太原理工大學(xué)地理學(xué)基礎(chǔ)-自然地理學(xué)第2章

第1篇：地球系統(tǒng)第1章宇宙中的地球

第2章

地球的整體性質(zhì)

第3章地球系統(tǒng)過程

第4章地球表層系統(tǒng)首頁第2章地球的整體性質(zhì)一、地球的形狀、大小與質(zhì)量二、地球的圈層構(gòu)造三、地球的物理特性四、地球的化學(xué)成分五、地球的運(yùn)動(dòng)

一、地球的形狀、大小與質(zhì)量（一）、地球的形狀地球的赤道半徑是6378.137千米，極半徑是6356.752千米，應(yīng)該說，地球是相當(dāng)近似于正球形的橢圓。測量表明地球北極突出18.9米，南極凹進(jìn)25.8米，北緯45°地區(qū)凹陷，南緯45°地區(qū)隆起，即測量學(xué)所說的“梨形地球”。梨

形

地

球

示

意

圖月球上看到的圓形地球

通常，地球的形狀不是指地球自然表面的真實(shí)形狀，而是指大地水準(zhǔn)面的形狀。所謂大地水準(zhǔn)面，就是全球靜止海面，它是假設(shè)占地表四分之三的海洋表面完全處于靜止的平衡狀態(tài)，并把它延伸通過陸地內(nèi)部所得到的全球性的連續(xù)的封閉曲面，曲面上處處與鉛垂線垂直。它是陸地上海拔的起算面。

1．地球是一個(gè)正球體人類對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)，經(jīng)歷了漫長的歲月。我國古代就有“天圓似張蓋，地方如棋局：的說法，認(rèn)為天空是圓的，大地是平的。然而，種種跡象表明，大地不是平面，而是曲面。例如登高可以望遠(yuǎn)；站得越高望得越遠(yuǎn)；月食時(shí)，地球投射到月球的影子是圓弧形的；在海岸觀看遠(yuǎn)來的船只，先見桅桿，后見船體(圖2．49)；在地面上越往北走，北極星的高度越大等等現(xiàn)象，都說明大地是一個(gè)曲面。麥哲倫的環(huán)球航行，用事實(shí)證明了大地是一個(gè)封閉的曲面。但是，曲面還不一定是球面，只有具備相同曲率的曲面，才構(gòu)成球面。近代進(jìn)行的弧度測量結(jié)果表明，世界各地的地面曲率大致相同，每度都在111km左右，從而得到地球是正球體的結(jié)論。地球的正球體形狀，是在自引力的作用下形成的。

2．地球是一個(gè)扁球體地球是個(gè)扁球體，人們對(duì)它亦有一個(gè)認(rèn)識(shí)過程。1672年，法國一位天文學(xué)家里奇從巴黎(490N)到南美洲的法屬圭亞那(50N)進(jìn)行天文測量，發(fā)現(xiàn)他帶去的一只在巴黎校正過的天文擺鐘，每天要慢2分28秒，于是不得不根據(jù)恒星的運(yùn)動(dòng)來校正他的擺鐘，把擺長縮短2.54㎜后，擺鐘行走正常。二年后，里奇回到巴黎，卻發(fā)現(xiàn)鐘又走快了，加快的數(shù)值恰好就是當(dāng)初在南美減慢的數(shù)值。他把鐘擺恢復(fù)至原來的長度，鐘又走準(zhǔn)了。

鐘擺在赤道附近變慢的原因，可據(jù)擺動(dòng)周期公式獲知：T＝2∏√L/g式中：T為擺動(dòng)周期；L為擺長；g為重力加速度。里奇的天文擺鐘，在擺長l不變的情況下，周期T的增大(擺動(dòng)周期變慢)，只能是g減小造成的。里奇認(rèn)為，重力加速度g的減小，是慣性離心力作用的結(jié)果。

慣性離心力來源于地球自轉(zhuǎn)。在赤道，自轉(zhuǎn)的速度最高，慣性離心力最大；在兩極，自轉(zhuǎn)速度為零，沒有慣性離心力的作用。計(jì)算表明，由于慣性離心力的影響，赤道上的重力應(yīng)比兩極減少l／289?？墒?，赤道和兩極地面重力的實(shí)際差異比這個(gè)數(shù)值大得多，赤道的重力比兩極小l／191。

牛頓對(duì)此作了圓滿的解釋。他指出，使地面重力自兩極向赤道減少，是由兩個(gè)原因造成的。在自轉(zhuǎn)的地球上，每一質(zhì)點(diǎn)的慣性離心力都是背離地軸的。將慣性離心力F分解為相互垂直的兩個(gè)分力(圖2.50)，與地心引力相反的，為垂直分力f1，與鉛垂線垂直的，叫水平分力f2。f1以以赤道為最大，向兩極逐漸減少至0。即慣性離心力的垂直分力，對(duì)赤道重力抵消最多，對(duì)兩極沒有抵消，故赤道重力比兩極減少1/289。而水平分力f2指向赤道，在f2作用下，使地球成為赤道鼓起，兩極扁平的扁球體(圖2.51)，稱為旋轉(zhuǎn)橢球體。就是說，不同緯度地方的地球半徑不等，赤道最大，兩極最小，這又使赤道的重力比兩極再減少1／550。兩項(xiàng)合計(jì)，赤道重力就比兩極減小1／191了。

扁球體的扁縮程度，用扁率表示。若以地球赤道半徑為a，極半徑為b，那么，地球的扁率f為：f=(a-b)/a

1976年，在法國召開的國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)，決定從1984年開始使用如下數(shù)據(jù)：赤道半徑。a=6378.140km；極半徑b=6356.755km：扁率f＝(a-6)/a=1/298.251。

3．地球是一個(gè)不規(guī)則的扁球體地球的大地水準(zhǔn)面經(jīng)過精確測量表明，地球形狀不是幾何上的旋轉(zhuǎn)橢球體，它的形狀是不規(guī)則的：緯線不是正圓，經(jīng)線也不是真正的橢圓，地球的南北半球并不對(duì)稱，它的幾何中心也不在赤道平面上。對(duì)這樣一個(gè)不規(guī)則的扁球體，可用一個(gè)理想的“模型”作為比較來說明(圖2．52)，即把規(guī)則的橢球體作為參考橢球體，用各地的大地水準(zhǔn)面對(duì)照參考橢球體的偏離來反映地球的真實(shí)形狀。其結(jié)果是：地球赤道是個(gè)橢圓，長軸與短鈾最大相差430m；地球的北極凸出10m，南極凹陷30m；而南緯45°又有隆起，北緯45°又有凹陷。因此，很難用簡單的幾何形狀來表示地球的形狀，地球的形狀很不規(guī)則，只能說它是個(gè)不規(guī)則的扁球體。

造成大地水難面不規(guī)則形態(tài)的原因，是地球內(nèi)部物質(zhì)分布的不均。由于地球內(nèi)部物質(zhì)分異并沒有最后完成，因而地球內(nèi)部的圈層結(jié)構(gòu)，并不是嚴(yán)格的同心均質(zhì)球?qū)?，地球的質(zhì)心并不位于地心。對(duì)于地殼來說，物質(zhì)的分布不均就更加顯著，這就勢必影響到海面的形狀。雖然大地水準(zhǔn)面總是處處凸起的，不會(huì)有凹陷的地方，但是同地球橢球體表面比較，有的地方高起，有的地方低下，雖然差值不大，但在幾何體上，它總是不規(guī)則的。地球的自引力和慣性離心力，都是系統(tǒng)性因素，在它們的作用下，地球的形狀必然是有規(guī)則的，分別如前述的正球體和扁球體。而地球內(nèi)部物質(zhì)分布不均，是非系統(tǒng)性因素，在它的作用下，地球形狀就是不規(guī)則的。在實(shí)際應(yīng)用上，針對(duì)不同的情況和要求，可把地球形狀作不同的處理。在制作地球儀，繪制小比例尺全球性地圖時(shí)，可把地球當(dāng)作正球體看待，測繪大比例尺地圖時(shí)，可把地球看成是參考橢球體；在發(fā)射人造衛(wèi)星和軌道計(jì)算時(shí)，就要考慮各地對(duì)參考橢球體的偏差。

4．地球形狀和大小的地理意義

在研究地球形狀的地理意義時(shí)，可略去地球幾何形狀和真實(shí)形狀之間的差異，而把它當(dāng)作是一個(gè)正球體。地球是一個(gè)不透明的球體，因接受同一光源(太陽)的照射，而形成半球性的白晝和黑夜。地球與太陽之間的距離很遠(yuǎn)，可以把照射到地球上的太陽光線視作平行光線。當(dāng)平行光線照射到球形地表時(shí)，在同一時(shí)刻，不同地點(diǎn)將具有不同的太陽高度。黃赤交角的存在，決定了這種高度有規(guī)律地從地球直射點(diǎn)向兩極減小，在自轉(zhuǎn)的地球上，就造成熱量分布的緯度差異，從而引起地表上一切與熱量有直接或間接關(guān)系的現(xiàn)象和過程，均具有緯向地帶性。

地球的巨大體積(約為1萬億km3，質(zhì)量為5.98×1021t)，使它具有強(qiáng)大的地心引力吸引周圍的氣體，保持著一個(gè)具有一定質(zhì)量和厚度的大氣圈。有了大氣圈，才能保住水田，形成生物圈。地球的大小，對(duì)于人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)也有影響。一方面，遠(yuǎn)距離和廣大空間，曾經(jīng)是人類活動(dòng)的障礙，為了克服這種障礙，就必須運(yùn)用最完美的技術(shù)成就；另一方面，地球的廣闊面積，給人類提供—個(gè)遼闊的活動(dòng)場所。

（二）、地球的大小與質(zhì)量地球平均半徑：6371.008公里；地球赤道周長：40075.7公里；地球的表面積：51000934平方公里;地球的質(zhì)量為5.98×1021噸；地球的體積約為1.0832×1012立方公里;地球的平均密度為5.52克/厘米3.質(zhì)量為月球的81倍，相當(dāng)太陽質(zhì)量的33萬之一。體積為月球的49倍，太陽的130萬分之一

二、地球的圈層構(gòu)造（一）地球的內(nèi)層結(jié)構(gòu)

地球結(jié)構(gòu)的—個(gè)重要特點(diǎn)，就是地球物質(zhì)分布，形成同心圈層。

1．地球圈層結(jié)構(gòu)的形成

(1)地球圓層形成的條件原始地球是一個(gè)接近均質(zhì)的球體，那時(shí)各種物質(zhì)混合在—起，沒有明顯的分異現(xiàn)象。地球的圈層分化，與地球的溫度變化有密切的關(guān)系。在低溫狀態(tài)下，各種物質(zhì)以固體狀態(tài)存在，不可能在重力作用下自由升降，后來，放射性元素在蛻變中產(chǎn)生的熱量，以及地球本身因體積收縮產(chǎn)生的熱能，在地球內(nèi)部積累起來，使地球內(nèi)部溫度逐漸增高，使物質(zhì)具有可塑性，在重力作用下，物質(zhì)便發(fā)生分異，輕的物質(zhì)上升而成外層，重的物質(zhì)下沉而成內(nèi)層。于是形成地球圈層。

(2)地球內(nèi)部圈層的形成

在地球內(nèi)部，硅酸鹽物質(zhì)具有低密度、高熔點(diǎn)，而鐵和鎳具有高密度、低熔點(diǎn)。因此，當(dāng)?shù)貎?nèi)溫度足夠高時(shí)，鐵和鎳便熔化；而硅酸鹽物質(zhì)卻仍保持固體狀態(tài)。這樣，地球上層的鐵和鎳的熔體就滲過硅酸鹽物質(zhì)，流向地內(nèi)深處，形成地核；同時(shí)，地薄內(nèi)部的硅酸鹽物質(zhì)就浮到上部形成地幔。在組成地櫻的物質(zhì)中，也存在較輕、較重的差別，例如在巖石中，花崗巖最輕，玄武巖次之，橄欖巖最重。于是，較重的微攬巖下沉而成地幔，較輕的花崗巖和玄武巖上浮而成地殼。從而在地球內(nèi)部形成地殼、地幔和地核三層。

(3)地球外部圈層的形成地球是在星云盤中形成的，星云盤由氣物質(zhì)、土物質(zhì)和冰物質(zhì)組成。其中以氣物質(zhì)為主要，所以原始地球有大量氣體，但是由于重力小，它在太陽熱力和輻射壓作用下，漂向遠(yuǎn)方。當(dāng)?shù)厍蛸|(zhì)量增大，至擁有足夠引力，可以通過吸積擁有氣體時(shí)，地球便擁有氣體包層，形成地球的原始大氣。之后，在圈層分化過程中產(chǎn)生的氣體，經(jīng)過“脫氣”，跑到地球外部，這時(shí)地球重力已顯著增長，氣體不易脫離地球，使來自地球內(nèi)部的氣體，在地球大氣中占優(yōu)勢，是為地球的第二代大氣。當(dāng)時(shí)的大氣沒有多少氧氣，而以二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨為主要成分。綠色植物出現(xiàn)后，通過光合作用，放出游離氧，使第二代大氣產(chǎn)生緩慢的氧化作用，致使一氧化碳變?yōu)槎趸?，甲烷變成水汽和二氧化碳，氨變成水氣和氮；光合作用繼續(xù)進(jìn)行，氧氣才從二氧化碳中逐漸分解出來，最后形成以氮和氧為主的現(xiàn)代大氣。

地球內(nèi)部巖石中的結(jié)晶水，隨著地內(nèi)溫度的升高，地球內(nèi)部產(chǎn)生愈來愈多的水汽，這些水汽通過火山活動(dòng)跑到地球外部，出現(xiàn)在大氣中，由于溫度的降低和大氣中存在大量的微塵，一部分水汽便凝結(jié)成云，在一定條件下形成陣水，降落到地面，匯集在洼地中，形成原始的水圈。此后，由于水量增加和地殼變化，逐步形成由河流、湖泊、地下水、冰川和海洋水組成的水田。原始地殼、大氣團(tuán)和水圈中，早就存在碳?xì)浠衔铮髞聿懦霈F(xiàn)原始生物，它們首先出現(xiàn)在海洋中，然后逐漸擴(kuò)展到陸地和低層大氣中，形成生物團(tuán)。

2．地球的外部結(jié)構(gòu)

地球的外部圈層，主要是大氣圈、水圈和生物圈。這些圈層的具體內(nèi)容，在有關(guān)章節(jié)中有詳細(xì)的闡述，這里不再介紹。

3．地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為地殼、地幔和地核。目前人們對(duì)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)只能靠間接的方法來推測，主要采用地震波分析法。在地震學(xué)里把地球深處地震波傳播速度發(fā)生急劇變化的地方，稱為不連續(xù)面。根據(jù)地內(nèi)不連續(xù)面，就可把地球內(nèi)部分為三個(gè)圈層(圖2．53)。

地殼：是指地表至第一個(gè)不連續(xù)面之間的圈層，它是奧地利地震學(xué)家其霍洛維奇于1909年發(fā)現(xiàn)的。地殼的平均厚度約24.4km，但厚度的變化很大，各地不同。地幔：是指莫S面至2900km深處的第二個(gè)不連續(xù)面之間的圈層。這個(gè)不連續(xù)面是美國地震學(xué)家古登堡于1914年發(fā)現(xiàn)的，故取名古登堡面。根據(jù)地幔物質(zhì)組成的差異，又可分為上地幔和下地幔。莫霍面到1000km深處的范圍為上地幔，主要物質(zhì)是橄欖巖，所以上地幔又稱為橄欖巖帶。其中70-350km范圍的巖石溫度可能接近熔點(diǎn)，或者有局部物質(zhì)呈熔融態(tài)，這—層次稱為軟流圈。由1000—2900km的范圍，為下地幔，組成物質(zhì)為鎂、鐵及金屬氧化物，硫化物增多，所以下地幔又稱為金屬礦帶。

地核：是指古登堡面以下直到地球中心的圓層。地核又分為兩層：內(nèi)地核和外地核。

因?yàn)樵诩s5150km深處存在一個(gè)不連續(xù)面，這個(gè)不連續(xù)面是丹麥地震學(xué)家萊曼女士在1996年發(fā)現(xiàn)的，叫做萊曼面，因此2900-5150km范圍叫外地核，據(jù)推測可能是液態(tài)的。由5150km直到地心則為內(nèi)地核，內(nèi)核物質(zhì)可能是固態(tài)的。組成地核的主要物質(zhì)是鐵、鎳為主的金屬。

地

球

的

內(nèi)

部

構(gòu)

造地表以上大氣層分：對(duì)流層

:集中大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部的水汽和固體雜質(zhì)。每增高100米平均降溫0.6C°,主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這里。低緯地帶平均厚17—18公里，高緯地帶平均厚8—9公里，夏季厚于冬季。平流層

:對(duì)流層頂至離地面50公里高度，盛行平流運(yùn)動(dòng)，下層為同溫層，高度約在30—35公里。上層溫度隨高度上升。氣體垂直交換微弱，很少有天氣現(xiàn)象發(fā)生，O3層保護(hù)著地球生命。中間層:平流層以上至85公里高的大氣層，溫度隨高度降低，空氣稀薄，有垂直運(yùn)動(dòng)，頂部偶有夜光出現(xiàn)。熱成層

:中間層頂至250公里或500公里高度處的大氣層。紫外線被空氣大量吸收，溫度隨高度迅速上升。電離層

:熱成層上部至1000米以上高空的大氣層。能反射地球表面的無線電波。外逸層

:地球大氣圈最外層。其上界的“地冕”，可延伸到20000多公里。大

氣

的

垂

直

分

層散逸層熱層（電離層）中間層平流層對(duì)流層不

同

緯

度

的

對(duì)

流

層

厚

度溫

度

的

垂

直

變

化二、地球的表面結(jié)構(gòu)

1．海陸分布水圈的主要部分“海洋”和地殼露出水面的部分“陸地”，構(gòu)成地球表面的基本輪廓。也就是說，海陸分布是地球表面結(jié)構(gòu)的基本形態(tài)。在5．1億㎞2的地球表面面積中，海洋面積約為3.611億km2，約占70.8％;陸地面積為1.489億km2，占29.2％。海洋為陸地面積的2.4倍。海陸之別，且以海為主，這是地表結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)。海洋不僅面積廣大，而且相互連通，組成統(tǒng)一的世界大洋，而陸地卻相互隔離，被海洋包圍、分割，沒有統(tǒng)一的世界大陸。

由于海洋和陸地的面積相差懸殊，因此，在任何地球大圓劃分的兩半球，其海洋面積都超過陸地面積。如在北半球海洋面積占60.7％、陸地占39.3％，南半球海洋占80.9％、陸地占19.1％；東半球海洋占62.0％、陸地占38.0％，西半球海洋占80.0％、陸地占20.0％。如果以北緯38°、經(jīng)度0°一點(diǎn)和南緯38°、經(jīng)度180°的一點(diǎn)為兩極，把地球分為兩個(gè)半球，那么，前一半球的陸地多于任何一個(gè)半球，是陸地最集中的半球，叫做陸半球；后—半球海洋面積多于任何—個(gè)半球，是以海洋為主的半球，稱為水半球(圖2.54)。這樣，在水半球中，海洋占絕對(duì)的優(yōu)勢，占總面積的0.9％，陸地僅占11％；在陸半球中，海洋仍然多于陸地，海洋占53％，陸地占47％。

海陸按緯度的分布也是極不均勻的，北緯40°-70°范圍陸地面積占該緯度范圍總面積的一半以上，是全球陸地分布最集中的緯度帶，而南緯50°-60°范圍幾乎全部為遼闊的海洋所占據(jù)。北半球的極地是一片海洋，而南半球的極地卻是一塊大陸。海陸分布狀況對(duì)自然地理環(huán)境有著重要的影響。它們常常是產(chǎn)生水平地帶性的具體因素(詳見第十章第三節(jié))。海洋不僅在面積上超過陸地，而且它的深度遠(yuǎn)超過陸地的高度。海洋的平均深度達(dá)3729m,而陸地的平均高度僅875m，大部分(約75％)海洋的深度超過3000m，而大部分(約71％)陸地的高度在1000m以下(圖2.55)。由圖可見，地球表面的起伏，基本上在+1000～-6000m之間的范圍內(nèi)。

地球表面垂直起伏的變化與廣大的地球表面積相比，是極其微小的。陸地上的最高山峰是珠穆朗瑪峰，海拔為8848.13m，海洋最深處在西太平洋的馬里亞納海溝，深度為11034m，從最高峰到最深海淵，垂直距離為19882m，也就是說，地球表面垂直高差最大值約20km，與地球的赤道半徑和極半徑之差值(約21km)相近。在5.1億km2的地球表面上，垂宜起伏最大不超過20km，看起來是微不足道的。地表起伏雖然不大，但是，陸地上海拔高度的變化，卻是產(chǎn)生垂直帶的原因。

2．世界大洋地球上的海洋彼此溝通成為一個(gè)整體，稱為世界大洋。依據(jù)地理位置和自然條件的差異，可把世界大洋劃分為四大洋，即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。

太平洋是世界第一大洋，面積達(dá)1.81344億km2，約占世界大洋總面積的一半，它北以

白令海峽為界與北冰洋為鄰，東以南美洲的合恩角向南沿西經(jīng)67經(jīng)線至南極洲為界線與大西洋分隔；西以通過塔斯馬尼亞的東經(jīng)147°經(jīng)線與印度洋分界。太平洋是世界上最深的大洋，平均深度達(dá)3940km，特別是它的西部島弧附近，排列著一系列世界上最深的海溝。

大西洋為世界第二大洋，面積約9431.4萬km2，北與北冰洋直接相通，大致以北極圈為界。它的東南以通過非洲南部厄加勒斯角的東經(jīng)20°經(jīng)線與印度洋分界。大西洋外形最大的特征是：東西狹窄，南北延伸，略呈“s”形。在大洋底的中部，有一和外形走向一致的巨大海嶺，也稱大洋中脊，它占據(jù)了大西洋寬度的1/3，它是世界大洋中最典型的大洋中脊。

印度洋為世界第三大洋，面積為7411.8萬km2。它的北部被亞洲、非洲和澳大利亞大陸所包圍呈封閉狀，南部敞開，東與太平洋、西與大西洋貫通。北冰洋是世界大洋中最小、最淺的大洋。面積僅為1225.7萬km2，平均深度為1117M，它位北極圈內(nèi)，被亞歐大陸和北美大陸所環(huán)抱。

世界大洋的邊緣部分通常稱為海。海的性質(zhì)既受大洋影響，也受鄰近大陸的影響。根據(jù)其位置特征，海又分為邊緣海、地中海和內(nèi)海。邊緣海位于大陸邊緣，中間或間隔著一些島嶼，如日本海、黃海等；地中海又叫陸間海，它位于大陸之間，有狹窄的海峽與大洋相通，如地中海、加勒比海等；內(nèi)海是深入大防內(nèi)部的海，以狹申的水道與大洋相通，如渤海、黑海等。大洋底部形態(tài)有大陸架、大陸坡、海盆、海溝、海脊等(詳見第六章第二節(jié))。

3．陸地地球上的陸地，被海洋包圍。按照面積大小，可分為大陸和島嶼：大塊的陸地叫大陸，小塊的陸地叫島嶼。最小的大陸是澳大利亞，最大的島嶼是格陵蘭，世界上大陸與島嶼的劃分，就是以它們?yōu)闇?zhǔn)的。

世界大陸共分為6塊：亞歐大陸、非洲大陸、澳大利亞大陸、北美大腦、南美大陸和南極大陸。澳大利亞大隨和南極大陸四周為海洋包圍，成為獨(dú)立的大陸。而亞歐大陸和非洲大陸、南美大陸和北美大陸實(shí)際上是相連的。通常以蘇伊士運(yùn)河為亞歐大隨與非洲大陸的分界線，以巴拿馬運(yùn)河為北美大隨和南美大陸的分界線。

島嶼按成因可分為大陸島和海洋島兩類。大陸島原是大陸的一部分，經(jīng)過地殼運(yùn)動(dòng)，一部分陸地下沉被海水淹沒，形成與大陸脫離的島嶼。海洋島與大陸沒有直接聯(lián)系，根據(jù)成因海洋島可分為火山島和珊瑚島兩類。習(xí)慣上，一個(gè)大陸及其周圍的島嶼合在一起，稱為大洲。亞歐大陸以烏拉爾山脈一烏拉爾河一里海一高加索山脈—博斯普魯士海峽—達(dá)達(dá)尼爾海峽為界，分為亞、歐兩大洲。因此，一般說地球上有六個(gè)大陸，七個(gè)大洲。

陸地總面積為1.489億km2。其中各大陸總面積為1.391億km2，島嶼總面積為0.098億km2。各大陸的面積和最大高度見表2.8。4．地球表面結(jié)構(gòu)的基本特征

（1）除南極大陸外，所有大陸都集結(jié)成對(duì)，如北美和南美，歐洲和非洲，亞洲和澳大利亞大陸，每對(duì)組成大陸辨，大陸瓣都向北極區(qū)匯合，組成大陸星(圖2.56)。

(2)除南極大陸外，每個(gè)大陸都像底邊朝北的三角形，即每個(gè)大陸都是北寬南尖的。(3)某些大陸的東部邊緣被一連串花彩狀的島的所環(huán)繞，形成向東突出的島弧。而在大陸西緣沒有這這種島弧。(4)南半球除南極大陸外，每個(gè)大陸的西部有凹曲，而在東部有突出。(5)每對(duì)大陸之間被所謂。地殼斷裂帶”分開，斷裂帶有很深的海洋和眾多島嶼。如加勒比海和墨西哥灣、地中海，以及亞洲和大洋洲之間的海洋和群島。(6)大陸表面中央部分比大陸邊緣低，反之，海洋中的中央部分都是高于邊緣的高地。因此，整個(gè)巖石因由南北向的高地帶和低地帶交替組成(7)北極地區(qū)的海域(北冰洋)恰好與南極大陸的面積相抵消。造成上述特征的原因，尚待進(jìn)一步探索。

三、地球的物理特性（一）地球的重力：地心引力和慣性離心力即地球的重力。赤道與兩極的重力之比約為189：190。（二）地磁：磁力線與地理經(jīng)線的交角稱之為磁偏角。太陽活動(dòng)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)地球磁場產(chǎn)生巨大干擾，產(chǎn)生磁爆。

（三）地?zé)幔旱責(zé)嶂饕傻叵路派湫悦撟儺a(chǎn)生?；鹕絿姲l(fā)、溫泉、巖漿溢出等現(xiàn)象說明了地?zé)岬拇嬖凇?/p>

火山、地震和溫泉四、地球的化學(xué)成分地球的化學(xué)成分用克拉克值表示?？死酥担址Q地殼元素豐度，分重量克拉克值和原子克拉克值。重量克拉克值指元素占地殼重量的百分比，原子克拉克值指各元素所含原子數(shù)占地殼總原子數(shù)的百分比。五

地球的運(yùn)動(dòng)

地球運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過程：1、地心說的產(chǎn)生生活在地球上的人們，無法直接感覺地球的運(yùn)動(dòng)。然而，人們卻能直接觀察到日月星辰繞地球旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因此，就很容易誤認(rèn)為地球位居宇宙中心靜止不動(dòng)，于是地心說應(yīng)運(yùn)而生——由柏拉圖(公元前427—公元前347年)提出，→

他的門生歐多克斯和亞里士多德極力倡導(dǎo)

→

托勒密(90-168年)在2世紀(jì)中葉加以系統(tǒng)化

→

便形成一個(gè)完整的地心體系。在政教合一的歐洲，這一理論將近統(tǒng)治了1500年。2、日心說的提出波蘭天文學(xué)家哥白尼(1473-1543年)，總結(jié)分析了前人學(xué)說及其觀測資料，在1505年提出日心說的理論，并用了大半生時(shí)間去驗(yàn)證修改和補(bǔ)充日心說說的理論?！?/p>

在他的弟子雷提卡斯的協(xié)助下，于其臨終前（1543年）公開發(fā)表了日心說巨著——《天體運(yùn)行論》。哥白尼在他的著作中明確指出：地球是運(yùn)動(dòng)的，它只是一顆既有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而又環(huán)繞太陽作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的普通行星。3、天球研究天體的位置和運(yùn)動(dòng)而引進(jìn)的一個(gè)假想圓球。根據(jù)所選取的天球中心不同，有日心天球、地心天球等。各個(gè)天體同地球上的觀測者的距離都不相同。天體和觀察者間的距離與觀測者隨地球在空間移動(dòng)的距離相比要大得多，所以看上去天體似乎都離我們一樣遠(yuǎn)，仿佛散布在以觀測者為中心的一個(gè)圓球的球面上。實(shí)際上我們看到的是天體在這個(gè)巨大的圓球的球面上的投影位置，這個(gè)圓球就稱為天球。觀測者所能直接辨別的只是天體的方向。在球面上處理點(diǎn)和弧段的關(guān)系，比在空間處理視線方向間的角度要簡便得多,在天文學(xué)的一些應(yīng)用中,都用天體投影在天球上的點(diǎn)和點(diǎn)之間的大圓弧段來表示它們之間的位置關(guān)系。天球的半徑是任意選定的，可以當(dāng)作數(shù)學(xué)上的無窮大。為了定量地表示和研究天體投影在天球上的位置和運(yùn)動(dòng)，需要在天球上建立參考坐標(biāo)系，并主要應(yīng)用球面三角學(xué)計(jì)算點(diǎn)位的關(guān)系。地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

(一)地球自轉(zhuǎn)的證明

天球的周日運(yùn)動(dòng)是有目共睹的，地心說認(rèn)為這是真運(yùn)動(dòng)，而日心說則認(rèn)為這是視運(yùn)動(dòng)——地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在天球上的反映。到底真是“天旋”

還是真的“地轉(zhuǎn)”？哥白尼在他的《天體運(yùn)行論》中未能提出地球自轉(zhuǎn)的直接證據(jù)。在其逝世后的300多年中，無數(shù)學(xué)者前赴后繼地為地球自轉(zhuǎn)尋找證據(jù)。其中最有說服力、最直觀的證據(jù)，是傅科擺的偏轉(zhuǎn)。1、1851年，法國物理學(xué)家傅科在巴黎保泰安教堂，用一個(gè)特殊的單擺讓在場的觀眾親眼看到地球在自轉(zhuǎn)，從而巧妙地證明了地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。后人為了紀(jì)念他，把這種特殊的單擺叫做“傅科擺”。2、傅科擺的特殊結(jié)構(gòu)，都是為了使擺動(dòng)平面不受地球自轉(zhuǎn)牽連，以及盡可能延長擺動(dòng)維持時(shí)間而設(shè)定的：A、傅科擺須有一個(gè)密度大的有足夠重量的金屬擺錘（傅科當(dāng)年用了一個(gè)28kg金屬錘），以增大慣性并可儲(chǔ)備足夠的擺動(dòng)機(jī)械能；B、傅科擺還須有一個(gè)盡可能長的擺臂（傅科當(dāng)年用了一根67m長的鋼絲懸掛擺錘），使擺周期延長——降低擺錘運(yùn)動(dòng)速度，以減小其在空氣中運(yùn)動(dòng)的阻力；C、傅科擺結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵一環(huán)是鋼絲末端的特殊懸掛裝置——萬向節(jié)，正是這個(gè)萬向節(jié)使得擺動(dòng)平面能夠超然于地球自轉(zhuǎn)。這樣有了一個(gè)能擺脫地球自轉(zhuǎn)牽連，并能長時(shí)間作慣性擺動(dòng)的傅科擺，人們就可以耐心地觀察地球極為緩慢的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。D、當(dāng)傅科擺起擺若干時(shí)間后，在北半球人們會(huì)發(fā)現(xiàn)擺動(dòng)平面發(fā)生順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)(圖2.24)，而在南半球擺動(dòng)平面則發(fā)生逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)。E、傅科擺的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解釋：假設(shè)當(dāng)傅科擺起擺時(shí)，擺動(dòng)平面與南北方向(或東西方向)重合。經(jīng)過若干時(shí)間后，由于地球的自轉(zhuǎn)，導(dǎo)致該地的南北方向線(或東西方向線)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但因擺錘運(yùn)動(dòng)的慣性和擺動(dòng)平面不受地球自轉(zhuǎn)的牽連，故南北方向線(或東西方向線)相對(duì)擺面發(fā)生了偏離。F、擺動(dòng)平面的偏轉(zhuǎn)角速度ω是與緯度的正弦成正比的，即：ω＝15osinφ/h證明：如圖2.25所示，設(shè)傅科擺在A地起擺時(shí)，擺動(dòng)平面與A地經(jīng)線的切線(AC)重合，經(jīng)若干時(shí)間(t)后，因地球自轉(zhuǎn)，傅科擺隨地球自轉(zhuǎn)到達(dá)空間B點(diǎn)，這時(shí)原經(jīng)線的切線(AC)方向在空間的指向也發(fā)生了變化，即變?yōu)锽C方向(與AC方向的夾角為θ)。但因擺動(dòng)平面不受地球自轉(zhuǎn)牽連及其保持運(yùn)動(dòng)慣性之故，其空間方向保持不變，即BC’方向(與AC方向平行)。這樣，擺動(dòng)平面BC’就與B點(diǎn)經(jīng)線的切線方向產(chǎn)生了偏角(θ)，于是：θ角用弧度表示有：θ＝AB弧/AC時(shí)角t用弧度表示有：t＝AB弧/AO則擺面偏轉(zhuǎn)的角速度ω應(yīng)為：ω=θ/t=

（AB弧/AC）/

（AB弧/AO）=

AO/AC=sinφ若將θ化為角度，t化為時(shí)間，則有：ω＝（θ×360o/2π）/（t×24h/2π）＝sinφ（15o/h）即：ω＝15osinφ/h

ω>0時(shí)，表示擺面順時(shí)針偏轉(zhuǎn)；ω<0時(shí)，表示擺面逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)；緯度φ的取值為北正南負(fù)。從式中可知：①當(dāng)φ＝土90o時(shí)，ω＝土15o/h，即在極點(diǎn)擺面偏轉(zhuǎn)角速度最大；②當(dāng)φ＝0o，ω＝0，即在赤道擺面無偏轉(zhuǎn)；③北半球φ>0，ω>0，擺面順時(shí)針偏轉(zhuǎn)；南半球φ<0，ω<0，擺面逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)。(二)地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律

1．地球自轉(zhuǎn)的方向（1）地球的東西方向是以地球的自轉(zhuǎn)方向來確定的，因此正確認(rèn)識(shí)地球的自轉(zhuǎn)方向是十分必要的。（2）地球的自轉(zhuǎn)方向，可以通過右手法則認(rèn)記：設(shè)想右手握住地軸，大拇指豎直指向北極星，四手指的方向則代表地球的自轉(zhuǎn)方向。（3）事實(shí)上，無論是地球上的東西方向或是天球上的東西方向都是從地球的自轉(zhuǎn)方向引伸出來的：人們把順地球自轉(zhuǎn)的方向定義為——自西向東方向，把逆地球自轉(zhuǎn)的方向定義為——自東向西方向。（4）由于天球的視運(yùn)動(dòng)方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相反，因此日月星辰周日視運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樽詵|向西方向。（5）通過右手法則我們不難判定：在北極上空看地球自轉(zhuǎn)，是逆時(shí)針方向的；而在南極上空看地球自轉(zhuǎn)，則是順時(shí)針方向的。

2．地球自轉(zhuǎn)的周期

地球的自轉(zhuǎn)周期統(tǒng)稱為1日。然而，考察地球的自轉(zhuǎn)周期時(shí)，在天球上選擇不同的參考點(diǎn)，就有不同的自轉(zhuǎn)周期，它們分別是：恒星日、太陽日和太陰日。（1）恒星日

恒星日是以天球上的某恒星（或春分點(diǎn)）作參考點(diǎn)。恒星日是指：某地經(jīng)線連續(xù)兩次通過同一恒星（或春分點(diǎn)）與地心連線的時(shí)間間隔。時(shí)間為23h56m4s，這是地球自轉(zhuǎn)的真正周期，也就是地球恰好自轉(zhuǎn)360o所用的時(shí)間。如果把地球自轉(zhuǎn)速度極為微小的變化忽略的話，恒星日是常量。（2）太陽日太陽日是以太陽的視圓面中心作參考點(diǎn)。太陽日是指：日地中心連線連續(xù)兩次與某地經(jīng)線相交的時(shí)間間隔。太陽日的平均日長為24h，是地球晝夜更替的周期。太陽日之所以比恒星日平均長3m56s，是由于地球的公轉(zhuǎn)使日地連線向東偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的。如圖2.26所示，當(dāng)A地完成360o自轉(zhuǎn)（一個(gè)恒星日）后，日地連線已經(jīng)東偏一個(gè)角度，待A地經(jīng)線再度趕上日地連線與之相交時(shí)，地球平均多轉(zhuǎn)59’。也就是說一個(gè)太陽日，地球平均自轉(zhuǎn)360o59’。因地球公轉(zhuǎn)的角速度是不均勻的，故太陽日不是常量。1月初，地球在近日點(diǎn)，公轉(zhuǎn)角速度大（每日公轉(zhuǎn)61’），太陽日較長，為24h十8s

（地球自轉(zhuǎn)361o0l'）；7月初，地球在遠(yuǎn)日點(diǎn)，公轉(zhuǎn)角速度小（每日公轉(zhuǎn)57’），太陽日較短，為24h-8s

（地球自轉(zhuǎn)360o57'）。（3）太陰日

以月球中心作參考點(diǎn)測定的地球自轉(zhuǎn)周期，叫太陰日。太陰日是指：月地中心連線連續(xù)兩次通過某地經(jīng)線的時(shí)間間隔。太陰日平均值為24h50m，這是潮汐日變化的理論周期。太陰日長于恒星日，是由于月球繞地球公轉(zhuǎn)使月地連線東偏所致。一個(gè)太陰日，地球平均自轉(zhuǎn)373o38'，比恒星日多轉(zhuǎn)13o38'

(圖2.26)。同樣，因月球軌道為橢圓，其公轉(zhuǎn)角速度也是不均勻的，故太陰日為變量。

3．地球自轉(zhuǎn)的速度（1）地球自轉(zhuǎn)的角速度

地球自轉(zhuǎn)可視為剛體自轉(zhuǎn)，在無外力作用的情況下，剛體的自轉(zhuǎn)必為定軸等角速度自轉(zhuǎn)。由此可知：地球自轉(zhuǎn)的角速度是均勻的，既不隨緯度而變化，又不隨高度而變化，是全球一致的。地球自轉(zhuǎn)的角速度(ω⊕)可以用地球自轉(zhuǎn)一周實(shí)際轉(zhuǎn)過的角度與其對(duì)應(yīng)的周期之比導(dǎo)出，即：ω⊕＝360o／恒星日＝360o59'／太陽日＝15o.041／h或：

ω⊕＝2π／恒星日＝2π／86164s＝7.2921235×10-5rad／s在精度要求不高時(shí)，為了方便記憶，角速度約為ω⊕=15o／h（2）地球自轉(zhuǎn)的線速度[提問]為什么順地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射人造衛(wèi)星，可以大大減少發(fā)射能量，降低發(fā)射成本?地球自轉(zhuǎn)的線速度，是隨緯度和高度的變化而不同的。這是由于各地點(diǎn)緯度、高度不同，其繞地軸旋轉(zhuǎn)的半徑不同所致。如圖2.27所示，假設(shè)地球?yàn)檎蝮w，A地的緯度為φ，海拔為h，該地繞地軸旋轉(zhuǎn)的半徑為r，有：r＝(R十h)cosφ則A地自轉(zhuǎn)的線速度為：Vφ＝2πr/T(T為恒星日)即：

Vφ＝2π(R+h)cosφ/T因?yàn)?/p>

ω⊕＝2π/T所以Vφ=ω⊕(R+h)cosφ從公式可知，緯度越低，自轉(zhuǎn)線速度越大。在赤道海平面上的自轉(zhuǎn)線速度已超過音速，達(dá)到465m／s。（三）地球自轉(zhuǎn)的地理效應(yīng)

1．天球的周日運(yùn)動(dòng)（1）天球的周日運(yùn)動(dòng)是地球自轉(zhuǎn)的反映。人們把天球上的日月星辰自東向西的系統(tǒng)性視運(yùn)動(dòng)叫做天球的周日運(yùn)動(dòng)?！疤煨敝皇羌傧螅瑢?shí)質(zhì)就是“地轉(zhuǎn)”，而現(xiàn)象與本質(zhì)卻有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖2.28）。1)天球周日運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸(天軸)——是地軸的無限延長：天軸與天球的兩交點(diǎn)——北天極(P)與南天極(P')是地球兩極在天上的投影。2)天球周日運(yùn)動(dòng)的方向——是地球自轉(zhuǎn)方向的反映：正是由于地球自西向東的自轉(zhuǎn)，才導(dǎo)致天球相對(duì)地球發(fā)生自東向西的周日視運(yùn)動(dòng)。3)天球周日運(yùn)動(dòng)的周期——是地球自轉(zhuǎn)周期的反映：恒星周日運(yùn)動(dòng)的周期就是恒星日——它是地球自轉(zhuǎn)的真正周期；太陽周日運(yùn)動(dòng)的周期就是太陽日——地球晝夜更替的周期。恒星周日運(yùn)動(dòng)的角速度的大小，反映了地球自轉(zhuǎn)角速度的大小，地球自轉(zhuǎn)角速度的變化，是通過精密測量恒星周日運(yùn)動(dòng)的角速度的天文手段確認(rèn)的。(2)不同緯度的天體的周日運(yùn)動(dòng)1）我們觀察天體出沒升降的狀況都是相對(duì)于當(dāng)?shù)氐牡仄矫娑缘?。人們把地平面無限擴(kuò)大與天球相交的大圓，稱為地平圈。[提問]為什么在不同緯度我們看到天體周日運(yùn)動(dòng)的狀況就不同?因?yàn)樘祗w周日視運(yùn)動(dòng)的軌跡(即周日圈)與地平圈的相對(duì)關(guān)系，就是我們觀察到天體周日運(yùn)動(dòng)的狀況。周日圈總是平行于天赤道(即地球赤道平面無限擴(kuò)大與天球相交的大圓)，在不同緯度，地平圈與天赤道的交角不同，所以看到天體周日運(yùn)動(dòng)的狀況就不同(圖2.29)。2）在極點(diǎn)，地平圈與天赤道重合，天軸與地平圈垂直。天體的周日圈與地平圈(天赤道)平行，處在地平圈以上的天體，永不下落，稱為恒顯星；在地平圈之下的天體，永不可見，稱為恒隱星(圖2.29A)。在赤道上，天軸與地平圈重合，周日圈垂直于地平圈。天體從東方垂直升起向西方垂直落下，全部星體都有出沒現(xiàn)象稱為出沒星(圖2.29B)。在其他緯度地區(qū)(圖2.29C)天軸及周日圈均與地平圈斜交。僅有兩個(gè)周日圈與地平圈相切，其中—個(gè)在地平圈之上，另一個(gè)在地平圈之下，在這兩個(gè)周日圈以內(nèi)的(即球冠上的)星體，分別為恒顯星和恒隱星；在這兩個(gè)周日圈之間的(即球臺(tái)上的)星體均為出沒星。

2、晝夜的交替（1）概念：地球是不透明的，在太陽的照射下，向著太陽的半球，處于白晝狀態(tài)，稱晝半球；背著太陽的半球，處于黑夜?fàn)顟B(tài)，稱夜半球。晝半球和夜半球的分界線稱為晨昏線(圖2.30)。

（2）原因：由于地球不停地自西向東旋轉(zhuǎn)，使得晝夜半球和晨昏線也不斷自東向西移動(dòng)，這樣就形成了晝夜的交替。（3）意義：有了晝夜的更替，使太陽可以均勻加熱地球，創(chuàng)造了較好的生存環(huán)境，也使地球上的一切生命活動(dòng)和各種物理化學(xué)過程，都具有明顯的晝夜變化。3、地球坐標(biāo)的確定地球表面地理坐標(biāo)的確定，是以地球自轉(zhuǎn)特性為依據(jù)的。在地球表面自轉(zhuǎn)線速度最大的各點(diǎn)連成的大圓就是赤道，而線速度為零的兩點(diǎn)則是地球的南、北極點(diǎn)；在地球內(nèi)部自轉(zhuǎn)線速度為零的各點(diǎn)連成的直線就是地軸。兩極和赤道構(gòu)成了地理坐標(biāo)的基本點(diǎn)和基本圈。在此基礎(chǔ)上，就可以確定地表的經(jīng)緯線，從而建立地理坐標(biāo)系統(tǒng)。(1)經(jīng)緯線與地球上的方向

通過地球南北兩極(N，S)的大圓，叫經(jīng)圈；被極點(diǎn)分割的經(jīng)圈半圓，叫經(jīng)線，又稱子午線。其中通過英國格林尼治天文臺(tái)舊址的經(jīng)線叫本初子午線(補(bǔ)圖2-34)，它是經(jīng)度的起算平面(補(bǔ)圖2-35)。所謂緯線就是與地軸垂直的平面與地球相交的圓。所有緯線均與赤道平行。經(jīng)線是地球上的南北方向線——沿經(jīng)線指向北極(N)為正北方向，指向南極(S)為正南方向。南北方向是有限方向：北極點(diǎn)是北向的終極點(diǎn)，于是站在北極點(diǎn)上面向任何方向均為南方；南極點(diǎn)是南向的終極點(diǎn)，在此處面向任何方向均為北方。緯線是地球上的東西方向線——沿緯線順地球自轉(zhuǎn)方向?yàn)檎龞|方向，逆地球自轉(zhuǎn)方向則為正西方向，東西方向是無限方向。但為了避免混亂，在同一緯線上的兩點(diǎn)(如：圖2.31的A，B兩點(diǎn))相對(duì)的東西方向是以劣弧來確定的。即A點(diǎn)位于B點(diǎn)的東方，B點(diǎn)則為于A點(diǎn)的西方。(2)地理坐標(biāo)的經(jīng)緯度地球上的所有經(jīng)緯線都是垂直正交的，于是地表上的任意點(diǎn)都可以由兩條正交的經(jīng)緯線確定（如圖2.31的A點(diǎn)），而這兩條經(jīng)緯線的經(jīng)緯度就是交點(diǎn)的經(jīng)緯度。經(jīng)度是指某地的經(jīng)線平面與本初子午面的夾角。經(jīng)度是以本初子午面作起算平面的，向東量度0o-180o為東經(jīng)，向西量度0o-180o為西經(jīng)，經(jīng)度的記號(hào)為λ（圖2.31）。國際通用的經(jīng)度表示方法是用E代表東經(jīng)，用W代表西經(jīng)。如東經(jīng)120o35’，記作：120o35’E。東西經(jīng)180o是同一條經(jīng)線，它與本初子午線共一個(gè)經(jīng)圈，但習(xí)慣上不以該經(jīng)圈劃分東西半球。為了照顧歐洲和非洲大陸的完整性，地圖上是以20oW與160oE這兩條經(jīng)線劃分東西半球的(補(bǔ)圖2-36)。緯度是指過某地(如圖2.31中的A地)的鉛垂線與赤道平面的夾角。如果在精度要求不高的情況下，把地球當(dāng)作正球體，某地的緯度就是該地的球半徑與赤道面的夾角。赤道面是緯度的起算平面，自該面向北量度0o-90o為北緯，向南量度0o-90o為南緯，緯度的記號(hào)為φ。國際通用的緯度表示方法是：用N表示北緯，用S表示南緯，如北緯23o30’記作：23o30’N。

(3)地球上的距離1)常用的距離單位海里(nmile)——人們將地球上1角分大圓弧的長度定義為1nmile，即地球上每度大圓弧為60nmile。船在海上航行的速度以“節(jié)”表示，1節(jié)=1nmile／h。公里（Km）——法國人把地球上大圓弧周長的四萬分之一定義為1km，中國人使用的華里則為公里長度的二分之一。每度大圓弧之長=40000km/360o＝111.11km/l。因1o大圓弧=60nmile=111.11km，故1nmile=1.85km，或1km=0.54nmile。2)地球上兩點(diǎn)距離公式地球面上兩點(diǎn)之間的距離以大圓弧為最短。如果已知A地的地理坐標(biāo)為(φA，λA)，B地的坐標(biāo)為(φB，λB)，則兩地距離(AB大圓弧的度數(shù))可用以下公式求得：cosAB大圓?。絪inφAsinφB+cosφAcosφBcos(λB-λA)式中：φ北緯取正，南緯取負(fù)；λ東經(jīng)取正，西經(jīng)取負(fù)。

4．水平運(yùn)動(dòng)物體的偏轉(zhuǎn)（1）地球自轉(zhuǎn)，還導(dǎo)致地球上作任意方向水平運(yùn)動(dòng)的物體，都會(huì)與其運(yùn)動(dòng)的最初方向發(fā)生偏離。若以運(yùn)動(dòng)物體前進(jìn)方向?yàn)闇?zhǔn)，北半球水平運(yùn)動(dòng)物體偏向右方，南半球偏向左方。（2）造成地表水平運(yùn)動(dòng)物體方向偏轉(zhuǎn)的原因，是由于物體都具有慣性，力圖保持自己的速率和方向。如上所述，地球上的水平方向，都是以經(jīng)線和緯線為準(zhǔn)的，經(jīng)線的方向就是南北方向，緯線的方向就是東西方向。但是由于地球自轉(zhuǎn)，作為南北和東西方向標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)線和緯線，都隨地球自轉(zhuǎn)而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。于是，真正保持不變方向的物體的水平運(yùn)動(dòng)，如果用地球上的方向來表示，倒是相對(duì)地發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。（3）地球自轉(zhuǎn)的方向是自西向東，在北半球看起來是逆時(shí)針方向，即自右向左轉(zhuǎn)動(dòng)；在南半球看起來是順時(shí)針方向，即自左向右轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，北半球的經(jīng)線和緯線都在向左偏轉(zhuǎn)；以至那里的水平運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)地發(fā)生向右偏轉(zhuǎn)；南半球的經(jīng)線和緯線都在向右偏轉(zhuǎn)，以致那里的水平方向相對(duì)地發(fā)生向左偏轉(zhuǎn)(圖2.32)。（4）法國數(shù)學(xué)家科里奧利（1792-1843）研究確認(rèn)，在地球表面運(yùn)動(dòng)的物體也要受到一種慣性力的作用。后人將之稱為科里奧利力，簡稱科氏力。地表水平運(yùn)動(dòng)物體的方向偏轉(zhuǎn)，是受科氏力水平分力作用的結(jié)果，這個(gè)水平分力叫做地轉(zhuǎn)偏向力(A)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：A=2mvωsinφ式中:m為物體的質(zhì)量;v為物體的運(yùn)動(dòng)速度；ω為地球自轉(zhuǎn)的角速度；φ為運(yùn)動(dòng)物體所在的緯度。地轉(zhuǎn)偏向力的存在，對(duì)許多自然地理現(xiàn)象產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（一）天球坐標(biāo)1．天球的概念天球是以觀測者為中心，任意遠(yuǎn)為半徑的假想球面。由于天球半徑是任意的，于是球心可根據(jù)觀測需要而選定，通常以地面觀測者所在位置作為球心。為了便于研究問題，有時(shí)需將球心取在地球中心或太陽中心，這樣的天球，分別稱為地心天球或日心天球。2、天球的基本點(diǎn)和圈(1)天頂和地平圈。如圖2.33所示，過天球中心，垂直于觀測者鉛垂線的平面，與天球相交的大圓，叫做地平圈SWNE。鉛垂線向上和向下延長，與天球的交點(diǎn)，分別叫做天頂(Z)和天底(Z’)。地平圈把天球分成可見天球和不可見天球。

(2)天極和天赤道。天軸(地軸的延長線)與天球的交點(diǎn)，叫做天極，與地球北極正對(duì)的為北天極(P)，與地球南極正對(duì)的是南天極(P')。通過天球中心與天軸垂直的平面和天球相交的大圓，叫做天赤道QWQ’E(圖2.33)。天赤道把天球分成南、北兩半球。顯然，天赤道平面同地球的赤道平面或者重合(地心天球)或者平行(日心天球)。(3)天子午圈和四方點(diǎn)。通過天頂、天底和天極的大圓，叫做天子午圈(圖2.33)。它被P，P'分成兩半，天頂所在的一半，叫做午圈，天底所在的一半叫做子圈。天子午圈與地平圈相交于北(N)、南(S)兩點(diǎn)，其中北點(diǎn)靠近北天極，南點(diǎn)靠近南天極；天赤道與地平圈相交于東(E)、西(W)兩點(diǎn)。東、南、西、北點(diǎn)代表當(dāng)?shù)氐臇|南西北四個(gè)方向，叫做四方點(diǎn)。天子午圈與天赤道相交于Q(上點(diǎn))和Q’(下點(diǎn))，它們分別位于可見天球和不可見天球。天體過天子午圈的瞬間叫中天，其中過午圈的瞬間為上中天，過子圈的瞬間為下中天。(4)黃道和春分點(diǎn)。如圖2.34，地球的軌道平面無限擴(kuò)大與天球相交的大圓，叫做黃道，是地球軌道的日心天球投影，它與天赤道有23°26’的交角。距黃道最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)叫做黃極，其中近北天極的叫北黃極(K)，近南天極的叫南黃極(K')。黃道與天赤道相交有兩個(gè)點(diǎn)，其中太陽自西向東作周年視運(yùn)動(dòng)時(shí)，從南半天球進(jìn)入北半天球時(shí)的交點(diǎn)，叫做春分點(diǎn)(r)，從北半天球進(jìn)入南半天球的交點(diǎn)叫做秋分點(diǎn)；在黃道上最北的點(diǎn)叫做夏至點(diǎn)，最南的叫冬至點(diǎn)(圖2.35)。3．天球坐標(biāo)系(1)地平坐標(biāo)系取地平圈為基本圈的天球坐標(biāo)系是地平坐標(biāo)系，天頂(Z)和天底(Z')是它的極。過天頂和天底的大圓是地平經(jīng)圈，有無數(shù)個(gè)，子午圈就是一個(gè)地平經(jīng)圈，它被Z和Z’平分為以北點(diǎn)為中心的午圈和以南點(diǎn)為中心的子圈。S點(diǎn)是地平經(jīng)圈的原點(diǎn)(圖2.36)。地平坐標(biāo)系的坐標(biāo)是方位(A)和高度(h)。方位是天體相對(duì)于午圈的方向和角距離，是過天體M的地平經(jīng)圈平面與午圈平面之間的夾角，即之<SOM'，從南點(diǎn)開始，向西順時(shí)針量度，從0°到360°。高度是天體M相對(duì)于地平圈的方向和角距離，即<MOM’，從地平圈開始，向天頂方向量度為正，向天底為負(fù)，從0°到90°。高度的余角為天頂距(Z)。由于天球的周日運(yùn)動(dòng)和地平坐標(biāo)系本身有明顯的地方性，因此同一天體的方位和高度隨時(shí)間而不同，隨地點(diǎn)而變化。第二赤道坐標(biāo)系：赤緯和赤經(jīng)(2)第一赤道坐標(biāo)系取天赤道為基本圈的天球坐標(biāo)系是赤道坐標(biāo)系，北天極(P)和南天極(P')是它的極。以上點(diǎn)(Q)為原點(diǎn)的赤道坐標(biāo)系，為第一赤道坐標(biāo)系，又稱時(shí)角坐標(biāo)系。過北天極和南天極的大圓是時(shí)圈，其中過Q，Q'的時(shí)圈為天子午圈，它被P，P'分為以Q為中點(diǎn)的午圈和Q'所在的子圈。時(shí)角坐標(biāo)系的坐標(biāo)是時(shí)角(t)和赤緯(δ)。時(shí)角是天體相對(duì)于午圈的方位和角距離，是過天體M的時(shí)圈平面與午圈平面之間的夾角，即<QOM'(圖2.37)，從Q(或午圈)開始，向西順時(shí)針量度，從0h到24h，或從0°到360°。赤緯是天體相對(duì)于天赤道的方向和角距離。是天體M與地心連線與天赤道平面之間的夾角，即<M'OM，從天赤道開始向北天極方向量度為正，向南天極為負(fù)，從0°到90°。由于時(shí)角以Q為起算點(diǎn)，午圈是因地而異的，故時(shí)角因地而變，在同一地點(diǎn)，由于地球自轉(zhuǎn)，天體的時(shí)角是與時(shí)間同步增長，因而常用于測定時(shí)間。(3)第二赤道坐標(biāo)系以春分點(diǎn)r為原點(diǎn)的赤道坐標(biāo)系，為第二赤道坐標(biāo)系。過P，P’的大圓是赤經(jīng)圈，其中過春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)的赤經(jīng)圈為二分圈，它被P，P’分成兩半，含春分點(diǎn)的一半叫春分圈。第二赤道坐標(biāo)系的坐標(biāo)是赤經(jīng)(α)和赤緯(δ)。赤經(jīng)是天體相對(duì)于春分圈的方向和角距離，是過天體的赤經(jīng)圈平面與春分圈平面之間的夾角，即rOM'(圖2.38)，從r(或春分圈)開始，向東逆時(shí)針量度。從0°到360°，或從0h到24h。赤緯的定義、量度等與時(shí)角坐標(biāo)系相同。由于天體的赤經(jīng)、赤緯較為穩(wěn)定，它不因觀測位置和天體的周日運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化，因此常用于編制星表、星圖。(4)黃道坐標(biāo)系取黃道為基本圈的天球坐標(biāo)系是黃道坐標(biāo)系，北黃極(K)和南黃極(K’)是它的極。過K，K’的大圓是黃經(jīng)圈。黃道坐標(biāo)系的坐標(biāo)是黃經(jīng)(λ)和黃緯(β)。黃經(jīng)是天體相對(duì)于春分點(diǎn)所在的黃經(jīng)圈的方向和角距離，是過天體M的黃經(jīng)圈與過春分點(diǎn)所在的黃經(jīng)圈的夾角，即之<rOM'(圖2.39)，從春分點(diǎn)開始，向東逆時(shí)針量度，從0°到360°。黃緯是天體相對(duì)于黃道的方向和角距離，即之<M'OM，從黃道開始向北黃極為正，向南黃極為負(fù)，從0°到90°。黃緯與黃經(jīng)不因時(shí)、因地而改變，常用于表示太陽系內(nèi)天體的位置。(二)地球公轉(zhuǎn)的證明1543年哥白尼在《天體運(yùn)行論》中，并沒有為地球的公轉(zhuǎn)提出直接的證據(jù)。此后天文學(xué)家在1837年用恒星的視差位移，雄辯地證明了地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(1)恒星的視差位移現(xiàn)象是指在地球上觀察近距離的恒星時(shí)，由于地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致該恒星相對(duì)天球背景發(fā)生視位移的現(xiàn)象(如圖2.40的A'B'位移)。地球在半年的空間位移(AB)雖然十分巨大(近3億km)，但相比之下，恒星的距離更為遙遠(yuǎn)(最近的比鄰星其距離為地球軌道半徑的27萬倍)，因此恒星的視差位移是極為微小的，難以觀察的。(2)恒星的周年視差是指地球軌道半徑(a)對(duì)于某恒星的最大張角叫該恒星的周年視差(即圖中的Л角)。在直角三角形MSA中：sinЛ

＝α/D式中D為星地距離，由于Л角很小，可用Л角的弧度值代表其正弦值，有：Л=α/D（弧度）因?yàn)椋?弧度＝206265"，將Л角的單位由弧度化為角秒得：Л"=206265α/D天文學(xué)上把206265α定義為一種長度單位，稱作秒差距(PC)，1秒差距＝3.26光年。即：206265α＝1秒差距(PC)＝3.26光年，故上式可寫為：D=1/Л"(PC)＝3.26/Л"(光年)從公式可知：如果恒星的距離用秒差距表示，恰好等于該恒星周年視差角秒值的倒數(shù)。1837年德國天文學(xué)家貝塞爾率先測出天鵝座61的周年視差值為0.3”(實(shí)為0.29")，次年12月便向世人宣布了他的測量結(jié)果，從而證實(shí)了地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(三)地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律

1、地球公轉(zhuǎn)的軌道

受地心說均輪偏心圓理論的影響，哥白尼認(rèn)為五大行星與地球，都是沿著各自的偏心圓軌道自西向東繞日公轉(zhuǎn)的。后來，開普勒發(fā)現(xiàn)火星的實(shí)測位置與偏心圓軌道的理論位置有8’的誤差，反復(fù)研究才認(rèn)定行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形的，而太陽則位于橢圓的其中一個(gè)焦點(diǎn)上。地球自西向東繞日公轉(zhuǎn)的橢圓軌道參數(shù)為：半長軸(a)——149597870km；半短軸(b)——14576980km；半焦距(c)———2500000km；偏心率(e)=c/a＝0.0167114；扁率(f)＝(a-b)/a＝0.00014。日地平均距離為1.496億km，在近日點(diǎn)(1月初)上，日地距為1.471億km，在遠(yuǎn)日點(diǎn)(7月初)上，日地距為1.521億km。受太陽系其他行星引力攝動(dòng)的影響，近日點(diǎn)(或遠(yuǎn)日點(diǎn))每年東移11"，因此地球過近日點(diǎn)(或遠(yuǎn)日點(diǎn))的日期，每57.47年推遲1天。地球的軌道平面與其赤道平面交角為：23°26’21”.448(歷元2000.0年)，此角反映在天球上，即為黃道面與天赤道面交角，簡稱黃赤交角。

2．地球公轉(zhuǎn)的周期地球繞日公轉(zhuǎn)的周期統(tǒng)稱為年。在天球上選擇不同的參考點(diǎn)就有不同的年：如恒星年、回歸年、食年等。它們對(duì)應(yīng)的參考點(diǎn)分別為：恒星、春分點(diǎn)、黃白交點(diǎn)。下面以日心天球討論地球公轉(zhuǎn)的周期。(l)恒星年恒星年是指地心連續(xù)兩次通過黃道同一恒星的時(shí)間間隔，年長為365.2564日。由于恒星參考點(diǎn)是天球上的固定點(diǎn)，因此恒星年是地球公轉(zhuǎn)的真正周期，地心在黃道上恰好轉(zhuǎn)過360°。(2)地軸進(jìn)動(dòng)與回歸年回歸年是指地心連續(xù)兩次通過春分點(diǎn)的時(shí)間間隔，年長為365.2422日?；貧w年之所以比恒星年短(它們之差古人稱為歲差)，是因?yàn)榇悍贮c(diǎn)每年沿黃道西退50.29"，使地球兩次與春分點(diǎn)會(huì)合實(shí)際只公轉(zhuǎn)了359°59'9.71"?；貧w年是季節(jié)更替的周期。春分點(diǎn)西移是地軸進(jìn)動(dòng)的后果之一。如圖2.41所示，地軸進(jìn)動(dòng)是指地軸自東向西繞黃軸作緩慢圓錐回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象(周期為25800年)。地球與所有的回旋體一樣，在無外加力矩作用的情況下(圖2.42)，其動(dòng)量矩(L)是守桓的，即動(dòng)量距的大小不變、指向(沿轉(zhuǎn)鈾方向滿足右手螺旋法則)不變。但有外力矩(M)作用的情況下，回旋體的動(dòng)量矩就不守恒，即外力距矢量的轉(zhuǎn)鈾方向的分量，將導(dǎo)致回旋體動(dòng)量矩大小改變(旋轉(zhuǎn)加速或減速)；外力矩矢量與轉(zhuǎn)軸垂直的分量(簡稱垂直分量)，則導(dǎo)致回旋體動(dòng)量矩方向的改變，使回旋體轉(zhuǎn)軸發(fā)生進(jìn)動(dòng)，而外力矩垂直分量的指向則為轉(zhuǎn)軸進(jìn)動(dòng)的方向(在判定轉(zhuǎn)軸進(jìn)動(dòng)方向時(shí)，必須將外力矩垂直分量平移到動(dòng)量矩矢量的箭首)。

由于黃赤交角(或白赤交角)的存在，日(月)對(duì)赤道隆起帶的差異吸引，導(dǎo)致對(duì)地球產(chǎn)生一個(gè)垂直地軸的外加力矩M，在圖2.42中，其方向垂直于紙面指向讀者，用?表示。在M的作用下，致使地球動(dòng)量矩L的指向繞黃軸發(fā)生自東向西的旋進(jìn)現(xiàn)象。地軸指向自東向西地改變，必然引起赤道平面的傾向發(fā)生自東向西的變化，進(jìn)而導(dǎo)致黃赤交點(diǎn)——春分點(diǎn)的西移。地軸進(jìn)動(dòng)的另一個(gè)直接后果就是北極星的變遷，而天極與春分點(diǎn)的改變，則導(dǎo)致恒星赤經(jīng)、赤緯的變化。(3)黃白交點(diǎn)西退與食年月球軌道平面無限擴(kuò)大與天球相交的大圓叫白道。白道與黃道的平均交角為5°09’，黃道與白道的交點(diǎn)叫黃白交點(diǎn)。地球連續(xù)兩次通過同一個(gè)黃白交點(diǎn)的時(shí)間間隔叫食年(年長為346.6200日)。食年比恒星年短18.6364日，是由于太陽對(duì)地、月的差異吸引產(chǎn)生的外加力矩，導(dǎo)致地月系的動(dòng)量矩的指向發(fā)生自東向西進(jìn)動(dòng)，致使黃白交點(diǎn)每年西退19.344°所致。

3．地球公轉(zhuǎn)的速度地日系統(tǒng)在無外力作用的情況下是一個(gè)保守系統(tǒng)。因此，地球在橢圓軌道繞日公轉(zhuǎn)時(shí)，是滿足機(jī)械能守恒定律。當(dāng)日地距離增大時(shí)，地球克服太陽引力做功——消耗地球動(dòng)能，增加系統(tǒng)位能；當(dāng)日地距離減小時(shí)，太陽引力對(duì)地球做功——增加地球動(dòng)能，消耗系統(tǒng)位能。于是地球在近日點(diǎn)時(shí)公轉(zhuǎn)線速度最大(30.3km/s)，角速度最大(61'10"/日)；地球在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)公轉(zhuǎn)線速度最小(29.3km/s)，角速度最小(57'10"/日)。地球公轉(zhuǎn)的平均線速度為29.78km/s，平均角速度為0.99°/日，亦即約59'/日；只有地球向徑單位時(shí)間掃過的面積速度始終不變。(四)地球公轉(zhuǎn)的地理效應(yīng)1．太陽的周年視運(yùn)動(dòng)古人根據(jù)黃道上夜半中星(在黃道上與太陽成180°的恒星，如圖2.43所示)自西向東的周年變化(M1→M2→M3)，推測太陽在黃道上的位置(S1→S2→S3)是自西向東移動(dòng)的，并且大致日行一度。事實(shí)上，太陽的周年視運(yùn)動(dòng)是地球公轉(zhuǎn)在天球上的反映：(1)太陽周年視運(yùn)動(dòng)的軌跡(黃道)。是地球軌道在日心天球上的投影，黃赤交角也正是地球軌道面與其赤道面夾角在天球上的反映。(2)太陽在黃道上的不同位置。是地球在軌道上不同位置的反映(圖2.43)，太陽視圓面最小時(shí)，表明地球恰她于遠(yuǎn)日點(diǎn)上；反之，則位于近日點(diǎn)上。(3)太陽周年視運(yùn)動(dòng)的方向(S1→S2→S3)。是地球公轉(zhuǎn)方向(E1→E2→E3)在天球上的反映，二者均為自西向東。(4)太陽周年視運(yùn)動(dòng)的角速度。

是地球公轉(zhuǎn)角速度在天球上的反映。在近日點(diǎn)附近，地球公轉(zhuǎn)角速度大，太陽周年視運(yùn)動(dòng)的角速度也大；反之，在遠(yuǎn)日點(diǎn)附近，二者角速度則變小。地球公轉(zhuǎn)的角速度，可以通過每天測定太陽的黃經(jīng)差導(dǎo)出(精確值，須用中星儀測定夜半中星的黃經(jīng)差導(dǎo)出)。(5)太陽周年視運(yùn)動(dòng)的周期。是地球公轉(zhuǎn)周期在天球上的反映。在地心天球上，日心連續(xù)兩次通過黃道上的同一恒星或春分點(diǎn)或同一個(gè)黃白交點(diǎn)的時(shí)間間隔，所對(duì)應(yīng)地球的公轉(zhuǎn)周期分別是：恒星年、回歸年和食年。2．四季的變化(1)太陽回歸運(yùn)動(dòng)與四季形成。由于黃赤交角的存在，太陽在天球上自西向東沿黃道的周年視運(yùn)動(dòng)，必然導(dǎo)致太陽在南、北半天球(δ＝±23°26')之間，以回歸年為周期作往返運(yùn)動(dòng)；與天球上太陽的南北運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的則是：地球上太陽直射點(diǎn)在回歸線之間(φ=±23°26')的南北往返運(yùn)動(dòng)；人們把這兩種南北向的往返運(yùn)動(dòng)，統(tǒng)稱太陽的回歸運(yùn)動(dòng)(圖2.35)。太陽的回歸運(yùn)動(dòng)是形成地球四季交替員根本的原因。本章所討論的四季性質(zhì)純屬天文四季。天文四季的形成，主要是由于地球上太陽直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起太陽高度以及晝夜長短兩大天文因素的周年變化所導(dǎo)致的。(2)正午太陽高度的周年變化。正午太陽高度表達(dá)式——定量說明太陽高度的緯度變化與季節(jié)變化。從圖2.44不難導(dǎo)出正午太陽高度(h)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為h=90°-(φ-δ。)(此式半球范圍適用)為使上式在全球全年都適用，則有：h＝90°-[φ-δ。]使用此式時(shí)應(yīng)注意：φ，δ。的取值均為北正南負(fù)。當(dāng)h>0時(shí)，表示太陽在地平之上；當(dāng)h<0時(shí)，表示太陽在地平之下。從公式可以推知正午太陽高度的緯度變化及季節(jié)變化有如下規(guī)律：1)

無論任何季節(jié)，在緯度φ等于太陽赤緯δ。處的正午太陽高度h為最大值(90°)，自該緯度向兩極方向降低。2)

在半球范圍內(nèi)同一時(shí)刻，任意兩地正午太陽高度之差等于這兩地的緯度之差。這一點(diǎn)，利用半球適用的正午太陽高度公式是很容易證明的：在A地，正午太陽高度為：hA=90°-(φA-δ。)(2.1)在B地，正午太陽高度為：hB＝90°-(φB-δ。)(2.2)兩式相減得：hA-hB=φB-φA

(3)晝夜長短的周年變化。晝夜長短的變化是產(chǎn)生季節(jié)變化的重要因素之一。晨昏線：是指晝夜半球的分界線。如果不考慮大氣的折射作用，把陽光當(dāng)作平行光的話，理想的晨昏線是一個(gè)大圓；而實(shí)際上陽光不是平行光，再加上大氣的折射作用，這樣實(shí)際的晨昏線是一個(gè)往夜半球平移了大約100km的小圓。晝弧和夜弧：晝夜長短是由晝弧、夜弧的長短決定的。在地球上所謂的晝弧是指處在晝半球的緯線弧段，夜弧則是處在夜半球的緯線弧段(圖2.45)。然而，在天球上(圖2.46)所謂的晝弧是指太陽的周日圈在地平上的弧段(ABC弧段)，夜弧則為太陽的周日圈在地平下的弧段(CDA弧段)。晝夜長短的緯度變化和季節(jié)變化有如下規(guī)律：1)當(dāng)太陽的赤緯δ。為正值時(shí)(春分→秋分)，越北晝?cè)介L，越南晝?cè)蕉?圖2.45)；當(dāng)太陽的赤緯δ。為負(fù)值時(shí)(秋分→春分)，越南晝?cè)介L，越北晝?cè)蕉獭?)

春秋二分，全球晝夜平分，無緯度變化(因?yàn)榇藭r(shí)δ。=0→cost=0，有t＝90°，即：2t＝180°＝12h，故全球晝夜平分)；冬夏二至，晝夜長短達(dá)到極值：夏至日，北半球晝最長，南半球晝最短；冬至日，南半球晝最長，北半球晝短。5)

晝長的年較差(一年中某地最長的白天與最短的白天的差值)，隨著[φ]的增大而增大。

6)任意緯度的晝長年平均值均為12h。(4)四季的劃分我國天文四季與西方的的差異：A、我國a、天文四季是以四立為季節(jié)的起點(diǎn)，以二分二至為季節(jié)的中點(diǎn)。因而，夏季是一年中白晝最長、正午太陽高度最大的季節(jié)；冬季是一年中白晝最短、正午太陽高度最小的季節(jié)；春秋二季的晝長與正午太陽高度均介乎于冬夏兩季之間。b、我國四季的天文特征甚為顯著。B、西方天文四季的劃分，更強(qiáng)調(diào)與氣候四季的對(duì)應(yīng)，以二分二至為季節(jié)的起點(diǎn)，四立為季節(jié)的中點(diǎn)。3．五帶的劃分(1)五帶的含義、性質(zhì)與意義。太陽回歸運(yùn)動(dòng)是地球五帶形成的最根本原因。天文五帶——是以太陽回歸運(yùn)動(dòng)這一天文現(xiàn)象反映在地球上的回歸線(太陽直射點(diǎn)南北移動(dòng)的緯度極限)與極圈(極晝極夜現(xiàn)象的緯度極限)作為劃分界限的，是整然劃一的。天文五帶的地學(xué)意義：它是所有自然地理要素緯度分帶的基本因素。

(2)五帶的劃分與特征（補(bǔ)表2-10）。五帶的劃分參見圖2.47。A、南北回歸線之間，有直射陽光，此處為熱帶；B、南、北極圈之內(nèi)，有極晝極夜現(xiàn)象，分別為南、北寒帶；C、南、北半球的極圈與回歸線之間，既無直射陽光又無極晝極夜現(xiàn)象，分別為南、北溫帶。三、時(shí)間與歷法(一)時(shí)

間1、時(shí)間概述(1)時(shí)間含義。時(shí)間是有時(shí)刻和時(shí)段兩重含義的。時(shí)刻——是指無限流逝時(shí)間中的某一瞬間，就像時(shí)間尺度上的刻度與標(biāo)記，用以確定事件發(fā)生的先后，如：年號(hào)、月號(hào)、日號(hào)、時(shí)、分、秒等。表示時(shí)間的遲早和先后.時(shí)段——是指任意兩時(shí)刻之間的間隔，用以衡量事件經(jīng)歷的長短，如：年數(shù)、月數(shù)、日數(shù)、時(shí)數(shù)、分?jǐn)?shù)、秒數(shù)等。表示時(shí)間的久暫和長短.(2)量時(shí)原則。時(shí)間是通過物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式來計(jì)量表達(dá)。但在選擇不同的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式，表達(dá)或計(jì)量時(shí)間的過程中，必須遵守的原則：被時(shí)間計(jì)量所考察的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)具有周期性、穩(wěn)定性和可測性——量時(shí)原則的“三性”。地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、月球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都符合量時(shí)原則的“三性”，分別以它們運(yùn)動(dòng)周期來計(jì)量時(shí)間，便產(chǎn)生了“年-月-日”的基本單位。然而，就同一種周期性運(yùn)動(dòng)，選擇不同的量時(shí)天體(參考點(diǎn))，其周期時(shí)值也不同，于是便產(chǎn)生了不同的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。下面就分別討論恒星時(shí)、真太陽時(shí)、平太陽時(shí)三種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。

2、恒星時(shí)（s）恒星時(shí)——以春分點(diǎn)作為量時(shí)天體計(jì)量的時(shí)間。恒星日——春分點(diǎn)連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔。一個(gè)恒星日分成24個(gè)恒星小時(shí)，一個(gè)恒星小時(shí)等于60個(gè)恒星分，一個(gè)恒星分等于60個(gè)恒星秒。3、真太陽時(shí)(m☉)真太陽——在天文學(xué)上，以太陽的視圓面中心表示。真太陽時(shí)（簡稱視時(shí)）——以真太陽作為量時(shí)天體所計(jì)量的時(shí)間。真太陽日——真太陽連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔。一個(gè)真太陽日分成24個(gè)真太陽小時(shí)，一個(gè)真太陽小時(shí)等于60個(gè)真太陽分，一個(gè)真太陽分等于60個(gè)真太陽秒。真太陽時(shí)是以真太陽上中天為零時(shí)，這樣，真太陽的時(shí)角(t☉)就是真太陽時(shí)(m☉)，由于黃赤交角的存在以及地球公轉(zhuǎn)角速度不均勻，造成真太陽日不等長，故真太陽時(shí)盡管與人類活動(dòng)密切相關(guān)，但不宜作為計(jì)量時(shí)間的單位。4、平太陽時(shí)(m)與真太陽時(shí)系統(tǒng)不同的平太陽時(shí)系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)間流逝均勻的系統(tǒng)。為了消除真太陽日不等長的影響，人為地引入一個(gè)假想的平太陽。平太陽——是指以真太陽的平均角速度，在天赤道上自西向東運(yùn)行的假想的參考點(diǎn)。平太陽時(shí)（簡稱平時(shí)）——以平太陽作為量時(shí)天體所計(jì)量的時(shí)間。平太陽日——平太陽連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔。1個(gè)平太陽日分成60個(gè)平太陽小時(shí)，1個(gè)平太陽小時(shí)等于60個(gè)平太陽分，1個(gè)平太陽分等于60個(gè)平太陽秒。日常生活中的鐘表，就是以此為單位。1925年以后，平時(shí)是以平太陽下中天作零時(shí)起算。平太陽是假設(shè)的無法直接測定，。

5、地方時(shí)和區(qū)時(shí)

(1)地方時(shí)與地方經(jīng)度1)地方時(shí)的概念地方時(shí)——以本地子午面作起算平面，根據(jù)任意量時(shí)天體所確定的時(shí)間。如量時(shí)天體分別為春分點(diǎn)、真太陽、平太陽所測量的地方時(shí)分別為地方恒星時(shí)、地方視時(shí)、地方平時(shí)。

2)地方時(shí)與地方經(jīng)度的關(guān)系在同一計(jì)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)