地球科学概论第一章第三节地球及其运动讲解

对某些问题的思考
两小儿辩日
孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。 一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。” 一儿以日初出远，而日中时近也。 一儿曰：“日初出大如车盖，及日中则如盘盂（yú）， 此不为远者小而近者大乎？” 一儿曰：“日初出沧(cāng)沧凉凉，及其日中如探汤， 此不为近者热而远者凉乎？” 孔子不能决也。
• 子时（23—1） 丑时（1—3） 寅时（3—5） • 卯时（5—7） 辰时（7—9） 巳时（9—11） • 午时（11—13）未时（13—15）申时（15—17） • 酉时（17—19）戌时（19—21）亥时（21—23） • 很多习惯说法即由此而来：24点被称为夜半、子
夜，12点被称为中午、正午时分，上班被称为点 卯。
恒星年
除南北极点外都一样 （1.3）近快
（ 15°/h ）
（7.3）远慢
从赤道向两极逐渐减小
近大远小
• 自转周期：23小时56分1.09秒 （平均太阳时）
• 公转周期：365.2422天（平均太阳日） • 公转行程：9.4亿千米 • 近日点日距：1.47亿千米
（每年1月3、4日左右） • 远日点日距：1.52亿千米
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• 自转：
• 概念：:地球绕其自转 轴的旋转运动.地轴北 端始终指向北极星附 近
• 公转
• 概念：地球绕太阳的 运动
运动
自转
公转
绕转中心
地轴
太阳
方向
从赤道上空看，自西向东转动；从北极上空俯视地 球为逆时针方向转动；从南极上空俯视地球为顺时 针方向转动
周期 角速度 线速度
恒星日 （23时56分4秒）
地球公转轨道
• 黄赤交角：太阳视运动的路线叫做黄道，黄
道所在的黄道面和地球轨道面是重合的。黄 道面与赤道面的交角即为黄赤交角，为23o26`。
赤道和黄道面的两个交点称为春分点和秋分
点。黄道上距离天赤道最远的两个点分别为夏 至点和冬至点。由于黄赤交角的存在，太阳 在天球上周年运动的同时，还表现为相对于
观察日出、日落的方位
太阳直射南半球（冬半年） 晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行 太阳在晨线东南方，在昏线的西南方 故太阳东南升，西南落
观察日出、日落的方位
•
以夏至地球受光示意图为例：
AC点在晨线上，
AC点日出为东北
方
发生极昼或极夜
的地区，
日出日落合为一
点，
均在正北方
以冬至地球受光示意图为例：
• 黄昏（19—21） 人定（21—23）
• 《孔雀东南飞》：“鸡鸣入机织，夜夜不得息。”“其日 牛马嘶，新妇入青庐。奄奄黄昏后，寂寂人定初。”
• 《芙蓉楼送辛渐》：“寒雨连江夜入吴，平明送客楚山 孤。”
• 《李愬雪夜入蔡州》：“夜半雪愈急……，鸡鸣，雪 止。……晡时，门坏。
• 十二时辰纪时法
• 汉武帝时，把一天分为十二个时段，并用十二地 支，即十二辰来代指它们，叫十二时辰。
天赤道的上下往复运动，称为太阳回归运动。
太阳在天球上所能达到的南北界线称为南北 回归线 。
太阳高度角：太阳光线与地平面间的夹角。
3、公转的意义
• 地轴的倾斜方向固定不变， • 因此，太阳光只能直射地球上23o26ˊN和
23o26 ˊ S之间的地方。 五带 • 地球绕太阳公转的结果，使太阳光线直射
范围在23o26ˊN和23o26 ˊ S之间作周期性变 动，从而形成了四季的更替。
• 时刻则是由地与日的关系来决定的
天色纪时法
• 古人纪时，主要是根据天色把一昼夜分为若干个时段，这 叫天色纪时法。
• 夜半（23—1）
鸡鸣（1—3）
• 平旦（3—5）
日出（5—7）
• 食时（7—9）
隅中（9—11）
• 日中（11—13） 日昳（13—15）
• 哺时（15—17） 日入（17—19）
• 夏至时分昼长夜短，白昼60刻，夜晚40刻。 冬至时分夜长昼短，白昼40刻，夜晚60刻。 春分、秋分时分则昼夜平均，均为50刻。
• 现在一昼夜则只有九十六刻。
•更
• 古人把夜晚分为五个时段，并在每个时段 打更报时。
• 一更（19—21时） 二更（21—23时） • 三更（23—1时） 四更（1—3时） • 五更（3—5时）
思考:若北半球某地昼长16小时, 画出日出日落的杆影的指向, 当地正午时杆影的指向.
思考:若北半球某地, 日出日落 的杆影夹角为120°, 当地昼长可能是 几小时?
铜壶滴漏

264.4
通 高 元 延 祐 三
厘年 米（
公 元 年 ）
1316
此件滴漏是中国古代的计时工具，由广州人 冼运行、杜子盛等铸造于元延祐三年（公元1316 年）。整件滴漏由四个铜壶组成，分别是日壶、 月壶、星壶、受水壶。也有一种说法称为日天壶、 夜天壶、平水壶和受水壶。日壶壶壁铸有圆形太 阳图，月壶壶壁铸有月形图，星壶壶壁铸有北斗 七星图，受水壶壶壁铸有八卦图。使用时四壶自 上而下依次安放，最上为日壶，最下为受水壶。 在日、月、星壶的底部各有一个出水的龙头。受 水壶壶盖正中立一铜表尺，上有时辰刻度，自下 而上为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、 酉、戌、亥。铜尺前放一木制浮箭，木箭下端是 一块木板，称作浮舟。壶身刻有关于制作年份和 人员的文字。
ADE三点在昏线 上， 日落为西南方向 发生极昼或极夜 的地区，日出日 落合为一点，
均在正南方
该图是 北 半球， 冬 至 时。
观察日出、日落方向
• 3月21日至9月23日， 日出东北；日落西北
• 9月23日至3月21日， 日出东南；日落西南
• （发生极昼、极夜地区除外）
• 观察日影—一天中杆影的转动
• 赤道半径：6378.14千米
• 极半径：6356.75千米
• 赤道周长：40075.7千米(可计算距离)
• 极周长：40008.55千米 • 表面积：5.1亿平方千米 • 体积：10830亿立方千米 • 质量：5.976×1027吨 • 密度：5.517±0.004克/立方厘米
二、地球运动
1、自转和公转
日出 日中 日落 杆影转 杆影转动 杆影 杆影 杆影 动方向 角速度
北回归线以北 地区
赤道 （3月21-9月23 日）
赤道 （9月23日-3月 21）
南回归线以南 地区
向西 向西 向西 向西
指正 北 指正 南
指正 北
指正 南
向东 向东 向东 向东
顺时针 逆时针 顺时针 逆时针
每小时 15°
古代计时
两小儿笑曰：“孰(shú)为汝(rǔ)多知(此处念“智”)乎？”
-------------------------------------《人教版六年级下册第一课》
对某些问题的思考
两小儿辩日
• 早上的太阳和中午的太阳，哪个里我们近， 为什么？
• 为两小儿解释“日初出大如车盖，及日中 则如盘盂”和““日初出沧(cāng)沧凉凉， 及其日中如探汤”的原因。
古代计时
• 古人将时间与自然体系的运动、变化联系起来。当太阳处 于某地正南方时, 此地是为” 正午” 时刻,两次相邻正午 的时间间隔为一日。如何测定“ 日” 呢? 古人用日晷测 量日长来定“ 日”。日晷是一刻有角度的平板其中心垂 直地立一杆的简单仪器。置日冕于阳光下, 观察杆影会随 时间的变化发生转动( 这本是由于地球自转的结果) 。当太 阳处于该地正南方时日冕的杆影与南北子午线重合, 记录 这个时刻为“ 正午” , 连续测得两个午时即为一“日”的 长度。但是正南方怎么确定呢? 令人惊讶的是, 恰恰也是 中国古人发明了指南针解决了这个问题。至于是否是测时, 定位的需要而导致了指南针的发明我们不得而知, 但我们 知道至少在战国时代就已经发明了指南针,韩非子“有度” 记载了这件事 。
对某些问题的思考
• 北半球冬半年指9月23日至次年3
月21日，夏半年指3月21日至9月
23日。
• 冬半年比夏半年
短
。
（与地球公转速度不均有关）
因为地球在绕太阳的运行中，秋分到次年
春分经过近日点运行速度较快。春分到秋分
经过远日点运行速度较慢，
所以冬半年较短，夏半年较长。
对某些问题的思考
太阳从何方升起？ 又从何落下？
• 科里奥利力：地球自转情况下运动物体的
偏转力。 D＝2v w sinA
纬度越高越明显， 赤道上不存在
v 为运动物体的速度；
w为地球自转角速度；
A为运动物体所在纬度。
• 4）月球和太阳的引力使地球体发生弹 性变形，在洋面上则表现为潮汐。
• 5）地球的整体自转运动同它的局部运 动，例如
地壳运动，海水运动，大气运动等都有 密切关系。
• 中国国土自西向东跨越63个经度，包括东5 到东9五个时区，采用北京所在的东8区区 时作为全国统一的时间，称为北京时间。 北京时间严格以东经120º的地方时为标准， 并不代表北京所在的时区的经度和地方时 或者区时。
3）地转偏向力或科里奥利力
• 由于地球自西向东自转，使得在地球表面 做水平运动的物体的运动方向发生偏转。 在北半球向右、南半球向左。实际上是惯 性运动的影响。
计时工具 •日晷 •铜 壶 滴 漏
日晷
• 利用太阳投射的影子来测定时刻的装置。又称 “日规”，是我国古代利用日影测得时刻的一种 计时仪器。通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。 铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心， 起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫“表”， 石制的圆盘叫做“晷面”，安放在石台上，呈南 高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的 上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。在 晷面的正反两面刻划出12个大格，每个大格代表 两个小时。当太阳光照在日晷上时，晷针的影子 就会投向晷面，太阳由东向西移动，投向晷面的 晷针影子也慢慢地由西向东移动。于是，移动着 的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟 表的表面，以此来显示时刻。
第三节 地球及其运动
一﹑地球的概况
• 形状 • 两级稍扁、赤道略鼓 • 地球不是一个圆球体，而是一个实心椭球
体，赤道半径长，两极半径短，而且北极 比旋转椭球体凸出10m，南极却凹进30m， 中纬度在北半球稍凹进，而在南半球稍凸 出.
用夸大的比例尺来看，地球象一个“梨” 形
• 极半径为6356.76公里，赤道周长和子午线 方向的周长分别为40075公里和39941公里。 测量地球主要数据
• 唐宋时把十二个时辰中的每个时辰细分为初、正 两个小时辰，便形成了一昼夜24小时的纪时制。
• 铜壶滴漏法
• 古人还曾经用铜壶滴漏法来纪时。
• 铜壶由滴水壶和受水壶组成，水从滴水壶 向受水壶滴漏。受水壶中有箭杆，箭杆上 有一百刻划，随着水的增多而逐渐上浮， 一昼夜正好全部浮出。因此，古代的一昼 夜是一百刻。
（每年7月3、4日前后）
2、地球自转的意义
• 1）形成昼夜交替。
晨昏线
此图表示北半球的 夏 半年。
2、地球自转的意义
2）地球自转造成同一时刻，不同经线上 具有不同的地方时间
• 地球自转导致不同经度地区昼夜交替 的时间参差不齐，也造成同一时刻、 不同经线上具有不同的地方时
• 地球表面每隔15º经线，向东时间要提 前1小时，向西则推迟1小时。
• 这是一件浮箭法复式漏壶，使用时，日壶的 水以恒定的流量滴入下层的月壶，月壶之水滴入 星壶，星壶上部有一个小洞，如果月壶滴下的水 多了，多余的就会从这里流出，使星壶的水量保 持恒定，以便均匀地滴水给受水壶。受水壶中的 水逐渐增加，浮舟便托起木箭缓缓上升。将木箭 的顶端与铜表尺上的刻度对照，就可知道当时的 时间。这件铜壶滴漏从制成之日一直被使用到公 元1900年前后，历时将近700年，是我国现存最 早、最大、最完整的铜壶滴漏.
• 频繁而日益广泛的国际合作与交流需要一 个统一的时间体系，这个时间体系就是世 界时，或者称为格林威治时间
• 为了方便世界时和地方时的换算，人们把 地球表面按360º经度划分为24个理论时区， 时区之间的界限称为国际日界限。每1时区 跨经度15º，并以本初子午线所在的时区为 零区，向东西各12个时区。每1时区的东西 界限距离各自的中央经线为7.5º；采用中央 经线的地方时作为全区的标准时间，称为 区时。
观察日出、日落的方位
• 晨线上观察光线来的方向即是日出的方向 • 昏线上观察光线来的方向即是日落的方向 • 日出日落的方位以经线轴对称。
观察日出、日落的方位
太阳直射赤道（春秋分日） 晨线和经线重合，纬线和太阳光线平行 太阳在晨线正东方，在昏线的正西方 故太阳正东升，正西落
观察日出、日落的方位
太阳直射北半球（夏半年） 晨线和经线不重合，纬线和太阳光线不平行 太阳在晨线东北方，在昏线的西北方 故太阳东北升，西北落