地球基本知识形状和运动.ppt

1、第二节 地球的形状和大小,人类对地球形状的认识过程： 古代人类认为“天圆地方” 。 随着人类社会生产力、科学技术和航海交通的发展，大地的球形观念逐步形成起来。 在经历了十五世纪末和十六世纪初的地理大发现之后，尤其是环球航行成功之后，大地球形观念才最终得到证明，并从此深入人心。 球形观念只是地球形状的第一个近似观念。十九世纪以来，人们进一步知道了地球是一个赤道突出、两极扁平的椭球体；近年来，有些人认为地球实际上是一个“梨状体”。,2.1、地球的形状及其地理意义,大地测量中所谓的地球形状，是用平均海平面来表示的、平滑的封闭曲面（大地水准面）。 地球不是正球体，而是一个两极比较扁平、赤道部分相对突出

2、的椭球体；通过赤道的地球直径比通过两极的直径长42.5公里。 地球扁率的计算：,1 地球真实的形状,南极凹进24米，北极高出14米。从赤道至60S之间高出基准面，而自赤道至45N之间又低于基准面。地球洋面上至少各有三个较大的隆起区和凹陷区。隆起区和凹陷区的存在使大洋面发生倾斜，因而成为一个复杂的面。,2 地球形状的意义,当平行光线照射到地球表面时，不同纬度地区的正午太阳高度角将各不相同。地球赤道面与黄道面的夹角，即一定的黄赤交角，决定了太阳正午高度角有规律地从南北纬2327之间向两极减小（如图）。因此，太阳辐射使地表增暖的程度也按同样的方向降低，从而造成地球上热量的带状分布和所有与地表热状况相

3、关的自然现象（如气候、植被和土壤等）的地带性分布。,2.2、地球的大小及其地理意义,人类对地球大小的认识过程： 在人类尚未掌握先进的测量技术和方法以前，“地球究竟有多大”这个难题是无从解答的。 首次进行地球大小测量的是埃拉托色尼（公元前284192年）。 公元723年，我国唐朝的僧一行（张遂）、南宫说等人分别在13个地方测量当地的地理纬度。 现代人类对地球大小的测量已经相当准确。 地球大小的地理意义：地球的巨大质量和体积，使它能够吸着周围的气体，保持一个具有一定质量和厚度的大气圈。,地球大小相关的参数,地球赤道半径a：6，378，1405米； 极半径c： 6，356，7555米； 总面积： 5

4、.1108平方公里； 总体积： 10820108立方公里 （10833108立方公里）； 总质量: 5.981027克 （6.5881027克）； 地球的经线周长: 40，008，548米； 赤道周长： 40，076，604米； 实际运用中，常常把与地球体积相等的正球体半径作为地球的平均半径，即6，371，110米。,第三节 地球的运动,地球的自转 地球的公转,3.1 地球的自转,定义：地球本身的旋转。旋转轴是地轴，地轴通过地球的中心。 自转方向：在北半球看起来呈逆时针方向（南半球反之），人们把这个方向称为向东。,1 地球自转的证明：,最雄辩和直观的证据是法国物理学家傅科在巴黎进行的“傅科摆”

5、试验。,傅科摆,不同纬度上，摆动平面每小时偏转的角度等于地球每小时自转的速度与所在纬度正弦的乘积，其公式为：,2 地球自转速度,自转角速度除两极点外，到处都是每日360，每小时15。 赤道上线速度最大，为464m/s，到60N和60S处几乎减少一半，到两极则为零。不同纬度的线速度L可用下式表示：,地球自转速度的变化,地球自转速度的变化主要趋势是变慢，但也有以变快为主的阶段。 除了长期变化之外，地球自转还有季节变化。每年34月，自转速度最慢，8月最快。但季节性日长变化不超过0506毫秒。,3 恒星日 太阳日 太阴日恒星日23小时56分4秒 真正360度,太阳日比恒星日 多59分 时长多3分56秒

6、,4 地球自转的地理意义（1）p25,(1)地球自转决定了昼夜的更替，并使地表各种过程具有一昼夜的节奏。 (2)由于地球自转的结果，所有在北半球作水平运动的物体都发生向右偏转，在南半球则向左偏。（见后面图解） (3)地球自转造成同一时刻、不同经线上具有不同的地方时间。（见后面图解）,地球自转的地理意义（2）,(4)由于月球和太阳的引力，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，都有密切的关系。 (6)此外，当地球自转加快时，离心力把海水抛向赤道，可以造成赤道和低纬区的海面上升，而中高纬度区海面则相应下降。,水平运动

7、物体偏转示意 时区的划分 国际日期变更线,图解,1）水平运动物体偏转示意,定义 地球上水平运动的物体，无论朝着哪个方向运动，都会发生偏向：在北半球向右偏，在南半球向左偏，这种现象称作地球自转偏向力，也叫地球偏转力。由于是19世纪科里奥利发现的，也称科里奥利力。 F=2mvsin m 运动物体的质量 V运动物体的速度 地球自传角速度 运动物体所在的地理纬度 所以 赤道为0 两极最大,成因 物体静止时，不受地转偏向力的作用，地转偏向力是地球自转运动影响的结果，当物体运动时，由于其本身的惯性作用，总是力图保持其原来的运动方向和运动速度，地转偏向力的方向同物体运动的方向相垂直，并且对物体的运动方向产生

8、一定影响，使之向右或向左偏转。地球自转的线速度各地不同，在北半球，当气流自北向南运动时，即从自转速度较小的纬度吹向自转线速度较大的纬度，这时，气流会偏离始发时的经线，发生向右偏，即原来的北风逐渐转变为东北风；其他情形也是同样的道理。在赤道上作水平运动的物体不会发生偏向现象，因为赤道上的自转偏向力为零。,平衡规律,风在气压梯度力作用下被推向低气压一侧，当风一旦起步向前，地转偏向力立刻产生，并把风拉向右边。风在气压梯度力的持续推动下加快速度，越吹越大，地转偏向力也跟着加大，使劲地拉着风向右偏转。由于地转偏向力的方向与风向时刻保持垂直，于是在拉转风向的同时，地转偏向力本身也不断向右偏转，也就是越来越

9、转到气压梯度力的反方向去。当风向被拉转到和气压梯度力的方向成90度的角度时，虽然气压梯度力依旧存在，且和先前一样大小，但在风的方向上有效分力已等于零，因而风不再受力的作用速，而靠着惯性等速前进。这时候地转偏向力也正好转到了气压梯度力的背后，矛盾着的双方大小相等，方向相反。从先前的不平衡状态进行平衡状态，于是风向也不再偏转。则在平衡状态下，风向与等压线保持平行。,这种平衡规律，给气象工作者带来许多方便。气压和风的关系变得这样密切：知道了气压的分布就可以推知风的分布；同样，知道了风的分布也可反过来推知气压的分布。为了便于记忆，人们把气压与风的关系概括成这样的定律：风速与气压梯度成正比；风向与等压线

10、平行，在北半球，背风而立，高气压在右，低气压在左；南半球则相反。,2）时区的划分,地球表面每隔15 经线，时间即相差1小时。人们据此划定了地球的时区，分为24个时区。 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，即以180 经线为中心的时区。 这样，如中时区为正午，东一区为下午一时，而西一区则为上午十一时，东西十二区正在午夜。,地方时：根据天体通过各地子午圈所定的时刻。有地方恒星时、地方真太阳时、地方平太阳时。通常所说的地方时是地方平太阳时。 区时：地球表面按经度每跨约划分为一个时区，每时区内统一采用中央子午线的地方平

11、时。,中国区时计算,中国幅员辽阔，从西到东横跨东五、 东六、 东七、东八和东九5个时区。中华人民共和国成立以后,全国采用首都北京所在的东八时区的区时，称为北京时间。北京时间是东经120经线的地方平太阳时,而不是北京的地方平太阳时。北京的地理经度为东经11621，因而北京时间与北京地方平太阳时相差约14.5分。北京时间比格林威治时间（世界时）早8小时，即： 北京时间=世界时+8小时。,3) 国际日期变更线,既180 经线，局部地段有所调整。自西向东越过这条线，从东半球进入西半球，应把日期减去一日；自东向西越过这条线，从西半球进入东半球，应把日期加上一日。,3.2、地球的公转,定义：地球按照一定的

12、轨道绕太阳运动，称为公转。,1 公转的周期、方向和轨道,公转的周期：一年 恒星年（365日6时9分9.5秒）：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。 回归年（365日5时48分46秒）：地球连续两次通过春分点的平均时间。,地球公转方向：自西向东 地球轨道：是一个椭圆，太阳位于椭圆的两个焦点之一上。地球轨道偏心率约为0.017或1/60。,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。,参看地球运动,2 相关的概念,太阳的视运动：从地球上看来，太阳好像终年在这个平面上运动，这就是太阳的视运动。 黄道：太阳视运动的

13、路线。 黄道面：黄道所在的面。黄道面和地球轨道面是重合的。 黄赤交角：赤道面与黄道面的交角（约为2327）。 春分点和秋分点：赤道和黄道面相交的两个点。,太阳高度角,定义：太阳光线与地平面间的夹角。,春分日和秋分日,春分日(3月20或21日)和秋分日(9月22或23日)时，光线与地轴垂直。由于阳光直射赤道，阳光照射圈即昼夜分界的晨昏圈，正好切过两极，而且所有纬线圈都被晨昏圈等分为二，因此南北半球各纬度上的白昼和夜晚长度都是12小时。,冬至日：太阳直射2327S线（南回归线），切过南极圈 (66 33 S)，南极圈内整日处于晨昏圈的向阳一侧，而北极圈内却处于晨昏圈的背太阳一侧，因而北半球夜晚比白

14、昼长，南半球相反；愈向两极，昼夜长度愈悬殊。在赤道两侧的相应纬度上，昼夜相对长度恰好相反。,夏至日：情况恰与冬至日相反，太阳直射2327N线（北回归线），切过北极圈(6633N)。北极圈内整日都在晨昏线向阳一侧，昼长达24小时；南极圈内却在背太阳一侧，夜长24小时；南半球夜晚比白昼长，北半球相反。赤道两侧的相应纬度上，昼夜相对长度也恰好相反。,3 地球公转的地理意义,(1) 四季的更替：地轴的倾斜方向是固定不变的，因此，太阳光只能直射地球上2327N和S以内的地方。地球绕太阳公转的结果，使太阳光线直射的范围在2327N和S之间作周期性变动，从而形成了春夏秋冬四季的更替。 (2)太阳直射点的回归

15、运动 (3)昼夜长短变化 (4)正午太阳高度的变化 (5)气候分带 (5带),1).随纬度变化 夏至日：由北回归线向南、北两侧递减 东至日：由南回归线向南、北两侧递减 春、秋分日：由赤道向南、北两侧递减 2).随季节变化 北回归线及以北地区：夏至日太阳高度最大，冬至日最小 南回归线及以南地区：冬至日太阳高度最大，夏至日最小 南北回归线之间地区：当太阳直射时，太阳高度最大，为90，太阳每年直射两次,4 正午太阳高度的变化,5 季节的划分,西方天文学： 春分到夏至为春季， 夏至到秋分为夏季， 秋分到冬至为秋季， 冬至到春分为冬季。 我国还将黄道全圈按15划分，得到24个间距，称为二十四节气。,1)

16、.天文四季 依据：昼夜长短和正午太阳高度的变化 夏季：一年内白昼最长，太阳高度最高的季节 冬季：一年内白昼最短，太阳高度最低的季节 春、秋：冬、夏两季的过度季节 2).气候四季 北半球：春季：3、4、5月 夏季：6、7、8月 秋季：9、10、11月 冬季：12、1、2月,二十四节气,1).夏半年（春分至秋分） 太阳直射北半球，北半球昼长夜短，纬度越高，昼越长、夜越短 夏至日：太阳直射北回归线，北半球各纬度昼最长夜最短，北极圈内出现极昼现象 2).冬半年（秋分至次年春分） 太阳直射南半球，北半球昼短夜长，纬度越高，昼越短、夜越长 冬至日：太阳直射南回归线，北半球各纬度昼最短夜最长，北极圈内出现极

17、夜现象 3).春、秋分日 太阳直射赤道，全球昼夜等长,6 昼夜长短的变化,极昼极夜: 地球两极地区的自然现象,极昼：就是太阳永不落，天空总是亮的，这种现象也叫白夜；,极夜：就是与极昼相反，太阳总不出来，天空总是黑的。,极光是由于太阳带电粒子（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极称为南极光，在北极称为北极光。,在南极洲的高纬度地区，那里没有 “日出而作，日落而息”的生活节律，没有一天24小时的昼夜更替。 极昼和极夜是极圈内特有的自然现象。发生在北极圈北纬66度34分以内和南极圈南纬66度34分以内。,资料1： 中国首次北极科学考察队乘“雪龙”号科学

18、考察船于1999年7月1日从上海出发，穿过日本海、宗谷海峡、鄂霍次克海、白令海，两次跨入北极圈，到达楚科奇海、加拿大海盆和多年海冰区，圆满完成了三大科学目标预定的现场科学考察计划任务，获得了大批极其珍贵的样品、数据和资料。满载着中国首次北极科学考察丰硕成果的“雪龙”船，历时71天，安全航行14180海里，航时1238小时，于1999年9月9日抵达上海港新华码头。 记者张一玲董立万通讯员楼晓燕报道11月20日上午，中国第十九次南极科学考察队搭乘雪龙号极地科学考察船，在上海港鸣笛起航，执行我国第十九次极地考察及一船两站的航行计划。国家海洋局暨中国极地研究所在码头上举行了简朴而热烈的欢送仪式。国家海洋局副局长陈连增及国家海洋局极地办驻沪机构领导、考察队员家属、主要媒体和特意自行组织而来的上海市金洲小学师生约300余人，到码头热情欢送。,问题： 1.南北极考察在时间选择上有什么不同？ 2.这样选择的依据是什么？,7.天文五带,1).依据：太阳辐射量