳高度角的变化
同一时刻正午太阳高度由直射点向南北两侧递减。
图示：光线与切线的夹角
公式：H=90º--+
为直射点的地理纬度， 为待测点的地理纬度；同减异加
正午太阳高度的变化
1、太阳高度就纬度变化而言
--------即在同一日期，正午太阳高度因纬度不同而不同
A、夏至日，H由北回归线向南北两方降低；
B、春秋两分日，H由赤道向南北两方降低；
C、冬至日，H由南回归线向南北两方降低。
2、太阳高度就季节变化而言
--------即同一地区，正午太阳高度因季节不同而不同
A、北回归线以北的纬度地区，每年的6月22日前后，H达最大值；
--------------------------------------------12月22日----------------小---；
B、南北回归线之间各地，每年两次受到太阳的直射；
C、南回归线以南的纬度地区，每年的12月22日前后，H达最大值；
----------------------------------------------6月22日-------------------小--。
2.2.4五带的划分
以地表获得太阳热量的多少来划分为热带、温带、寒带。
热带：南北回归线之间有太阳直射机会，接受太阳辐射最多。
温带：回归线与极圈之间，受热适中，四季明显。
寒带：极圈与极点之间，太阳高度角低，有极昼、极夜现象。
2.2.5四季划分
我国4立
西方2分2至
地球自转
地球公转
赤道平面
黄道平面
黄赤交角
地轴在宇宙空间的方向不因季节而变化
太阳直射点
在南北回归
线间随季节
而移动
正午太阳高度的变化
昼夜长短的变化
四季的更替
各地所得
太阳能量
有季节变化
地球公转地理意义的总结
各地所得
太阳能量
有纬度变化
五带的划分
三、岁差、章动和极移
3.1、岁差
地轴绕黄轴的圆锥形运动，叫地球进动。

进动半径：23°26'

进动的方向自东向西，同地球自转方向相反。

进动的速度是每年50.256″，周期为25700年。
结果：
天北极以23º26'为半径绕天黄轴作圆周运动，导致北极星的变迁。

岁差：因地球自转轴旋进，春分点西移，回归年比恒星年相应地短20º24 ' ，我国古称岁差，即周岁与周天之差。
勾陈一
3.2章动
月球、太阳与地球的相对位置是不断变动的，引力方向也是不断变化的。
太阳每年两次，月球则每月两次通过地球赤道面，这就在地轴旋进的平均位置上附加了一个短周期的摆动，使地球自转轴在空间扫过的轨迹成为荷叶边形的锥面，而不是一般的圆锥面。
天文学家把附加在圆上的这种短周期摆动叫做章动。
3.3 极移
地球的形状轴（对称轴）和自转轴（地轴）并不重合，而形状轴和地面的交点才是真正的地极。
从真正的地极看来，地球自转轴大约在3米距离处，每14个月绕这个点旋转一周。
由于地球质量分布不均匀，真正的极点位置常常发生变化，因此自转轴又将围绕新极点旋转。
南北两极在地面上的移动，称为极移。