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专题十自然地理第1讲地图与宇宙中的地球自查基础知识1．天体系统天体系统是宇宙运动特征的体现，是因相互吸引导致的、由相邻天体组成的绕转运动系统。不是所有的天体间都会相互吸引、相互绕转形成天体系统，如八大行星之间。2．太阳活动太阳大气发生的大规模运动通称为太阳活动。人类在地球上通过观察太阳光球层黑子的多少与色球层耀斑的多少，可以判定太阳活动的强弱。一般来说，两者增多则太阳活动强烈。通过统计，人们发现黑子和耀斑增多的间隔大约是11年，这说明太阳活动的周期大约是11年。3．地球自转和公转的特征自转公转轨道与绕转中心①轨道为赤道；②绕地轴旋转，地轴北端始终指向北极星附近，并与公转轨道面成66°34′夹角①轨道为黄道，是一个近似正圆的椭圆轨道；②太阳位于椭圆的一个焦点上方向自西向东，从北极上空看呈逆时针，从南极上空看呈顺时针自西向东，从北极上空看呈逆时针，从南极上空看呈顺时针周期恒星日：自转360°，23时56分4秒，是真正的周期太阳日：自转360°59′，24小时，是昼夜更替周期恒星年：公转360°，365日6时9分10秒，是真正的周期回归年：太阳直射点移动的周期，365日5时48分46秒，是日常所用周期速度角速度——除极点外，各地都相等，均为15°/小时线速度——赤道最大，越往两极越小，极点为0平均角速度——1°/日，平均线速度——30千米/秒近日点附近快，远日点附近慢地理意义①昼夜更替；②不同经度地方时不同；③水平运动物体的方向发生偏移；④使地球形成一个旋转椭球体①正午太阳高度的变化；②昼夜长短的变化；③四季更替；④五带的划分；⑤气压带和风带的季节移动4.太阳高度与正午太阳高度太阳高度：太阳高度角的简称，表示太阳光线与当地地平面的倾角，即看太阳的仰角。正午太阳高度：一天中太阳最高时的太阳高度，即当地正午时的太阳高度。任一瞬间，全球各地的昼夜状态，都可用太阳高度来表示。一天中，太阳高度从日出开始由0°增大，至正午时分达到最大；之后，又开始减小，直至日落时又变为0°；夜晚的太阳高度为负值。同一纬线同一天正午太阳高度相等。同一时刻，太阳高度由太阳直射点向南、北两侧递减。太阳直射点所在纬线上正午太阳高度最大，为90°。5．人为日界线两侧的特征位置时区经度时刻日期日期变更日界线西侧东十二区东经度相同早一天到此区加一天日界线东侧西十二区西经度相同晚一天到此区减一天6.两种日界线的特征比较人为日界线自然日界线界线180°经线，是固定不变的不固定，可以是任何一条经线钟点钟点不固定，从0点→24点钟点固定，0点或24点日期日界线的东侧，为旧的一天日界线的西侧，为旧的一天日界线的东侧，为新的一天日界线的西侧，为新的一天案例我国的黄河站(78°55′N,11°56′E)距离北极点有多远？研析计算：111km/1°×(90°－78°55′)≈1221km。重温基本原理1．距离计算(1)原理：纬度1°的经线长度约为111km；赤道上经度1°的纬线长度约为111km；任何纬线上，经度1°的间隔为111cosφkm(φ为该纬线度数)。(2)运用：首先确定两点间距离与经度还是纬度大致相当，然后确定相当于多少经度或纬度，结合上述原理进行计算。2．时间计算(1)地方时计算①计算公式某地地方时＝已知地方时±(经度差/15°×1时)某地地方时＝已知地方时±(4分钟/1°×经度差)式中加减号的选用条件：如果所求地方时的某地在已知地的东边，用加号；在已知地的西边，用减号。经度差的计算：两地在0°经线的同侧，则两地的经度数相减；两地在0°经线的两侧，则将两地的经度数相加。②计算地方时的步骤：确定两地的经度差；确定两地的地方时差；确定两地的东西方向；代入公式计算。案例当120°E地方时为12点时，60°W的地方时是多少？研析计算过程：确定经度差(120°＋60°＝180°)；确定两地的地方时差(180°÷15°＝12)；确定两地的东西方向(120°E位于60°W以东)；代入公式计算(12－180°/15°＝0)。(2)区时计算①计算公式某地区时＝已知地区时±(1小时×两地相隔时区数)式中加减号的选用条件：如果所求区时的某地在已知地的东边，用加号；在已知地的西边，用减号。时区差的计算：两时区同在东时区或西时区，则时区差为大数减去小数；如果一地在东时区，另一地在西时区，则时区差为两时区数相加。时区数的计算：所在地经度÷15°，若余数7.5，则商＋1为时区数；若余数7.5，则商为时区数。②计算区时的步骤：确定两地的时区；确定两地的时区数差；确定两地的东西方向；代入公式计算。案例某人乘坐的飞机于当地时间5月8日14时从北京起飞，此时纽约(74°W)的区时是多少？研析飞机起飞时东八区为14时，纽约的时区为西五区；两地时区差是8＋5＝13；东八区在西五区的东面；计算：14－(8＋5)＝1，即纽约的区时为1时。(3)日期计算①日期变化原因日界线(国际日期变更线)：由于东边的时间早于西边，且每隔15个经度就相差1小时，全球有360个经度，共24个小时。为消除日期上的差异，国际上规定以180°经线为日界线。子夜线：地方时为24时或0时的经线，是今天和昨天的自然分界线，是昼夜更替引起的。②注意的问题a．日界线两侧的东十二区和西十二区时刻相同，但日期不同，东十二区比西十二区早24个小时，即早1天。b．为了避免在一个国家或地区内使用两个日期，日界线并不完全与180°经线重合，而是绕过了一些岛屿和海峡。c．子夜线两侧的时刻相同，但日期不同，东侧的日期比西侧的日期早1天。d．子夜线是自然存在的，地方时为24时或0时。③两个日期所占比例的计算在地球上，日期的分界线共有两条：一是人为规定的国际日期变更线(180°经线)，简称日界线；另一条则是地方时为0时(或24时)的经线。当地球上只存在一个日期时，两条分界线重合。因为日界线是新的一天的起点，所以180°经线的地方时就等于新的一天已经转过的时间，也就是说，从180°经线向西到地方时为0时的经线之间的范围为新的一天，其余的就是旧的一天。因此，已知地球上某点的地方时，可以计算此刻今日与昨日的地区范围在地球上所占的比例。如果180°经线的地方时为12时，则此时在地球上今日与昨日的地区范围各占一半。假若直射经线不是180°而是120°E，那么可以推出180°经线地方时为16时，则地球上新的一天范围大于旧的一天的范围。研析根据题意知：120°E地方时是0时，此时，180°经线地方时为4时。(t＋1)日是新的一天，其所占范围相当于全球范围的1/6。规律：a.180°经线向西到地方时为0时的经线之间是新的一天的范围；b．若180°经线地方时为0时或24时，则全球属于同一天；c．若180°经线地方时为12时，则全球新旧日期各占一半；d．若180°经线地方时为n时，则全球新的一天的比例为n/24。案例若120°E刚好是t日和(t＋1)日的分界线，则(t＋1)日占全球的范围是________。3．地形图中的计算坡度计算：相对高度/水平距离。相对高度计算：两点的海拔相减。水库储水面积计算：找到最高水位的海拔高度，根据此海拔等高线围绕的范围，估算面积。陡崖相对高度计算：(n－1)d≤ΔH(n＋1)d，其中n为等高线重合的条数。案例计算图示区域的最大高差，a、b两点间的坡度，c陡崖的相对高度；若此处修筑的大坝海拔为100米，水库的储水面积大约是多少？研析①图示区域最高为600～700米，最低为0～100米。交叉相减，最大高差接近700米。②a、b两点间图上距离约为1cm，相对高差为200米～400米，坡度在200/500到400/500之间。③c陡崖处有三条等高线重合，等高距为100米，则相对高度(3－1)×100≤ΔH(3＋1)×100，即200米≤ΔH400米。④大坝修建在图中的峡谷处，100米等高线围成的范围大致是1.5cm宽，2cm长，面积约为750×1000＝750000(m2)。4．地球上存在生命的原因有利条件成因安全的宇宙环境太阳系中大、小行星各行其道，互不干扰宇宙环境条件稳定的太阳光照自生命诞生以来，太阳光照条件没有明显变化，使地球上的生命得以繁衍、演化表面温度适宜日地距离适中大气层的存在地球的体积和质量适中自身条件地表温度日变化和季节变化较小地球自转和公转的周期适中5.地球公转速度变化规律(1)规律：日地连线单位时间内扫过的面积相等，因此，距离太阳越近，公转速度越快。(2)公转速度变化图示：6．太阳直射点的移动规律由于黄赤交角的存在，地球在公转轨道的不同位置时，受到太阳垂直照射的点(即太阳直射点)是变化的。时间太阳直射点位置节气3月21日前后赤道春分6月22日前后北回归线夏至9月23日前后赤道秋分12月22日前后南回归线冬至7．正午太阳高度的变化规律(1)正午太阳高度的纬度变化正午太阳高度是一天中最大的太阳高度。同一纬线上正午太阳高度相等。同一天，太阳高度由太阳直射点向南、北两侧递减。太阳直射点所在纬线上的正午太阳高度最大(90°)。正午太阳高度由直射点所在的纬线向南北两侧递减。随纬度变化春秋分日：由赤道向南北两侧递减夏至日：由北回归线向南北两侧递减冬至日：由南回归线向南北两侧递减(2)正午太阳高度的季节变化同一纬度，正午太阳高度的大小随季节变化。当太阳直射点在某地时，该地正午太阳高度就最大；当太阳直射点向某地靠近时，该地正午太阳高度就增大；反之，则减小。变化北回归线及其以北地区：夏至日达到最大，冬至日达到最小南回归线及其以南地区：冬至日达到最大，夏至日达到最小回归线之间：一年内太阳直射两次，回归线上直射一次研析根据所学知识可知，冬至日太阳直射23°26′S，夏至日太阳直射23°26′N。则两个日期北京的正午太阳高度分别是：90°－(40°＋23°26′)＝26°34′、90－(40°－23°26′)＝73°26′。8．正午太阳高度的计算(1)计算公式：H＝90°－纬度差纬度差指该地与直射点间的纬度之差；该地与直射点位于同半球时等于两地纬度之差，位于不同半球时等于两地纬度之和。(2)计算步骤：直射点的纬度和当地纬度是决定正午太阳高度的两个变量。根据公式，知道或间接知道其中的两个变量，可以求出另一个变量。案例已知北京位于40°N，冬至日和夏至日其正午太阳高度分别是多少？(3)正午太阳高度的应用①计算楼间距。为了使楼房底层获得充足的太阳光照，一般来说，纬度较低的地区楼间距较小，纬度较高的地区楼间距较大。解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度(即一年中最小的正午太阳高度)，并计算影长。公式：L＝hcotθL为楼间距；h为前一楼高；θ为一年中最小的正午太阳高度。②计算热水器安装角度。要最大限度地利用太阳能资源，应该合理设计太阳能热水器的倾斜角度，使太阳能热水器集热板与太阳光线垂直，提高太阳能热水器的效率。研析θ＝90°－(30＋23°26′)＝36°34′；L＝hcotθ＝60cot36°34′＝60×1.4＝84(米)H＝90°－(0°＋30°)＝60°α＝90°－H＝30°公式：α＝90°－Hα为太阳能集热板与地平面的夹角；H为正午太阳高度。案例30°N某地，要在60米高的楼北面建一新楼，若要全年都能受到阳光照射，最小的楼间距是________。9月23日安装在楼上的太阳能热水器与地面的夹角应该调节为________。9．昼夜长短的时空变化规律(1)季节变化规律图示(以北半球为例)(2)纬度分布规律①赤道处始终昼夜平分，春分日、秋分日全球各地昼夜平分。②同一纬线上各点昼夜长短相同，南、北半球同纬度昼夜长短状况相反，时间长短相同。③太阳直射点所在半球昼长夜短，且纬度越高，昼越长；另一半球相反。④太阳直射点在赤道与北回归线之间往返移动，极昼、极夜现象的范围也经历了不断扩大、缩小的过程。(3)极圈内的昼与夜①极圈内因为有极昼和极夜现象，所以昼夜更替的周期并不都是24小时，纬度越高，昼夜更替的周期越长，极点为一年。②地球公转的速度在远日点附近较慢，在近日点附近较快，所以北极圈内的极昼日数比南极圈内的极昼日数要多；相反，南极圈内的极夜日数比北极圈内的极夜日