地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)省公開課金獎(jiǎng)全國賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

地球概論電子教案制作：阜陽師范學(xué)院

曾承

SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege1/64地球概論電子教案

第一章

地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)

第二章地球宇宙環(huán)境

第三章地球運(yùn)動(dòng)

第四章地球運(yùn)動(dòng)地理意義

第五章地球和月球

第六章地球結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)制作：曾承阜陽師院社會(huì)發(fā)展學(xué)院EssentialsofGlobeSchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege2/64使用說明本電子教案，是針對(duì)《地球概論》(金祖孟主編.北京：高等教育出版社，1997年第三版)而設(shè)計(jì)制作。《地球概論》是地球系統(tǒng)科學(xué)基本物理框架主要組成部分，是高等師范院校地理專業(yè)第一門基礎(chǔ)課。《地球概論》任務(wù)，首先在于為全部地理專業(yè)一系列課程提供關(guān)于地球系統(tǒng)科學(xué)基本知識(shí)，尤其是提供同太陽輻射能在地球表面上分布和改變以及與地球運(yùn)動(dòng)參數(shù)相關(guān)天文知識(shí)。因?yàn)樵S多學(xué)校都采取這本教材，該教材至今已經(jīng)歷八個(gè)印次。為了便于教學(xué)，我們基本上按照原教材體系，安排教學(xué)內(nèi)容。依然分為六章，即第一章——地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)，第二章——地球宇宙環(huán)境，第三章——地球運(yùn)動(dòng)，第四章——地球運(yùn)動(dòng)地理意義，第五章——地球和月球，第六章——地球結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege3/64第一章地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)第一節(jié)地理坐標(biāo)

101經(jīng)線和緯線一、地球上經(jīng)線和緯線地理定位需要二直線相交于一點(diǎn)；每地點(diǎn)都可看作是特定經(jīng)線和緯線交點(diǎn)。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege4/64經(jīng)線和緯線都是地球上圓大圓：同一球面上最大圓，其圓心即為球心；小圓：大圓以外圓。緯線(parallel)垂直于地軸平面同地球相割而成圓；緯線相互平行，大小不等;赤道(equator)：緯線中惟一大圓，將地球分為南北半球。地理坐標(biāo)系橫軸。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege5/64SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege經(jīng)線(meridian)經(jīng)過地軸平面同地球相割而成圓；經(jīng)線都是大圓（通常指它半圓），都在兩極相交，大小相同；本初子午線：經(jīng)過英國Greenwich(格林尼治)天文臺(tái)0°經(jīng)線（1884年確定）。地理坐標(biāo)系縱軸。6/64圖1-1經(jīng)線和緯線緯線平面垂直于地軸,經(jīng)線平面都經(jīng)過地軸

SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege7/64英國Greenwich天文臺(tái),現(xiàn)為天文博物館天文臺(tái)內(nèi)展出早期天文望遠(yuǎn)鏡、星象圖和天文鐘等SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege8/64經(jīng)過Greenwich天文臺(tái)內(nèi)古老

天文望遠(yuǎn)鏡觀察宇宙經(jīng)過Greenwich天文臺(tái)本初子午線(0°經(jīng)線)。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege9/64二、地球上方向和距離地球上方向通常指地平方向；南北方向（經(jīng)線方向），有限方向；東西方向（緯線方向），無限方向；理論上亦東亦西；實(shí)際上非東即西。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege10/64地球上方向經(jīng)線代表南北方向北：沿經(jīng)線指向北極南：沿經(jīng)線指向南極緯線代表東西方向東：順地球自轉(zhuǎn)方向西：逆地球自轉(zhuǎn)方向?oNSABC練習(xí)11/64地球上方向與地球自轉(zhuǎn)我國傳統(tǒng)上把正午太陽所在方向定為正南，而把日出日落方向視為東西方向；東西方向與地球自轉(zhuǎn)相聯(lián)絡(luò)；在用時(shí)針方向表述地球自轉(zhuǎn)方向時(shí)，必須明確觀察者是立足于哪個(gè)半球觀察地球自轉(zhuǎn)。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege12/64圖1-3十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示東西。圖1-2

地球自轉(zhuǎn)方向—向東。在北半球看，呈逆時(shí)針方向；在南半球看，呈順時(shí)針方向。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege13/6414圖1-6經(jīng)緯網(wǎng)極地俯視圖左圖，俯視北極；右圖，俯視南極14/64方向練習(xí)判斷下二圖中，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ各位于Ａ點(diǎn)什么方向？

NSB·A·C·D·E·A·B·C·D·E·15/64角距離與線距離簡(jiǎn)單換算關(guān)系海里：經(jīng)線1分弧長(zhǎng)；兩地間弧分?jǐn)?shù)=其長(zhǎng)度海里數(shù)，由此推出經(jīng)線全長(zhǎng)：60海里×180=10800海里；赤道周長(zhǎng)：60海里×360=21600海里。華里：經(jīng)線1度1/200SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege16/64Questions：Q1:1度經(jīng)線=__________公里；Q2:1海里=__________公里；Q3:1華里=__________公里；Q4：球面上任意兩點(diǎn)間最小距離？緯同經(jīng)不一樣：如北緯60度，東經(jīng)80度與北緯60度，東經(jīng)140度兩點(diǎn)間距離？經(jīng)同緯不一樣：如北緯60度，東經(jīng)80度與北緯30度，東經(jīng)80度兩點(diǎn)間距離？經(jīng)緯均不一樣：如北緯30度，東經(jīng)80度與北緯60度，東經(jīng)140度兩點(diǎn)間距離？SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege17/64經(jīng)度和緯度一、經(jīng)度和緯度是經(jīng)線和緯線“編號(hào)”，本身代表一個(gè)角度緯度：一地相對(duì)于赤道平面南北方向和角度緯度是一個(gè)線面角，即當(dāng)?shù)胤ň€與赤道平面交角；緯度在當(dāng)?shù)亟?jīng)線上度量，南北緯各分90度。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege18/64

經(jīng)度：當(dāng)?shù)刈游缑鏂|西方向和角距離經(jīng)度是兩面角，本初子午面為起始面；當(dāng)?shù)刈游缑鏋榻K面；經(jīng)度通常在赤道上度量，東西經(jīng)各分180度。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege19/64圖1-4經(jīng)度和緯度緯度是線面角，即當(dāng)?shù)胤ň€與赤道平面交角；經(jīng)度是兩面角，即當(dāng)?shù)刈游缑媾c本初子午面交角。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege20/64經(jīng)線都是大圓，緯度間隔大致相等：1°約折合111km。緯線是大小不等圓經(jīng)度間隔，隨緯度增高而減??；與緯度余弦成正比。Q：推導(dǎo)經(jīng)度間隔計(jì)算公式SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege21/64圖1-5經(jīng)線間隔隨緯度增大而減小SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege22/64經(jīng)（緯）度與經(jīng)（緯）線經(jīng)度和緯度用來區(qū)分不一樣經(jīng)線和緯線；經(jīng)線即等經(jīng)度線，緯線即等緯度線。二、地理坐標(biāo)一地經(jīng)度和緯度相結(jié)合，叫做該地地理坐標(biāo)SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege23/64同地理坐標(biāo)相聯(lián)絡(luò)有三個(gè)大圓赤道（橫軸）；本初子午線（縱軸）；當(dāng)?shù)刈游缇€。書寫按通例先緯度，后經(jīng)度；數(shù)字在先，符號(hào)在后。例：北京40oN,116oESchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege24/64三、地理坐標(biāo)概念用經(jīng)度和緯度來表示某地地理位置方法。?oNS書寫格式緯度在前，經(jīng)度在后數(shù)字在前，符號(hào)在后練習(xí)AA(40oN,120oE)25/64課堂練習(xí)如以經(jīng)過北京（1160E）經(jīng)線為本初子午線，那么，現(xiàn)在00經(jīng)線經(jīng)度將是多少？如以現(xiàn)在1200E經(jīng)線為本初子午線，那么，上海（1210E）經(jīng)度將是多少？亞洲大陸最北點(diǎn)緯度為77043′N，最南點(diǎn)緯度為1017′N，最東點(diǎn)經(jīng)度為169040′W，最西點(diǎn)經(jīng)度為26003′E。求亞洲大陸東西經(jīng)度跨距與南北緯度跨距各是多少？

26/64圖1-6在墨卡托投影圖上經(jīng)緯線。經(jīng)線相互平行，緯線間隔由赤道向兩極增大，以致格陵蘭島比南美洲還大。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege27/64第二節(jié)天球坐標(biāo)一、天球和天穹天球：以地心為球心半徑為任意假想球體，表示天體視運(yùn)動(dòng)輔助工具是整球和圓球；分地心天球和日心天球。天穹：地平以上半個(gè)天球是半球和扁球。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege28/64天穹：天球概念天球：人們所能直接看到地平以上半個(gè)球形天空。

以地心為球心，以無窮大為半徑假想球體。

天球上圈和點(diǎn)地平圈天頂天底29/64天球圖示30/64圖1-7天球示意圖天球半徑是任意,全部天體,不論多遠(yuǎn),都能夠在天球上有它們投影。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege31/6432赤勒川，陰山下，天似穹廬，籠蓋四野，天蒼蒼，野茫茫，風(fēng)吹草低見牛羊。圖1-8天穹既然地上有半個(gè)球，不難想象地下也應(yīng)有半個(gè)球，合成一個(gè)球體—天球。32/64天球視運(yùn)動(dòng)對(duì)于地球觀察者：天球圍繞我們以與地球自轉(zhuǎn)相反方向（向西），和相同周期（1日）旋轉(zhuǎn)；天球周日運(yùn)動(dòng)；周日圈：天體周日運(yùn)動(dòng)行經(jīng)路線，天體愈近天極周日圈愈小，反之亦然。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege33/6434圖1-10太陽周年運(yùn)動(dòng)34/64地球公轉(zhuǎn)軌道與黃道黃道：太陽在天球上作周年視運(yùn)動(dòng)路線。黃道35/64圖1-8太陽周年運(yùn)動(dòng)方向向東(與地球公轉(zhuǎn)方向相同),其視行路線被稱為黃道。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege136/64春：中天獅子太陽飛馬夏：天蝎中天太陽獵戶秋：飛馬中天太陽獅子冬：獵戶中天太陽天蝎圖1-9夜半中星隨季節(jié)改變這是地球公轉(zhuǎn)反應(yīng)。由夜半中星改變間接推出太陽周年運(yùn)動(dòng)。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege><^37/64太陽同時(shí)參加兩種相反運(yùn)動(dòng)：因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)而隨同整個(gè)天球運(yùn)動(dòng)，方向向西，日轉(zhuǎn)一周；因?yàn)榈厍蚬D(zhuǎn)而相對(duì)于恒星運(yùn)動(dòng)，方向向東，年巡天一周。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege38/6439春：中天獅子太陽飛馬夏：天蝎中天太陽獵戶秋：飛馬中天太陽獅子冬：獵戶中天太陽天蝎圖1-12夜半中星隨季節(jié)改變這是地球公轉(zhuǎn)反應(yīng)。由夜半中星改變間接推出太陽周年運(yùn)動(dòng)。><^39/64圖1-10天球視運(yùn)動(dòng)左：地球公轉(zhuǎn)和太陽周年運(yùn)動(dòng)，二者都向東。右：地球自轉(zhuǎn)和天球周日運(yùn)動(dòng)，前者向東，后者向西。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege40/64天球上圓和點(diǎn)圖1-11天球大圓交點(diǎn)和遠(yuǎn)距點(diǎn)左:地平圈與天赤道交點(diǎn)（東、西）和遠(yuǎn)距點(diǎn)(南、北、上、下)；右:黃道與天赤道交點(diǎn)（二分）和遠(yuǎn)距點(diǎn)（二至點(diǎn)和無名點(diǎn)）SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege秋分點(diǎn)春分點(diǎn)無名點(diǎn)無名點(diǎn)41/64三個(gè)基本大圓：地平圈，天赤道，黃道；大圓極點(diǎn)：地平圈兩極：天頂和天底；天赤道兩極：天北極和天南極；黃道兩極：黃北極和黃南極。大圓交點(diǎn)：天赤道交地平圈：東點(diǎn)和西點(diǎn)；黃道交天赤道：春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege42/64PP′天球上幾個(gè)圈和點(diǎn)天赤道春分點(diǎn)秋分點(diǎn)K′K夏至點(diǎn)冬至點(diǎn)概念天北極、天南極黃道概念黃北極、黃南極與天赤道交點(diǎn)與天赤道大距點(diǎn)地平圈天子午圈43/64大圓大距點(diǎn)：地平圈對(duì)于天赤道：南點(diǎn)和北點(diǎn)；天赤道對(duì)于地平圈：上點(diǎn)和下點(diǎn)；黃道對(duì)于天赤道：夏至點(diǎn)和冬至點(diǎn)；天赤道對(duì)于黃道：無名點(diǎn)。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege44/64天球上方向和距離方向：地球上方向延伸；東西方向：俯視，逆鐘向?yàn)闁|；距離：只有角距離。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege45/6446圖1-15天球上方向46/64圖1-12天球上距離圖1-13球面坐標(biāo)普通模式由基圈、始圈和終圈組成球面三角形SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege47/64二、天球坐標(biāo)球坐標(biāo)系普通模式以基圈、始圈和終圈組成一球面三角形；縱坐標(biāo)即緯度；橫坐標(biāo)即經(jīng)度。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege48/64球面坐標(biāo)模式?o基圈度量緯度起點(diǎn)，經(jīng)度也是度量它一段弧

輔圈垂直于基圈大圓

緯度球面上任一點(diǎn)相對(duì)于基圈方向和角距離經(jīng)度球面上任一點(diǎn)所在輔圈相對(duì)于始圈方向和角距離始圈：度量經(jīng)度起始面原點(diǎn)極極49/64兩大類天球坐標(biāo)系右旋坐標(biāo)系：與天球周日運(yùn)動(dòng)（地球自轉(zhuǎn)）聯(lián)絡(luò)，向西度量；左旋坐標(biāo)系：與太陽周年運(yùn)動(dòng)（地球公轉(zhuǎn)）聯(lián)絡(luò)，向東度量。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege50/64地平坐標(biāo)系用途：表示天體在天空中高度和方位；圓圈系統(tǒng)：地平圈，子午圈，卯酉圈；基本關(guān)鍵點(diǎn)：基圈：地平圈；原點(diǎn)：南點(diǎn)；始圈：午圈；緯度：高度；經(jīng)度：方位(0到360度，自南點(diǎn)向西沿地平圈度量）。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege51/64圖1-14地平坐標(biāo)系圓圈系統(tǒng)：地平圈上4個(gè)相距90°點(diǎn)：東、南、西、北點(diǎn)；得到子午圈（過南、北點(diǎn)）和卯酉圈（過東、西點(diǎn)）。圖1-15天體地平坐標(biāo)：高度和方位SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege52/64第一赤道坐標(biāo)系(也稱時(shí)角坐標(biāo)系)用途：用于時(shí)間度量；圓圈系統(tǒng)：天赤道，子午圈和六時(shí)圈；基本關(guān)鍵點(diǎn)：基圈：天赤道；原點(diǎn)：上點(diǎn)；始圈：午圈；緯度：赤緯；經(jīng)度：時(shí)角（經(jīng)圈改稱時(shí)圈）自上點(diǎn)沿天赤道向西度量（為使天體時(shí)角“與時(shí)俱增”）。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege53/64圖1-16(上)第一赤道坐標(biāo)系圓圈系統(tǒng)。天赤道上4個(gè)相距90°點(diǎn)：東、西、上、下點(diǎn)；得到子午圈和六時(shí)圈。圖1-17（下）天體第一赤道坐標(biāo)系：赤緯和時(shí)角SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege54/64第二赤道坐標(biāo)系用途：表示天體在天球上位置；圓圈系統(tǒng)：天赤道，二分圈和二至圈；基本關(guān)鍵點(diǎn)：基圈：天赤道；原點(diǎn)：春分點(diǎn)；始圈：春分圈；緯度：赤緯；經(jīng)度：赤經(jīng)，自天赤道向東度量（為使春分點(diǎn)沿天赤道向東度量，即當(dāng)初“恒星時(shí)”）。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege55/64圖1-18（下）第二赤道坐標(biāo)系圓圈系統(tǒng)。天赤道上4個(gè)相距90°點(diǎn)：二分點(diǎn)和二個(gè)無名點(diǎn)；得到二分圈和二至圈。

圖1-19（上）天體第二赤道坐標(biāo)系：赤緯和赤經(jīng)SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege56/64黃道坐標(biāo)系用途：表示日月行星位置及其運(yùn)動(dòng)；圓圈系統(tǒng)：黃道，無名圈（經(jīng)過春分點(diǎn)黃經(jīng)圈）和二至圈；基本關(guān)鍵點(diǎn)：基圈：黃道；原點(diǎn)：春分點(diǎn)；始圈：無名圈；緯度：黃緯；經(jīng)度：黃經(jīng)，自春分點(diǎn)沿黃道向東度量（為使太陽黃經(jīng)“與日俱增”）。SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege57/64圖1-20（上）黃道坐標(biāo)系圓圈系統(tǒng)。黃道上4個(gè)相距90°點(diǎn)：二分點(diǎn)和二至點(diǎn)；得到無名圈和二至圈。圖1-21（下）天體黃道坐標(biāo)系：黃緯和黃經(jīng)

SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege58/6459各種天球坐標(biāo)系區(qū)分地平坐標(biāo)系與第一赤道坐標(biāo)系第二赤道坐標(biāo)系與黃道坐標(biāo)系第一赤道坐標(biāo)系與第二赤道坐標(biāo)系59/64圖1-22仰極高度＝天頂赤緯＝當(dāng)?shù)鼐暥?/p>

地平座標(biāo)系和第一赤道坐標(biāo)系；

始圈相同（午圈）但基圈不一樣，因而高度不一樣于赤緯，方位不一樣于時(shí)角；

二者詳細(xì)差異與當(dāng)?shù)鼐暥认嚓P(guān)；

仰極高度表達(dá)地平系統(tǒng)與第一赤道向系統(tǒng)關(guān)系。

SchoolofSocialDevelopment,FuyangTeacher’sCollege60/6461圖1-27仰極高度＝當(dāng)?shù)鼐暥?1/64第二赤道坐標(biāo)系和黃道坐標(biāo)系：赤經(jīng)和黃經(jīng)都向東度量：有共同原點(diǎn)（春分點(diǎn)）。但第一赤道坐標(biāo)系以天赤道為基圈，春分圈為始圈；黃道坐標(biāo)系以黃道為基圈，以無名圈為始圈