地球的自转和公转

中国地图出版社SINOMAPSPRESS义务教育课程标准实验教科书地理七年级•上册人类对地球运动的认识——从托勒密到哥白尼公元140年，古希腊天文学家托勒密在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。托勒密的“地心说”模型到中世纪末，由于用托勒密地心体系推算出来的行星位置与实际天象的观测结果不符，人们才开始怀疑地心说的正确性。1543年，波兰天文学家哥白尼在他的不朽名著《天体运行论》中系统地提出了日心说。在他阐释的日心体系中，太阳居于宇宙的中心，地球和其他行星沿着圆形轨道绕太阳运行。哥白尼的“日心说”模型按照日心学说，就地球上的人来看，天上恒星的位置应随着地球绕太阳运动而发生变化。1838年，德国天文学家白塞尔才首次利用三角方法测出一颗名为天鹅61的恒星的位置变化，并推算出它的距离为11.2光年，从而最终证实了哥白尼的日心地动学说。托勒密简介：一、生平简介托勒密（公元90—168）是古希腊著名的天文学家、地理学家。约公元90年诞生于埃及的亚历山大里亚。在公元168年去世，终年78岁。二、在天文学上，托勒密集古希腊天文学之大成，建立地心宇宙观，即托勒密的地心说。他主张地球居宇宙中心静止不动，日、月、行星和恒星均环绕地球运行，托勒密的地球中心说支配西方达1500年之久。三、趣闻轶事：不准确的地图导致新大陆的发现托勒密关于地理位置的计算很不准确，据说他算出的从欧洲横跨大西洋到亚洲的距离，比真实距离小得多，这导致哥伦布企图从西班牙向西面驶往亚洲印度，结果到了美洲，发现了新大陆。哥白尼简介：哥白尼（NicolausCopernicus，1473——1543年），波兰天文学家、日心说创立者，近代天文学的奠基人。哥白尼经过长期的天文观测和研究，创立了更为科学的宇宙结构体系——日心说，从此否定了在西方统治达一千多年的地心说。日心说经历了艰苦的斗争后，才为人们所接受，这是天文学上一次伟大的革命，不仅引起了人类宇宙观的重大革新，而且从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论支柱。“从此自然科学便开始从神学中解放出来”，“科学的发展从此便大踏步前进”（恩格斯《自然辩证法》）。1515年，哥白尼便开始着手准备撰写《天体运行论》这一完整的论著。1542年6月，《天体运行论》和排印工作才开始进行，负责这本书出版事宜的奥西安德尔却按自己的意愿写了一篇没有署名的序言，说明书中的学说只是为了计算星历表之便而采用的假设，不一定和实际情况相符。这也是在《天体运行论》出版后几十年时期内很少人重视哥白尼理论的一个重要原因。哥白尼的学生雷蒂库斯对此事感到十分愤慨，他曾多次要求著作的出版人发行改正版，但这些要求都未能实现。1543年5月24日，弥留之际的哥白尼终于见到刚刚出版的《天体运行论》，可惜当时的他已经因为脑溢血而双目失明，他只摸了摸书的封面，便与世长辞了。•地球自转的同时，还围绕着太阳公转。人们模拟出地球的位置图示：地球的自转：观察地球的自转，你能说出地球自转的基本特征吗？方向？绕什么旋转？•地球自转的周期是一天（即24小时），方向是自西向东►从北极上空看，地球作逆时针方向旋转►从南极上空看，地球作顺时针方向旋转地球自转的方向和周期打开链接打开链接假如地球没有自转，地球表面有什么现象？结论：面对太阳的一面出现白天，而背对太阳的一面出现黑夜，而且白天和黑夜的时间很长。地球昼夜更替现象的产生由于地球自转，这种白天和黑夜就不断发生交替，形成昼夜更替现象，如图上的昼半球、夜半球和晨昏线。黄赤夹角黄赤夹角•黄赤交角是地球公转轨道面（黄道面）与赤道面（天赤道面）的交角，也称为太阳赤纬角或黄赤大距。地球绕太阳公转的黄赤交角为约为23°26'。黄赤交角并不是一直不变的，它一直有着微小的变化，但由于变化太小了，所以人们一般对其忽略不计。•黄赤交角的存在，具有重要的天文和地理意义。前已述及，黄赤交角是地轴进动的成因之一；它还是视太阳日长度周年变化的主要原因。黄赤交角是地球上四季变化和五带区分的根本原因。1.地球自转产生的赤道面与地球公转产生的黄道面之间的夹角为黄赤交角。由于地球公转时斜着身子，地轴与黄道面的夹角(66°34′)基本不变，地轴的空间指向(指向北极星附近)基本不变，故黄赤交角(目前23°26′)也基本不变。(1)黄赤交角的存在，使太阳直射点到达的最北界线是23°26′N，即北回归线；最南界线到23°26′S，即南回归线，也就是太阳直射点在23°26′S～23°26′N作周年往返移动。因此地表获得热量随时间和空间发生变化。这样的变化用昼夜长短和正午太阳高度的时间和空间变化来。假设黄赤交角变大，那么太阳的直射点的位置也会相应变动，直射点会超过现在的最北及最南界限（23°26′），同样极线（66°34′）也会向赤道靠近，因此地表获得热量随时间和空间发生变化。从而使温带范围缩小。既然极地范围的扩大，那么极昼极夜的范围也会相应增大。2.在地球上某个特定地点，根据太阳的具体位置所确定的时刻，称为“地方时”。不同经度的地方时是不一样的。而区时是以每15°经度间隔划分为一个时区,以每个时区中央经线的地方平太阳时为本时区的区时比如北京与天津在地理位置上相距很近，但地方时是不一样的，北京的时间要比天津的晚。但为了方便两地都会统一采用东八时区的区时即我们所说的北京时间。3.地球上每15°经度范围作为一个时区（即太阳1个小时内走过的经度）。这样，整个地球的表面就被划分为24个时区。各时区的“中央经线”规定为0°（即“本初子午线”）、东西经15°、东西经30°、东西经45°……直到180°经线，在每条中央经线东西两侧各7.5°范围内的所有地点，一律使用该中央经线的地方时作为标准时刻。“区时系统”在很大程度上解决了各地时刻的混乱现象，使得世界上只有24种不同时刻存在，而且由于相邻时区间的时差恰好为1个小时，这样各不同时区间的时刻换算变得极为简单。因为时区的划分使每个时区之间只相差一小时，所以时区差就等于时差了。4.算出中央经线的作用很多，就拿时间来说，算出中央经线就可以推算出所在时区。•黄赤交角的大小决定着各地昼夜长短的比例。以夏至日的北半球为例，当黄赤交角变大时，北半球的昼变长夜变短（有极昼现象的地区除外），也就是昼夜的差距扩大了；当黄赤交角变小时，北半球的昼变短夜变长（有极昼现象的地区除外），也就是昼夜的差距缩小了，即：各地一年中昼长的年变幅随黄赤交角的增大而增大、减小而减小。由于正午太阳高度和昼夜长短在一年中作有规律的变化，产生了四季的更替，并影响着五带的范围。回归线•南北回归线就是南纬北纬纬度为23°26′的那条纬线•南回归线是太阳在南半球能够直射到的最远位置，大约在南纬23°26′，与纬度线平行。每年冬至日，太阳直射点在南半球的纬度达到最大，此时正是南半球的盛夏，此后太阳直射点逐渐北移，并始终在南纬23°26′附近和北纬23°26′附近的两个纬度圈之间周而复始地循环移动。因此，把这两个纬度圈分别称为北回归线和南回归线。地球自转过程中不同地方的昼夜现象地球自转与地方时太阳当头时，人们常说：现在是中午12点了，这就是该地的“地方时”。例如，在上海，太阳当头的时候是12点。但同一时刻，对远离上海以西约1700千米的地方，太阳还在偏东方向离当头还差1个小时，对该地而言只是11点钟。相反，对上海以东约1700千米的地方，太阳早已偏西了1个小时，它已经是下午1点钟了。地球的公转观察地球公转，思考下列问题：1.地球公转的方向如何？与自转方向相同吗？2.地球公转时，地轴的方向如何？3.地轴是直立还是倾斜的？4.太阳照射到地球表面的位置有什么变化？地球的公转地球公转轨道地球公转产生四季的变化地球公转及四季划分地球公转时，太阳光直射到地球表面的纬度位置是不断变化的，总在一定的纬度范围内来回变化（如图）。太阳光直射到地球表面的位置变化春、秋分日太阳照射地球的情况南北半球光线适中，白天和黑夜等长，接受的太阳热量适中，大部分地区天气不冷不热。夏至日太阳照射地球的情况北半球光线强，白天长，接受的太阳热量多，天气热，南半球相反。冬至日太阳照射地球的情况北半球光线弱，白天短，接受的太阳热量少，天气冷，南半球相反。四季的形成正是由于地球在公转的不同位置受到太阳照射的不同，才形成了四季的变化。太阳光直射时，受到太阳光直射的地方获得的热量就多，反之，受到太阳光斜射的地方，热量就少。为了区别不同地方受到太阳光照射的差异，人们用太阳高度角来反映太阳光的照射情况，当太阳的高度角为90度时，太阳光为直射，光照最强；太阳的高度角越低，斜射越厉害，光照越弱，背向太阳时没有太阳高度角，没有光照。拓展知识太阳的直射与太阳高度角太阳高度角的含义五带的形成地球上纬度不同的地方，在同一时间里，受到的太阳照射也不相同，冷热也有差异，形成了不同的温度带，人们将其划分为五带五带的划分寒带风光寒带风光温带风光温带风光热带风光热带风光我国是世界上设立回归线标志塔最多的国家，在台湾、广东等地建起了北回归线标志塔。这是距广州42千米的从化“北回归线标志塔”，塔身呈火箭形，高23.5米，占地1024平方米。主体部分由230多种共7310块花岗岩石砌成。塔顶有一钢球，其圆孔的垂线与塔底正中的经纬线交点相互垂直，北回归线正从这个圆孔经过。每年夏至中午12时26分，太阳直射光线经过这个圆孔的一刹那间，人站在圆孔对着的经纬线交点时，可以不见影子。厄瓜多尔赤道两侧上的奇特现象课堂练习本节知识小结地球的自转和公转地球的自转方向：自西向东周期：一天地理现象：昼夜更替地球的公转方向：自西向东周期：一年地理现象：四季变化五带的形成和划分太阳直射与太阳高度角