地球概论第一章

1、天文学基础 主讲：徐红 主页博客：星星知我心http:/ 天文学基础电子教案天文学基础电子教案East China Normal University出版：高 等 教 育 出 版 社 高等教育电子音像出版社前言 地理学：研究地球表面地理环境的结构分布及其发展变化的规律性以及人地关系的学科 注重：地域分异规律 地理环境 ： 自然环境 生态环境 人文环境学习目的 1.为地理学课程提供整体的基础知识 2.为中学地理课提供地球整体知识 3.培养辨证唯物主义的宇宙观 4.解决生产实践和日常生活中的实际问题学习方法 1.注意观察天象 四季星空 月相变化 行星 2.利用直观的教具建立三维空间 3.善于科学的

2、思考 4.认真复习、预习、上课注意听讲，做好课堂笔记地球概论电子教案地球概论电子教案 第一章 地理坐标与天球坐标 第二章 地球的宇宙环境 第三章 地球的运动 第四章 地球运动的地理意义 第五章 地球和月球 制作：束炯 李莉华东师范大学地理系Essentials of Globe高 等 教 育 出 版 社高等教育电子音像出版社East China Normal University出版第一章 地理坐标与天球坐标第一节 地理坐标 101 101 经线和纬线一、 地球上的经线和纬线 1.旋转的地球：地轴、地心、地极 地极：南极（S） 北极 (N)East China Normal Universit

3、yoNS2.大圆和小圆大圆：切割地球的平面通过地心，该平面与地球表面相交而成的圆为大圆特征： 半径为R 无数个 球面上最大的圆 任何一个大圆都可以将地球平分小圆：大圆以外的圆，切割地球的小圆：大圆以外的圆，切割地球的平面不过地心，该平面与地球表平面不过地心，该平面与地球表面相交而成的圆。面相交而成的圆。 特征：半径大小不一特征：半径大小不一 无数个无数个 3.纬线纬线(parallel)定义：一切垂直于地轴的平面同地面定义：一切垂直于地轴的平面同地面相割而成的圆相割而成的圆特征：特征：纬线相互平行，纬线相互平行， 大小不等大小不等; 赤道赤道(equator)：纬线中惟一的大：纬线中惟一的大圆

4、，将地球分为南北半球。圆，将地球分为南北半球。East China Normal University4 经线(meridian)一切通过地轴的平面同地面相割而成的圆，都是经圈特点：v 无数个；v 经线都是大圆（通常指它的半圆），都在两极相交，大小相同；v 本初子午线：通过英国Greenwich(格林尼治)天文台原址的0经线（1884年确定）。经圈是不是经线？经圈是不是经线？经线：所有经圈都在南北两级相交，经线：所有经圈都在南北两级相交，被等分为两个半圆，这样的半圆被等分为两个半圆，这样的半圆叫经线，实际上是叫经线，实际上是180的经圈弧，的经圈弧，我国称为子午线我国称为子午线 北子南午北子南

5、午图1-1 经线和纬线纬线平面垂直于地轴,经线平面都通过地轴East China Normal University英国Greenwich天文台,现为天文博物馆天文台内展出早期的天文望远镜、星象图和天文钟等East China Normal University通过Greenwich天文台内古老的天文望远镜观察宇宙脚跨东西半球, 即通过Greenwich 天文台的本初子午线(0经线)。East China Normal University二、 地球上的方向和距离1.地球上的方向v 通常指地平方向；v 南北方向（经线方向），有限方向；v 东西方向（纬线方向），无限方向；v 理论上亦东亦西；实际

6、上非东即西。East China Normal University2.地球上的方向与地球自转v 我国传统上把正午太阳所在方向定为正南，而把日出日落的方向视为东西方向；v 东西方向与地球自转相联系；v 在用时针的方向表述地球自转方向时，必须明确观测者是立足于哪个半球观测地球自转的。East China Normal University图1-3 十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示东西。图1-2 地球自转方向向东。在北半球看，呈逆时针方向；在南半球看，呈顺时针方向。East China Normal University102 经度和纬度一、 经度和纬度1.纬度：一地相对于赤道平面的

7、南北方向和角距离v 纬度是一种线面角，即本地法线与赤道平面的交角；v 纬度在本地经线上度量，南北纬各分90度 赤道以北为北纬，赤道以南为南纬。一地的纬度，就是这个地点相对于赤道面的南北方向和角距离，体现这一量度的是从赤道到所在地的一段经线East China Normal Universityq 经度：本地子午面相对于本初子午面的东西方向和角距离v 经度是两面角，本初子午面为起始面；本地子午面为终面；v 经度通常在赤道上度量，东西经各分180度。一地的经度，就是这个地点所在的子午面，相对于本初子午面的东西方向和角距离，体现这一量度的是这两个平面在赤道上截取的一段弧East China Norm

8、al University图1-4 经度和纬度 纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角； 经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。East China Normal Universityq 经线都是大圆，纬度间隔大体相等：v 1约折合111km。q 纬线是大小不等的圆 v 经度的间隔，随纬度增高而减小经度的间隔，随纬度增高而减小；v 与纬度的余弦成正比。v同样的经度间隔在不同纬度上长度不同，随着纬度的增高纬线长度在减小。East China Normal University图1-5 经线的间隔随纬度增大而减小East China Normal Universityq 经（纬）度与经（

9、纬）线v 经度和纬度用来区分不同的经线和纬线；v 经线即等经度线，纬线即等纬度线。二、 地理坐标q 一地的经度和纬度相结合，叫做该地的地理坐标q 度量全球各地的地理坐标，需要一个统一的制度，叫做地理坐标系。East China Normal Universityq 同地理坐标相联系的有三个大圆v 赤道（横轴）；v 本初子午线（纵轴）；v 本地子午线。q 书写按惯例v 先纬度，后经度；v 数字在先，符号在后。 例：北京40N, 116EEast China Normal University图1-6 在墨卡托投影图上的经纬线。经线互相平行，纬线间隔由赤道向两极增大，以致格陵兰岛比南美洲还大。Ea

10、st China Normal University第二节 天球坐标 103-2天球和天穹q 天球：以地心为球心半径为任意的假想球体，表示天体视运动的辅助工具v 是整球和圆球；v 分地心天球和日心天球。q 天穹：地平以上的半个天球v 是半球和扁球。East China Normal University天穹图1-7 天球示意图 天球的半径是任意的,所有天体,不论多远,都可以在天球上有它们的投影。East China Normal University 天球规定了两个条件：天球规定了两个条件： 1.天球的球心是观察者或地心天球的球心是观察者或地心 2.天球的半径是任意的天球的半径是任意的 这样，

11、既承认天体事实上的距离悬这样，既承认天体事实上的距离悬殊，又可以利用天球上的视位置对殊，又可以利用天球上的视位置对于地球的等距性于地球的等距性103-2 天球的视运动1.天球周日运动：对于地球观测者：天球围绕我们以与地球自转相反的方向（向西），和相同的周期（1日）旋转； “东升西落”v 北极星：在北半球看起来，天球的周日绕转中心是天北极。紧靠天北极有一颗较明亮的恒星v 周日圈：天体周日运动行经的路线，天体愈近天极周日圈愈小，反之亦然。v 天体的周日圈就是该天体的赤纬圈East China Normal University 2.太阳周年运动：地球在自转的同时，还绕太太阳周年运动：地球在自转的同

12、时，还绕太阳公转，但是这种运动地球上感觉不到，在阳公转，但是这种运动地球上感觉不到，在地球上看起来，太阳以相同的方向（向东）和地球上看起来，太阳以相同的方向（向东）和周期（周期（1年），在众星间的巡天一周，其视行年），在众星间的巡天一周，其视行路线被叫做黄道。路线被叫做黄道。 夜半中星：上中天的恒星夜半中星：上中天的恒星 中天：天体在周日视运动中，当它越过观测者中天：天体在周日视运动中，当它越过观测者子午圈的瞬间，叫做中天，天体在一日内有二子午圈的瞬间，叫做中天，天体在一日内有二次中天，其中离天顶较近的一次叫上中天，此次中天，其中离天顶较近的一次叫上中天，此时，它的高度角最大；离天顶最远的一次

13、叫下时，它的高度角最大；离天顶最远的一次叫下中天中天图1-8 太阳周年运动方向向东(与地球公转方向相同),其视行路线被称为黄道。East China Normal University1春：中天狮子 太阳 飞马夏：天蝎中天 太阳 猎户秋：飞马中天 太阳 狮子冬：猎户中天 太阳 天蝎图1-9 夜半中星随季节的变化这是地球公转的反映。由夜半中星的变化间接推出太阳周年运动。East China Normal Universityv 太阳同时参与两种相反的运动： 由于地球自转而随同整个天球的运动，方向向西，日转一周； 由于地球公转而相对于恒星的运动，方向向东，年巡天一周。 后一种运动使太阳周日运动的速

14、度比恒星日每天延缓约1，周期延长约4分钟。星空总是每天提前4分钟出地平East China Normal University图1-10 天球的视运动 左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。 右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。East China Normal Universityq 天球上的圆和点图1-11 天球大圆的交点和远距点 左:地平圈与天赤道的交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；右:黄道与天赤道的交点（二分）和远距点（二至点和无名点）East China Normal Universityv 三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；v 大圆的极点： 地平圈两极：天顶

15、和天底； 天赤道的两极：天北极和天南极； 黄道的两极：黄北极和黄南极。v 大圆的交点： 天赤道交地平圈：东点和西点； 黄道交天赤道：春分点和秋分点。East China Normal Universityv 大圆的大距点： 地平圈对于天赤道：南点和北点； 天赤道对于地平圈：上点和下点； 黄道对于天赤道：夏至点和冬至点； 天赤道对于黄道：无名点。East China Normal Universityq 天球上的方向和距离v方向：地球上方向的延伸；v东西方向：俯视，逆钟向为东；v距离：只有角距离。East China Normal University图1-12 天球上的距离图1-13球面坐标的

16、一般模式由基圈、始圈和终圈构成球面三角形East China Normal University二、天球坐标q 球坐标系的一般模式v 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形；v 纵坐标即纬度；v 横坐标即经度。East China Normal Universityq 两大类天球坐标系v 右旋坐标系：与天球周日运动（地球自转）联系，向西；v 左旋坐标系：与太阳周年运动（地球公转）联系，向东。East China Normal Universityq 地平坐标系v 用途：表示天体在天空中的高度和方位；v 圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈；v 子午圈被天顶和天底分两半：子圈（北）和午圈（南）v 基本要

17、点：基圈：地平圈；原点：南点；始圈：午圈；纬度：高度；经度：方位 (0到360度，自南点向西沿地平圈度量）。East China Normal University基本要点：基本要点：基圈：地平圈；基圈：地平圈；原点：南点；始圈：午圈；原点：南点；始圈：午圈；纬度：高度；纬度：高度；经度：方位经度：方位 (0 (0到到360360度，自南点向西沿度，自南点向西沿地平圈度量）。地平圈度量）。图1-14 地平坐标系的圆圈系统：地平圈上4个相距90的点：东、南、西、北点；得到子午圈（过南、北点）和卯酉圈（过东、西点）。图1-15 天体的地平坐标：高度和方位East China Normal Univ

18、ersityq 第一赤道坐标系(也称时角坐标系)v 用途：用于时间度量；v 圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈；v 子午圈被天北极和天南极分成：子圈（北）和午圈（南）v 赤经圈：通过天北极和天南极，垂直于兲赤道的一切天球大圆，是天球的赤道经圈，也叫时圈v 赤纬圈：一切与天赤道平行的圆。v 六时圈：通过东点和西点的赤经圈，分为东六时圈和西六时圈East China Normal University图1-16(上) 第一赤道坐标系的圆圈系统。天赤道上4个相距90的点：东、西、上、下点；得到子午圈和六时圈。图1-17（下） 天体第一赤道坐标系：赤纬和时角East China Normal Unive

19、rsityv基本要点：基本要点：基圈：天赤道；原点：上点；基圈：天赤道；原点：上点；始圈：午圈；始圈：午圈；纬度：赤纬；纬度：赤纬；经度：时角经度：时角t（经圈改称时圈）自（经圈改称时圈）自上点沿天赤道向西度量（为使天上点沿天赤道向西度量（为使天体的时角体的时角“与时俱增与时俱增 ”）。）。表示时间的方式： 太阳时：根据太阳的时角推算的时太阳时：根据太阳的时角推算的时间间 太阳时太阳时= =太阳的时角太阳的时角+12+12小时小时 恒星时：春分点的时角恒星时：春分点的时角q 第二赤道坐标系v 用途：表示天体在天球上的位置；v 圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈；v 二分圈：通过春分和秋分点的赤经

20、圈，分为春分圈和秋分圈v 二至圈：通过冬至点和夏至点的赤经圈，分为冬至圈和夏至圈East China Normal University图1-18（下） 第二赤道坐标系的圆圈系统。天赤道上4个相距90的点：二分点和二个无名点；得到二分圈和二至圈。 图1-19（上） 天体第二赤道坐标系：赤纬和赤经East China Normal Universityv基本要点：基本要点：基圈：天赤道；原点：春分点；基圈：天赤道；原点：春分点；始圈：春分圈；纬度：赤纬；始圈：春分圈；纬度：赤纬；经度：赤经，自天赤道向东度量经度：赤经，自天赤道向东度量（为使春分点沿天赤道向东度量（为使春分点沿天赤道向东度量，即当

21、时的，即当时的“恒星时恒星时”）。）。 随着天球的向西运动，天体的中天随着天球的向西运动，天体的中天时刻，要按其赤经的次序而定，且时刻，要按其赤经的次序而定，且中天恒星的赤经，即为当时的恒星中天恒星的赤经，即为当时的恒星时时 恒星时恒星时=上中天恒星的赤经上中天恒星的赤经q 黄道坐标系v 用途：表示日月行星的位置及其运动；v 圆圈系统：黄道，无名圈（通过春分点的黄经圈）和二至圈；v 基本要点：基圈：黄道；原点：春分点；始圈：无名圈；纬度：黄纬；经度：黄经，自春分点沿黄道向东度量（为使太阳的黄经“与日俱增”）。East China Normal University图1-20（上） 黄道坐标系的

22、圆圈系统。黄道上4个相距90的点：二分点和二至点；得到无名圈和二至圈。图1-21（下） 天体的黄道坐标系：黄纬和黄经 East China Normal University104-6各种天球坐标的区别 （1）地平坐标系与第一赤道坐标系）地平坐标系与第一赤道坐标系 1.相同点：相同点： 午圈午圈 经度度量方向：向西。经度度量方向：向西。 2.不同点不同点 基圈地平圈基圈地平圈 天赤道天赤道 原点原点 S Q 经纬度经纬度 h A t t 3.3.关系关系 仰极高度仰极高度= =地理纬度地理纬度= =天顶的赤纬天顶的赤纬图1-22 仰极高度天顶赤纬当地纬度 地平座标系和第一赤道坐标系； 始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤纬，方位不同于时角； 二者的具体差异与当地的纬度有关； 仰极高度体现地平系统与第一赤道向系统的关系。 East China Normal University （2）第二