地球概论课后习题答案

1、地球概论课后习题答案 第一章（地理坐标与天球坐标）参考答案1.1地理坐标：纬线和经线、纬度和经度、整圆与半圆1.2地球上的方向（地平面） ：南北极、南北半球、东西半球、东方西方2.1引出两个重要概念：天球周日运动、太阳周年运动2.2天球坐标：天球大圆及其两极地平圈： Z、Z；子午圈： E、W；天赤道： P、P卯酉圈： S、N；黄道： K、K；六时圈： Q、 Q2.3天球坐标：天球大圆的交点：子午圈与地平圈： S、 N；子午圈与天赤道： Q、Q子午圈与卯酉圈： Z、 Z；子午圈与六时圈： P、P天赤道与地平圈： E、 W；天赤道与黄道： 、 黄赤交角（ =2326）2.4第一赤道坐标系：时角，右

2、旋坐标系，与天球周日运动（地球自转）相联系， 天球周日运动方向向西，时角向西度量。第二赤道坐标系：赤经，属左旋坐标系，与太阳周年运动相联系， 太阳周年运动方向向东（地球向西） ，赤经向东度量。2.5第二赤道坐标系（ , ）、黄道坐标系（ , ）均以 为原点，所以有： （0、 0h）、 （0、0）2.6在黄道坐标系中： P（90- ，90）；在第二赤道坐标系中： K（90-，18h）2.7西南方半空（地平坐标系）2.8当 s=hs，ts= As 时，地处南、北两极（即地平坐标系与第一赤道坐标系完全重 合在一起）2.9已知： S t Q=6h38m，t =21h50m，故根据公式： St 有： =

3、-15h12m（8h48m）2.10 t 2h39m2.11 90-35 +=7826，90-35 +=31242.12（答案顺序）太阳黄纬（ ）、太阳黄经（ ）、太阳赤纬（）、太阳赤经（ ） 春分（ ）：0、 0、0、 0h；夏至（ ）：0、90、 6h 秋分（ ）：0、180、0、 12h；冬至（ ）：0、270、 - 、 18h2.13（答案顺序）高度（ h）、方位（ A）、赤纬（）、时角（ t ）、赤经（ ）天顶 Z：90、任意、31.5 、0h、9h5m；天底 Z：-90 、任意、 -31.5 、12h、 21h45m天北极 P：31.5、180、90、任意、任意；天南极 P：-31

4、.5 0、-90 、 任意、任意东点 E：0、270、 0、18h、5h45m；西点 W：0、90、0、6h、3h5m 南点 S：0、0、-58.5 、0h、9h5m；北点 N：0、80、58.5 、12h、21h45m 上点 Q：58.5、0、0、0h、9h45m；下点 Q：-58.5 、 180、 0、 12h、 12h第二章（地球的宇宙环境）参考答案3.1恒星 - （如同太阳） 发光：质量巨大 /中心温度很高 /热核反应/能量释放； 光谱信息：表面温度、物理性质、化学成分、运动方向， 确定恒星光度，比较视亮度，推知恒星距离等。3.2亮度与光度 - 恒星的明暗程度，恒星本身的发光强度。 视

5、星等与绝对星等 - 亮度等级（ m）和光度等级（ M）。 M=m+5-5lgd（d 指该恒星的距离），因为大部分恒星的距离都在 10 秒差距之外， 故 有 Mm。3.3（天球周日运动、太阳周年运动、夜半中星）3.4 0 等星。 5.1 等，天空全黑时可见3.5赫罗图是根据恒星的光谱型和光度绘制的坐标关系图，表明恒星温度越高，其光 度就越大；可求主序星的位置，反映恒星的演化历程。3.6银河与银河系；河外星系和总星系4.1太阳距离、大小和质量测量方法： （P37 第 18-34 行） 太阳半径 R 等于太阳平均视半径（ 16）乘日地距离。利用太阳半径可求太阳大 小；利用万有引力可求太阳质量： M=

6、RV2/G （ R=1.4961011m，V=2.978104m/s， G=6.6710-11m2/kg）4.2太阳大气：太阳可直接观察到外部等离子体层次； 太阳风：日冕高速膨胀，行星际空间不断地得到从太阳喷发出来的高速离子流。 太阳活动：太阳磁场支配下太阳外层大气的剧烈运动； 对地球影响：黑子 /气候，耀斑 /无线电通讯，磁暴 /极光等。4.3哥白尼“日心”体系：把周日运动归之于地球绕轴自转，而把周年运动归之于地 球绕太阳公转；行星的复杂的环状视运动，则是地球和行星同时绕太阳公转的复合运动的结果。 唯有月球才是唯一绕地球运动的卫星。日心说是整个近代天文学的基石。开普勒定理（即行星运动三定理）

7、 ：轨道定理、 面积定理、周期定理。牛顿对开普勒定理的发展：他指出天球轨道可以是任意圆锥曲线，速度是决定轨 道形状的必要条件；他用数学方法证明了在引力作用下行星绕太阳运动的面速度不变；他修正了第三 定理公式。牛顿由于发现了万有引力定理而创立了科学的天文学。4.4绕日公转周期： 125a；与太阳的平均距离： 4AU4.5行星分类：（地球轨道 / 小行星带 /质量和化学组成）4.6彗星 - 在偏心率很大的轨道上绕太阳运动的冰冻物质； 星体 - 太阳系中围绕太阳运动的微小颗粒； 流星 - 流星体进入地球大气，摩擦发光在天空中划出一道闪量的余迹。 没有大气可以看到彗星，但不能看到流星。4.7康德“星云

8、说”基本论点：太阳系由弥漫星云物质演化而来，形成太阳系的动力 是自引力（星云各部分之间相互吸引的力） 。 意义：在僵化的的自然观上打开第一个缺口，关于第一次推动的问题被取消了，地球和整个太阳系表现为某种在时间的进程中逐渐生成的东西。5.1月球有时会遮掩太阳、行星和恒星，却从没被别的天体遮掩过。 月球距离地球最近，是地球唯一的天然卫星，和地球相互绕转产生月相变化，因 此产生古代历法。且对地球的潮汐现象有着主导作用。5.2地球和月球的半径之比5.3大 81 倍5.4同步自转 - 月球自转和绕地公转具有相同的方向和周期。5.52 3.7=7.4min （无升起现象）5.6恒星月是月球在白道上连续两次

9、通过同一恒星所需的时间； 塑望月是月相变化的 周期。恒星月是月球绕转地球的恒星周期，长度为 27d43m12s； 塑望月是月球同太阳的会合周期，长度为 29d12h44m3s。5.7上弦月傍晚 （日落）中天；下弦月早晨 （日出）中天；半夜满月位于南方上空 （中 天）。5.8满月或将满月 - 太阳与月球之间的距角为 180o。5.9上弦月- 月落时太阳在下中天，月球在太阳东侧（后升后落）5.10判断 1：首先，否定（ c）和（ d），因为月亮凸向上方意味着太阳尚未西落； 其次，月亮的赤纬是： m 5o9，我国位于北半球中低纬度，绝大部分 地区只能朝南看月亮。（b）图中的月相是新月，与题词中所说的

10、 残月不符，故只有选（ a）。 判断 2：直接根据“晓风”二字判断当时为凌晨，当你朝南看时只有（ a）符合， 亦即：太阳位于东方地平以下。第三章（地球的运动） 参考答案6.1北半球右偏（南偏），南半球左偏（北偏） ，赤道不偏， 7.5 o/h6.2南北两极在地面上的移动叫极移。 南北两极在天球上的移动，反映了地轴在宇宙空间的运动叫做地轴进动。进动造 成天极的移动，但不涉及地极在地面上位置的变化。6.35 o/20 =15a。 在地球形状变圆、黄赤交角（）变小、地球自转的速度变快时，岁差（p）将会消失。6.4地球越扁，合力矩力臂的长度差越大，则进动越快。月地距离越近则引力越大， 合力矩越大，故进

11、动越快。地球的密度大时，合力矩对地球作用的效果就不明显，则进动慢些，地球自转快 些时，自转力矩与合力矩相抵消一部分，所以变慢些。6.5因为黄赤交角（）和地球椭圆轨道这两个因素同时存在，以致太阳每日的赤经 差因季节而变化，所以视太阳日长度因季节而变化。因为黄赤交角和地球椭圆轨道这 两个因素同时存在并互相干扰， 前者使视太阳日长度发生 21s 的变化；后者使真太阳 日发生 8s 的变化。二者之中，前者是主要的，因此视太阳日的变化，大体是二至日 最长，二分日最短。因为视太阳日长度因黄赤交角和日地距离而变化，二者的叠加主 极发生南至后，这是因为，地球过近日点在冬至后不久。6.6V （） =V*cos=

12、456m/s*cos 。在同一纬度处地球自转速度随高度的增加而增 大。当 =60o时地球自转的速度减为在赤道的一半。6.7天顶赤纬等于当地纬度，而该恒星又刚好位于当地的天顶，所以恒星的赤纬也等 于行星分类6.8天体中天时，其时角等于 0 或 180o。因为时角的起点和方位角的起点都是午圈， 所以其方位角也为 0o或 180o。不是所有天体都一样，只对于恒星。6.9因为恒星离北天极 23o（90o-31 o）所以它永远位于上海的地平之上。7.1光行差7.210 秒差距、 0.1 等。7.3恒星的黄纬愈高，光行差椭圆的偏心率愈小与恒星年视差椭圆相同；但光行差大 小恒为 20o与恒星的距离远近无关。

13、 而恒星的年视差与恒星的距离远近有关。 在年视差 图中，恒星的视位置沿轨道半径方向，偏离其平均位置；而在光行差图中，恒星的视 位置沿轨道的切线方向，偏离其真位置。二者的偏差有 90o之差。7.4e=（1/q-1/p）/（1/q+1/p）7.5当行星和太阳的黄经相等时，二者处于地球的同一侧，就是行星同太阳会合，叫 做行星合日，被称为会合运动。会合周期起决于两天体公转周期之差，差愈大，它们 的会合周期便愈短。地内行星的公转速度大于地球，它在天球上相对于太阳来说是东 行，其会合运动的表现为上合东大距下合西大距上合的依次出现和反复循环。 地外行星的公转速度小于地球，它在天球上相对于太阳是西行，其会合运

14、动表现为合 西方照冲东方照合的依次出现和反复循环。7.6该行星是地外行星，因为地内行星同太阳的黄经差被限定在某个范围内（且北上新雅开墨8.41/71/61/81/51/91/41/101/31/111/21/121/18.5正午太阳高度公式： H=90- +（1）90-：二分时的正午太阳高度； （2）正午太阳当顶：当 =时， H=90 正午太阳高度为零：当 - =90时， H=0（3）H=90- +=90-6634+2326=4652（4）4652 =90- -2326 = =1942（5）3634=90-30+=-2326，南回归线附近，在 12 月 22 日观测的。8.6根据题意， =0，

15、 H=45，所以 =45（即 45N或 45S） 8.7（1）H=90-+=90-5330+2326=59568.8（1）约 280；（2）南半球；（3）向北移动；（4）向赤道移动8.9（ 1）季节的半球性因素：昼夜的长短和正午太阳高度是半球性的, 主要 影响太阳热量在南北半球之间的分配；季节的全球性因素：日地距离变化决定全球所得太阳辐射热能总量。（2）按距日远近是季节变化的全球性因素，而起决定作用的是半球性因素。尽管 过近日点时，全球接受的热量较多，但较多的热量大多集中在南半球。北半球这时昼 短夜长，正午太阳高度小，是冬季。8.10昼夜等长；四季变化不明显8.11全球性夏季或冬季8.12热带

16、变宽，为 45 2=90；寒带也变宽，半径为 45；温带消失9.1（ 1）历法问题的复杂性，在于回归年和朔望月这两个周期都太零碎，且彼此不能 通约。历日制度在回归年和朔望月之间，即在历月和历年之间，总是顾此失彼，必然 有所侧重。正是由于这个原因历法一般分为三类，太阴历，太阳历和阴阳历。（2）a. 阴历。 历月，它按照朔望月的长度来定历月：大月 30 日，小月 29 日；通过大小月的适当安 排，使其平均历月接近朔望月。历年，12个历月的累积为它的历年。 概括地说，阴历的基本原则是： 平均历月 =朔望月； 平均历年=朔望月 12。b. 阳历。概括地说，阳历的基本原则是：平均历月 =回归年 12 ；

17、平均历年 =回归 年。c. 阴阳历。概括地说，阴阳历的基本原则是： 平均历月=朔望月；平均历年 =12.3683 朔望月=回归年。（3）无必要9.2用来指导农业生产； 以月相定日序。逐一推算日月合朔的日期和时刻，把每次合 朔的日期定为初一；根据先后两次合朔所包含的日数多寡，来确定月的大小：如果包 含 30 日，当月就是大月；如果只含 29d，便是小月。干支纪年法：我国古代以天为主，地为从；天同干相联，叫天干；地同支相联， 叫地支。两者合称天干地支，简称干支。天干共有 10 个（甲乙丙丁戊己庚辛壬癸） ， 地支有 12 个（子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥） ，天干和地支循环搭配为甲子、乙丑、丙 寅亥癸

18、，正好以六十为一周，周而复始，用于纪年、纪月、纪日和纪辰。9.3下弦月9.4夏历月序 大小月三月小月四月大月五月小月闰五月 小月六月大月七月大月9.5（1）儒略历：365d为1a（平年），每4a一润，润年为366d；平均历年为 365.25d格里历：格里历对儒略历的置润法则进行了调整，改 4年1润为 400a97润，以消除新的误差，使春分固定在 3 月 21 日；凡遇世纪年必须能被 400 整除才算润年，如 1700年、1800 年、 1900年不再是润年。（2）为了宗教事务上的方便。旧历由于每年有 0.0078d 的误差，自公元 325 年到 1582年，春分日从 3月 21日提前到了 3

19、月11日，使复活节的推算在 3月 21日和真正 的春分日之间无所适从。为了克服这个混乱的状况，格雷果里决定修改儒略历。（3）使当时的春分回到 3月 21日；使以后的春分固定在 3月 21日。（4）十月革命按照旧历发生在 10月 25日，而按照新历是同年的 11月 7日。（5）1643年1月4号9.6平年 364天，五年一闰，闰年 365天。一年 4 个大月， 8个小月10.1根据 S=*+t* 得， S=*+t* =14h22m+13h02m=27h24m，所以有 S=3h24m 10.2（1）视太阳时 : 以真太阳时角推算的时刻叫做视太阳时。特点：流逝不均，但可 以直接测定。 平太阳时：以平

20、太阳时角推算的时刻叫做平太阳时。特点：流逝均匀，但只能根据恒 星时或视时推算。（2）时差：真太阳和平太阳之间的时刻差。时差的周年变化是视太阳日周年变化 的结果。具体变化情形可以用视午和平午的比较来说明。如图4-37 （P131）所示，在视太阳日长于平太阳日期间，视午逐日推迟，时差逐日便笑。在这段时期的终了，视 午最迟，时差达极小值。反之，在视太阳日短于平太阳日期间，视午逐日提早，时差 逐日变大。在这段时期的终了，视午最早，时差达极大值。时差的极大值和极小值，都是视太阳日和平太阳日的差值累积。所以，视太阳日 和平太阳日的差值的极大值和极小值，分别只有 +29s 和-21s ；而时差的极大值和极小

21、 值，却分别可达 +16.4m 和-14.4m 。10.310.4两者都是10.5h55 1210.6E67 3410.7原因：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。内容：划分标准时区和设立日界线。 划分时区：国际经度会议所划分的标准时区，只作理论性规定，这样的时区叫做 理论时区；目前世界各国所采用的标准时区称为法定时区。区时：各个时区采用各自中央经线的地方平时，为全区统一的标准时间，即区时。 在时刻和经度的关系上，区时显然不同于地方时。地方时直接决定于经度：任何两地 的经度差，都等于它们的地方时刻之差。区时则不然，两地的区时之差，决定于它们 的时区之差，而不

22、直接决定于两地的经度。 例如，115 E和 125E，两地经度相差 10， 但它们属于同一时区（ +8区），因而有相同的区时；而 110 E和 120 E两地，经度同 样差 10，而区时相差 1 小时。10.8法定时：各国为了自身的便利，在制定标准时时，根据具体情况对理论上的标准 时进行各种调整。它们被称为法定时。 “北京时间”不同于“北京地方时” 。后者是东 8 区的区时。10.9日界线：日期进退的界线。 180经线是它的最佳选择，这是因为：它不仅可以 避免环球航行中发生的日期混乱，而且还可以避免时刻换算中出现的日期混乱。日期进退：东 12区比西 12区要早 1d。因此，轮船或飞机越过日界线

23、时，要变更 日期：自东 12 区向东经过日界线，日期要退回 1d；反之，自西 12 区向西经过日界线， 日期要跳过 1d。10.1010 月 29 日，星期六10.11 协调世界时：它是一种介于原子时和世界时之间的时间标准来播发信号。它以原 子时为基础，但在时刻上尽量接近世界时。实际上是原子时的秒长和世界时的时刻相 互协调的产物。它可以最大限度地满足不同部门对时间的要求。协调方法：一是调整原子钟的速率，将原子秒长每年订正一次，使它的长度接近当年 的平太阳秒长， 在一年内保持不变， 并使协调世界时与世界时的时刻差值， 保持在 0.1 秒以内。另一种方法是拨动原子钟的指针。它保持原子时的秒长不便，

24、而对它的时刻 则按照实际情形适当进行调整。第五章 （地球和月球） 参考答案11.1月球体积小。11.2日全食。11.3不能。11.5日月食的发生，要求日月相合（或者相冲）于黄白交点或其附近。这个附近有 一定的限度，它就是食限。大小决定于黄白交角的大小，月地距离和日地距离的远近。 食季是有可能发生日、月食的一段时间。取决于食限。 346 天。11.6这是因为。月食时见食的地区广，日食地球上只有狭窄地带可见。11.7不可能，多次月食需要在年初、年终发生一次。11.8食季固定，食限变小。11.9朔望月、交点月、近点月和食年组合成一种共同周期，即它们的最小公倍数，叫 做沙罗周期。取最小值。沙罗周期并非

25、是太阳日的整数倍，相互对应的二次日食或月 食，并不发生在一日内的同一时刻，它的不足一日的尾数 0.32 日，即 1/3 天，使相互 对应的二次日食或月食，在时刻上推迟约 8 小时，因此在经度上偏西约 120。沙罗周 期并不严格等于交点约、近点月和食年的整数倍，因此相应的日食月食不可能完全一 样。12.1从全球范围来看，潮汐现象首先是地球的变形现象。假如地球本来是个正球体， 那么它在自转过程中，由正球体变成明显的扁球体，又要在公转中变成不很明显的长 球体，后者是周期性变形，成为潮汐变形。12.2地球各个部分受到太阳的差别吸引，其中，地心受到的太阳引力，不论方向还 是大小，无疑都是全球的平均值。同

26、这个平均引力相比较，各地实际上受到的太阳引 力，总是存在一个差值，这个差值就是使地球发生潮汐变形的直接原因，因此被称为 引潮力。万有引力定律。12.3因为太阴日长度为 24小时 50 分，因此逐日推迟。朔望时，月球，太阳，地球成 一条直线，月球和太阳的垂点最接近，因此太阳潮最大程度加强了太阴潮，从而形成 大潮。上下弦，月球，地球，太阳成三角形，月球和太阳的垂点相距最远，太阳潮最 大限度的牵制和削弱太阴潮，形成小潮。12.4减弱。太阳潮大， 3.6 倍。太阳日内有两次高潮和低潮。是。12.5大小相同。潮差变大。12.6若月球的赤纬不等于零，它的两个垂点便分居在南北两半球，以至同一纬度的 顺潮与对

27、潮有所不同，造成一日内两次高潮之间的差异，成为日潮不等。其他日起， 在纬度 &90。-范围内，纬线全线位于顺潮（或对潮）半球内，以致那里每太阴日 只有一次张潮和落潮，这样的潮汐称为全日潮。其发生范围视月球的赤纬而定。第六章 （地球的结构和物理性质） 参考答案13.1大地水准面：以某种假想的方式，把静止的海面“延伸”到陆地低下，形成一 个全球性的封闭曲面；人们通过观察发现地球是曲面，如登高可以望远，观看远方驶近的船只总是先见 船桅后见船体等；近代测量表明地面各部分有大致相同的曲率，说明地球是个球体。13.2在自转的地球上，每一质点的圆周运动的中心都在地轴上，惯性离心力（F）的方向都垂直并背离地轴

28、。把 F分解为垂直和水平方向的两个力，水平分力（ f ）都指向 赤道。正是在指向赤道的力 f 的作用下，地球物质有向赤道聚集的趋势，使得地球形 成扁球体；由于地球是个扁球体，其经线曲率自赤道向两极减小，所以一地的地理纬度总是 大于地心纬度， 在赤道处两者相等为零； 由于经线曲率自赤道向两极减小， 南北纬 45o 是两种纬度间差值持续增大的重点，又是持续减小的起点，于是在那里出现极大值。13.3参考扁球体：具有扁球体的严格规则，而其形状和大小又十分迫近大地水准面； 北半球高纬地区和南半球低纬地区，大地水准面高出参考扁球体；北半球低纬地 区和南半球高纬地区，大地水准面稍低于参考扁球体；北极的大地水

29、准面高出参考扁 球体约 10 米，而南极的大地水准面低于参考扁球体约 30 米。不确切的“梨形地球”：1 大地水准面对于参考扁球体的偏离， 忽视了扁球体的 “扁” 和赤道半径与极半径近 21Km的巨大差异； 2 过分夸大了南北极间 40 米差值的比例尺。14.1地震波是一种弹性波，分为体波和面波，体波在地球内部自震源向全球传播。 面波沿地球表面自震中向四周传播；体波又分为纵波（ P）和横波（ S），纵波（ P）是 一种压缩波，是质点以波的传播方向往复运动，使介质发生周期性的压缩和膨胀 。横 波（S）是一种剪切波，是质点垂直于波的传播方向振动，使介质发生周期性的变形。地震波的传播速度因地内物质的

30、弹性和密度而不同， 所以能反映地球内部的结构。14.2地球内部的圈层；地壳、地幔、地核（外核和内核） ；地壳和地幔之间，在地面 以下 20-30Km为莫霍面，在那里纵波（ P）和横波（ S）的波速急剧升高；地幔和地核 之间约 2900Km处为古登堡面在那里纵波（ P）波速急剧下降，横波（ S）消失；外核和 内核之间约 5100Km为利曼面在那里纵波（ P）波速急剧加速，横波（ S）又出现。地幔和地核之间的古登堡面， 在那里纵波 （P）波速急剧减速并急剧改变前进方向， 以致纵波无法到达地面形成 P波影区。 S波在这个界面消失，以致地面形成 S波影区。 根据地震波在底层中的传播特点， P 波在固体

31、中的速度大于液体中的速度及 S波在液体 中速度为零，可以推断地曼、地壳是固体，地曼距地面 200Km处为一软流圈，外核是 液体，内核实固体。14.3地表的海洋面积为 3.61 108Km2，占地球表面积 70.8%，陆地占 29.2%。地球总 体是海洋包围陆地。地球上划分海洋和陆地最集中的两个半球为水半球和陆半球，水半球：海洋面积 为 89%，陆地面积为 11%；陆半球：海洋面积为 53%，陆地面积为 47%。14.4大陆轮廓：大多北宽南窄，形如倒三角；较大岛屿大多位于大陆东岸；大陆东岸岛屿多且有系列岛弧分布；大西洋两岸轮廓十分相似； 大陆东西边缘多有隆起的高山，中部有低陷的平原。海底结构： 1 在大洋边缘有一海陆过度带，深度和坡度都很小的大陆架。 2 在大陆 架向深海的一方， 有一深度不大而坡度较大的大陆坡。 3 大陆架和海盆之间是海盆， 海 盆较平坦，也有隆起和深陷的部分分别叫海岭和海沟。世界各大洋的洋底，都贯穿一 条高大的海岭，彼此首尾相接连绵不绝，称为洋中脊。15.1 地磁要素：是描述地磁物理特征的各个物理量如磁场强度、磁偏角等； 偶极磁场是地球的基本磁场， 它是全球性的对称磁场， 在地球总磁场中占 80%。非 偶极磁场是地球的变化磁场，在地球总磁场中占 20%。偶极磁场的分布：地磁南北两极是互为对蹠点。地