第三節(jié)地球運動

第三節(jié)地球的運動及其自然地理意義地球的自轉(zhuǎn)運動

地球的公轉(zhuǎn)運動一、地球的自轉(zhuǎn)運動

1.地球自轉(zhuǎn)的方向

自西向東

右手法則：設(shè)想用右手握住地軸，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。天球的視運動方向：自東向西在北極上空看地球自轉(zhuǎn)是逆時針方向，而南極上空是順時針方向地球的自轉(zhuǎn)方向

傅科擺實驗：2.地球自轉(zhuǎn)的周期地球的自轉(zhuǎn)周期為1日。選擇天球上不同的參考點，其可分為恒星日、太陽日和太陰日。

恒星日：以天球上某恒星（或春分點）為參考點，指某地經(jīng)線連續(xù)兩次通過同一恒星與地心連線的時間間隔，為23時56分4秒。地球自轉(zhuǎn)的真正周期，常量。

太陽日：以太陽的視圓面中心作參考點，指日地中心連線連續(xù)兩次與某地經(jīng)線相交的時間間隔，平均為24時。晝夜更替的周期。

太陰日：以月球中心作參考點，指月地中心連線連續(xù)兩次通過某地經(jīng)線的時間間隔，平均為24時50分。潮汐日變化的理論周期。3.地球的自轉(zhuǎn)速度

角速度：地球自轉(zhuǎn)一周實際轉(zhuǎn)過的角度與其對應(yīng)的周期之比，約為15°/h。角速度是均勻的，既不隨維度變化，又不隨高度變化，全球一致。

線速度：隨緯度和高度變化而不同，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，達到465m·s-1。地球自轉(zhuǎn)速度的變化：地球形成以來自轉(zhuǎn)速度在變慢

自轉(zhuǎn)變慢的原因：潮汐摩擦力，太陽活動、地球不斷膨脹。自轉(zhuǎn)速度在變慢的過程中也有變快的階段自轉(zhuǎn)變快的原因：地球上比重大物質(zhì)在重力作用下不斷向地心匯聚。

4．地球自轉(zhuǎn)對自然地理環(huán)境的影響晝夜更替地表水平運動的物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)地方時對自然地理環(huán)境演變的影響

⑴地球自轉(zhuǎn)決定晝夜更替，使地表各種過程具有晝夜節(jié)奏氣溫、濕度、風(fēng)、蒸發(fā)、和降水等氣候要素以及生物生長發(fā)育等自然地理現(xiàn)象和過程都產(chǎn)生晝夜的節(jié)律性變化。地球適中的自轉(zhuǎn)速度使地表熱量分配適中，從而使得許多過程不朝極端的方向發(fā)展。晝夜更替

⑵使地表水平運動的物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)

由于地球自轉(zhuǎn)，地球上所有水平運動的物體在北半球的運動方向都向右偏轉(zhuǎn)，在南半球向左偏轉(zhuǎn)。

地轉(zhuǎn)偏向力或科氏力（科里奧利力，因法國數(shù)學(xué)家科里奧利最早研究而得名）

科氏力對大氣運動、洋流及河流的運動等產(chǎn)生重要影響大氣環(huán)流：

大氣環(huán)流示意圖河流：黃河三角洲長江河口⑶地球自轉(zhuǎn)造成同一時刻、不同經(jīng)線上具有不同的地方時間

地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生天體的周日視運動，使不同經(jīng)度上的人們處于早、午、晚、夜等不同時間感受狀態(tài)。

⑷地球自轉(zhuǎn)運動的變化對自然地理環(huán)境演變的影響①地球自轉(zhuǎn)速度的變化對地球氣候有重要影響

對大氣環(huán)流的影響：彭公炳等（1983）研究發(fā)現(xiàn)，地球自轉(zhuǎn)速度加快時北半球全年W型（即緯向型，西方型）大氣環(huán)流日數(shù)減少，E型（東方型）年日數(shù)增多，自轉(zhuǎn)速度減慢時相反。對厄爾尼諾現(xiàn)象的影響：任振球（1990）研究發(fā)現(xiàn)，厄爾尼諾現(xiàn)象大都發(fā)生在地球自轉(zhuǎn)速度年變量隨時間變化曲線上連降兩年的時期。②地極變化對地球氣候的影響

地極的變化：

長尺度變化：大約3億年前，地球的南極在現(xiàn)在非洲的南端，而北極在夏威夷島附近。中期和短期變化：地極具有427天（即14個月）的變化周期（Chandler，1900）。

地極變化對地球氣候的影響：地極位置的變化，必然導(dǎo)致赤道和各個地方地理緯度的變化，并最終引起全球氣候及全球自然地理環(huán)境的變化。極移的海平面高度變化效應(yīng)具有多年變化，最大值達40mm，因而對全球海水和大氣環(huán)流將產(chǎn)生明顯變化。③地磁變化對自然地理環(huán)境的影響

還在探索中地磁反轉(zhuǎn)導(dǎo)致地球上某些海洋生物種類的滅絕；地磁場對地球高層大氣有一定控制作用；地磁反轉(zhuǎn)不足以引起全球氣候的巨大變化（Worn等，1971）。二、地球的公轉(zhuǎn)

㈠地球公轉(zhuǎn)的方向與軌道

公轉(zhuǎn)方向：自西向東。

公轉(zhuǎn)軌道：橢圓，接近正圓。遠日點日地距離1.521億km，近日點日地距離1.471億km，日地平均距離1.496億km。

地球公轉(zhuǎn)軌道示意圖黃赤交角：

黃道面：太陽視運動在天穹上移動的軌跡，叫做黃道，黃道所在的平面叫黃道面。黃道面與地球公轉(zhuǎn)軌道面重合。地球公轉(zhuǎn)軌道面與地軸的交角：66°34′

黃赤交角：黃道面與赤道面的交角23°26′。㈡地球公轉(zhuǎn)的周期

地球公轉(zhuǎn)的周期，通常用“年”來表示，可分為恒星年和回歸年。

恒星年：是指地球連續(xù)兩次經(jīng)過太陽和地球公轉(zhuǎn)軌道面上一顆恒星（通常是獅子星座的軒轅十四）的連線所需的時間，長度為365.2564日。地球公轉(zhuǎn)的真正周期。

回歸年：是指地球連續(xù)兩次通過春分點與太陽連線所需的時間，長度為365.2422日?；貧w年直接決定著一年的四季變化，與農(nóng)作物播種、生長、收獲有著比較固定的關(guān)系。㈢地球公轉(zhuǎn)的速度

地球公轉(zhuǎn)的速度遵循開普勒定律，即在相等單位時間內(nèi)，地球與太陽的連線在地球公轉(zhuǎn)軌道面上掃過的面積相等。其與日地距離的長短成反比。㈣地球公轉(zhuǎn)對自然地理環(huán)境的影響

季節(jié)的變化五帶的劃分長周期氣候的變化

⑴使地表各種自然地理現(xiàn)象和過程出現(xiàn)四季變化

地軸傾斜平移公轉(zhuǎn)致使太陽光線直射地球的位置在一年當(dāng)中出現(xiàn)周期性的變化（在南北回歸線之間移動），造成太陽高度和晝夜長短的季節(jié)性變化，致使南北半球各自所得太陽能差異巨大，從而使自然地理現(xiàn)象和過程出現(xiàn)春、夏、秋、冬的季節(jié)更替。

太陽高度（角）：太陽光線與地平面間的夾角。24節(jié)氣：

將黃道圈以15°為單位劃分所得24個弧度，每段15°為一個節(jié)氣。四季的劃分：

西方（天文學(xué)上）：以春分、夏至、秋分、冬至分別為春、夏、秋、冬四季的起點。我國：以立春、立夏、立秋、立冬分別為春、夏、秋、冬四季的起點。氣候統(tǒng)計上：3、4、5月為春季，6、7、8月夏季，9、10、11秋季，12、1、2月冬季。以溫度為標準：侯（5天為一侯）平均氣溫低于10℃為冬季，高于22℃為夏季，介于10℃和22℃之間為春季和秋季。⑵天文地帶的形成與劃分

天文地帶，是指地球上四季變化特點基本相同的地帶。根據(jù)地表有無太陽直射以及極晝、極夜現(xiàn)象，全球共分為“五帶”：熱帶、南溫帶、北溫帶、南寒帶、北寒帶。⑶對長周期氣候變遷的影響

近1*106年以來，地球冰期與間冰期的長周期氣候變化是地球軌道三參數(shù)（地球軌道偏心率、地軸傾斜度、歲差）周期性變化的結(jié)果。地球公轉(zhuǎn)軌道偏心率

變化：目前0.0167，變動范圍0.00-0.06，周期約10萬年。

影響：若偏心率變大，夏至日前后地球通過遠日點時，北半球有短而熱的夏季，長而冷的冬季，年內(nèi)溫差很大；若偏心率變小，則北半球冬夏半年長度幾乎相等，年內(nèi)溫差小。地軸傾斜度（即赤道面與黃道面的夾角）

變化：目前23°26′，變化范圍在21.8°-24.4°之間，周期4萬年。

影響：傾斜度的大小影響到高低緯之間、冬夏之間的熱量分配。如地軸傾斜度增加，高緯度地區(qū)的太陽輻射量增加，赤道地區(qū)相對減少，前者為主。傾斜度越大，地球高緯地區(qū)接受的太陽輻射量年內(nèi)差別就越大，出現(xiàn)冬天更冷、夏天更熱的現(xiàn)象，氣溫年較差增大。

歲差

歲差現(xiàn)象，是由于地軸的進動（地軸空間指向的周期性變化），使春分點沿黃道面向西緩慢移動造成的，其移動的速度為每年50.29″，周期約為2.6萬年。

影響：歲差的存在使地球通過春分點時得到的熱量狀況不同。歲差的現(xiàn)象也會引起長尺度地球氣候的變化，若夏至日通過近日點（與現(xiàn)在相反），則會出現(xiàn)夏熱冬寒的現(xiàn)象。

南斯拉夫科學(xué)家米蘭科維奇（M.Milankovitsch）綜合了三者對氣候的影響，很好的解釋了第四紀的4次大冰期及3次間冰期的出現(xiàn)，尤其是很好的解釋了最后一次冰期和5000年前后冰后期最溫暖氣候。

三、時間與歷法㈠時間

1.地方時

地方時，是指由于地球的自轉(zhuǎn)造成同一時刻不同經(jīng)線上具有不同的地方時間。

時差：經(jīng)度每差15°，地方時相差1小時；經(jīng)度相差360°，地方時相差24小時，即相差1天。

2.區(qū)時

全世界按統(tǒng)一標準劃分時區(qū)，世界各國按其所在時區(qū)，實行分區(qū)計時制度（區(qū)時制度）。每一時區(qū)采用一個統(tǒng)一的標準時間，稱為區(qū)時或標準時。（1884年國際子午線會議）

時區(qū)的劃分：

以本初子午線為基準東西經(jīng)度各7.5°為零時區(qū)，零時區(qū)向東向西每15°劃分一個時區(qū)，共劃分24個時區(qū)：東1區(qū)、東2區(qū)……東12區(qū)，西1區(qū)、西2區(qū)……西12區(qū)。

區(qū)時的確定（理論）：

以0°、15°以及15°的整數(shù)倍的經(jīng)線作為每個時區(qū)的標準時線，標準時線的地方平太陽時作為全時區(qū)統(tǒng)一的標準時間，成為“區(qū)時”或“標準時”。東12區(qū)和西12區(qū)各為半個時區(qū)，共同使用180°經(jīng)線的標準時間。

各國實際時間的確定：

以首都所在時區(qū)為國家的標準時間（大多）；以國內(nèi)行政區(qū)為界劃分時區(qū)（幅員大的國家）；有的采用半時區(qū)為標準時，有的比理論時區(qū)快1小時，甚至有的國家不依15°或7.5°的整數(shù)倍作標準時。

國際日期變更線：

180°經(jīng)線附近，除中間和南端沿180°經(jīng)線外，其它地方是一條折線。由東向西越過這條線，日期增加一天，由西向東越過這條線，日期減少一天。㈡歷法

歷法，是指根據(jù)日、月運行規(guī)律安排年、月、日的法則?，F(xiàn)今仍然使用的歷法種類包括：太陰歷、太陽歷、陰陽歷。

編歷原則：力求在盡可能短的協(xié)調(diào)周期（編歷的循環(huán)周期）內(nèi)，使歷年、歷月的平均日數(shù)，與日月的運動周期的精確日數(shù)相等或盡量接近。1．太陰歷根據(jù)月相變化規(guī)律制定的歷法，簡稱陰歷，又叫回歷。⑴歷月

依據(jù)：朔望月29.5306日，小月取29日，大月取30日；

協(xié)調(diào)周期：360個朔望月（即30個太陰年），協(xié)調(diào)周期內(nèi)應(yīng)安排的大月總數(shù)191個（360×0.5306），小月總數(shù)169個（360-191）；歷月的平均值為（191×30+169×29）/360=29.53055日，與朔望月周期十分接近。

大、小月安排：逢單大月，逢雙小月。⑵歷年

依據(jù)：回歸年與朔望月的比值365.2422/29.5306=12.3，取整定為12個朔望月/年。太陰年的精確日數(shù)應(yīng)該是12×29.5306=354.367，平年定為354日，閏年為355日。協(xié)調(diào)周期內(nèi)，閏年數(shù)11個（30×0.367），平年數(shù)19個（30-11）。太陽年的平均日數(shù)=（11×355+19×354）/30=354.366日。

置閏規(guī)律：①序號為2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、28的年份為閏年。②閏年的閏月安排在12月份的最后一天。因此，平年為6個大月，6個小月；閏年為5個小月，7個大月。⑶特征

歷月的日序與月相對應(yīng)，但歷年的月序卻與季節(jié)毫不相干。由于歷年比回歸年短11天，約17年出現(xiàn)一次寒暑倒置，冬夏移位，無法依次安排農(nóng)事活動。2．太陽歷

依據(jù)太陽回歸周期編制的歷法，簡稱陽歷，或叫公歷。⑴歷年

依據(jù)：回歸年365.2422日，平年定為365日，閏年366日。

協(xié)調(diào)周期：400個回歸年，其中應(yīng)安排閏年總數(shù)97個平年數(shù)303個。歷年的平均日數(shù)365.2425日。歷年的歲首定在冬至后的第10天。

置閏規(guī)律：①公元年號能被4整除的是閏年；②整百之年不能被400整除的不是閏年；③閏年之閏日安排在2月的最后一天。⑵歷月

依據(jù)：是回歸年與朔望月的比值12.3，取整后定為12個朔望月/年。歷月的平均日數(shù)365.2422/12=30.4368，大月定為31天，小月30天。

大、小月的安排：理論上應(yīng)是閏年6個大月，6個小月；平年為5個大月，7個小月。而事實上卻是7個大月（1,3,5,7,8,10,12），5個小月（2,4,6,9,11），其中2月平年28日，閏年29日。⑶特征歷年的月序與季節(jié)相對應(yīng)，但歷月的日序與月相卻不相干，是國際通用歷法。

3．陰陽歷

既依據(jù)月相周期，又協(xié)調(diào)太陽回歸周期所制定的歷法，又稱農(nóng)歷、舊歷或夏歷。⑴歷月

依據(jù)：朔望月29.5306