第五章地球運動及其地理意義第一節(jié)地球運動主要方式

第二節(jié)地球自轉(zhuǎn)及其地理意義

第三節(jié)地球公轉(zhuǎn)及地理意義

第四節(jié)改變中地球運動第1頁第一節(jié)地球運動主要方式自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)月地繞轉(zhuǎn)地軸進動極移板塊運動第2頁第二節(jié)地球自轉(zhuǎn)及其地理意義思索題1.怎樣證實地球自轉(zhuǎn)?2.何謂地軸進動?其規(guī)律、成因與后果是什么？3.何謂極移現(xiàn)象？其規(guī)律、成因與后果是什么？第3頁一、地球自轉(zhuǎn)證實1.落體偏東現(xiàn)象:自由落體總是偏落在鉛垂線東側(cè)現(xiàn)象。2.傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象:（1）擺結(jié)構(gòu)與特點:ABA'B'Ct東西②特點——擺動周期長速度慢（阻力?。瑧T性大維持時間長，擺動平面不受支架水平轉(zhuǎn)動牽連。（2）偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象：在北半球擺動平面發(fā)生順時針偏轉(zhuǎn),南半球則相反。NCB=AA'>BB'東偏位移=AA'-BB'=CB'①結(jié)構(gòu)——重錘，長鋼絲，萬向節(jié)。第4頁傅科擺及其懸掛裝置——萬向節(jié)鋼絲長67米錘重28千克首次試驗在巴黎保泰安教堂完成第5頁第6頁

擺運動能夠超然于地球自轉(zhuǎn)，但懸掛擺支架普通卻要帶動它參加地球自轉(zhuǎn)。為處理這一問題，傅科采取了一個簡單而巧妙裝置－萬向節(jié)（如圖），從而使擺動平面超然于地球自轉(zhuǎn)。

第7頁2擺動平面金屬擺錘鋼絲134小時北半球擺面偏轉(zhuǎn)方向（2）偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象：在北半球擺動平面發(fā)生順時針偏轉(zhuǎn)，南半球則相反。第8頁擺面偏轉(zhuǎn)本質(zhì)是地球自轉(zhuǎn)第9頁赤道無偏轉(zhuǎn)(3)解釋——說明地球在自轉(zhuǎn)。第10頁二、地球自轉(zhuǎn)規(guī)律1、自轉(zhuǎn)周期（1）恒星日

（23h56m）某恒星（或春分點）連續(xù)兩次上中天時間間隔（真周期，地球自轉(zhuǎn)360°）。（2）太陽日（均值24h）日心連續(xù)兩次上中天時間間隔（晝夜更替周期，地球平均自轉(zhuǎn)360°59′

）P161（3）太陰日（24h50m）月心連續(xù)兩次上中天時間間隔（潮汐周期，地球平均自轉(zhuǎn)373°38′）太陽月亮同一恒星★★AA13°38′59′59′第11頁2、自轉(zhuǎn)速度（1）角速度——全球一致。

=15°/小時（2）線速度V=（R+h）cos

Rh

（3）微小改變①季節(jié)性改變:由氣團洋流運動引發(fā)（±1/1000秒）②長久變慢——由潮汐摩擦引發(fā)（+1.6秒/10萬年）。③不規(guī)則改變地內(nèi)物質(zhì)運動引發(fā)。大冰期自轉(zhuǎn)快，間冰期自轉(zhuǎn)慢。L第12頁P天北極P'天南極地平圈天赤道圖A（三）地球自轉(zhuǎn)地理意義1、天球周日運動PP'天赤道圖B地平圈出沒星區(qū)恒顯星區(qū)恒隱星區(qū)PP'圖C地平圈①天體周日運動軌跡（周日圈）平行于天赤道。②天體周日圈大小隨天體δ絕對值增大而縮小。③地理緯度不一樣，天體周日圈傾角不一樣θ=90°-|

|θ

第13頁在西班牙哥林那地域1999.11.18拍到獅子座流星雨第14頁第15頁南天極星留跡第16頁2、晝夜與時間更替(1)晝夜更替——使太陽均勻加熱地球,對生命活動有利。(2)時間交替——時區(qū)產(chǎn)生。3、地球坐標確實定164-166（1)經(jīng)緯線與地球上方向（2）地理坐標經(jīng)緯度（3）地球上距離第17頁4、物體水平運動方向偏轉(zhuǎn)C'AA'BA"CB"NSB'①南北向彈體偏轉(zhuǎn)②東西向彈體偏轉(zhuǎn)AA'BB'OO'NS(1)現(xiàn)象:在北半球彈體偏向目標右方,南半球則偏左方。北半球:AA"=BB'>AA'(右偏)南半球:BB"=CC'<BB'(偏左)(2)解釋:P166-168(3)地轉(zhuǎn)偏向力(科里奧利力A)A=2mV

sin

第18頁

在自轉(zhuǎn)地球上，每一個質(zhì)點圓運動中心都在地軸上，慣性離心力方向都垂直并背離地軸。如把一地慣性離心力分解為垂直和水平方向兩個分力，那么，這后一分力作用下，物質(zhì)有向赤道集聚趨勢，地球變成了扁球體。5、造成赤道隆起地球變扁第19頁

艾森彗星行蹤？（1129）

嫦娥三號發(fā)射（1202）第20頁思考題1.何謂恒星周年視差位移和恒星光行差位移,二者之間有何區(qū)分?2.簡述地球公轉(zhuǎn)規(guī)律(軌道參數(shù),周期,速度)。3.古人怎樣發(fā)覺太陽周年視運動?第21頁第三節(jié)地球公轉(zhuǎn)運動一、地球公轉(zhuǎn)發(fā)覺與證實(P168-170)1、公轉(zhuǎn)發(fā)覺——1543年哥白尼提出日心說認為地球與行星是繞日公轉(zhuǎn)。2、公轉(zhuǎn)證實(1)恒星周年視差位移(1838年由貝塞耳首測)AA'BB'

比鄰星=0.76"天鵝座61=0.3"秒差距=1/

"1秒差距=3.26光年比鄰星距離(秒差距)=1/

"=1/0.76=1.32(秒差距)=4.29(光年)(2)光行差(1725年由布拉德雷發(fā)覺)——因為地球公轉(zhuǎn)運動,使恒星視方向與其真方向產(chǎn)生差角(k)。周年視差第22頁（2）光行差（1725年由布拉德雷發(fā)覺）——因為地球公轉(zhuǎn)運動,使恒星視方向與其真方向產(chǎn)生差角（k）。真方向視方向真方向C視方向kK=20.5“①視差位移與光行差位移方向差異AA'BB'

ABA'B'視差位移方向光行差位移方向Ve以下雨為例第23頁①視差位移與光行差位移方向差異②光行差（K）大小：K隨Ve與C夾角增大而增大。當Ve⊥C時K值最大，稱為光行差常數(shù)。對于任意恒星，只要地球位于經(jīng)過星日連線且垂直于地球軌道平面與地球軌道交點上，則該恒星K值最大。③光行差常數(shù)：∵K角很小其所正確弦弧近似相等∴用弧度表示有：K=Ve/C=0.0000993化為角秒有:

K=206265×0.0000993=20.48″Ve→→→→K（3）多普勒效應

170第24頁二、地球公轉(zhuǎn)規(guī)律1.地球軌道參數(shù)(1)軌道扁率=(a-b)/a=1/7000(2)黃赤交角=23°26'21.448"北黃極北天極23°26'(3)日地距離(前面已述)2.地球公轉(zhuǎn)周期(1)恒星年——日心連續(xù)兩次經(jīng)過黃道同一恒星時間間隔。（真周期365.2564日)(2)回歸年——日心連續(xù)兩次經(jīng)過春分點時間間隔。（季節(jié)交替周期365.2422日）公元第25頁地球公轉(zhuǎn)周期名稱參考點點多移動比較恒星年年長度恒星年恒星無顯著自行----365.2564日回歸年春分點每年西移50”<恒星年365.2422日近點年近日點每年東移11”>恒星年365.2596日交點年黃白交點每年西移20°<恒星年346.6200日第26頁天球黃道天赤道天北極天南極春分點秋分點夏至點冬至點春分點每年西移50.26″春分點西移和歲差現(xiàn)象解釋歲差——恒星年比回歸年長北黃極KK′南黃極歲差現(xiàn)象：為我國漢代天文學家——劉歆最早發(fā)覺第27頁相關解釋（171,182,183）1.春分點西移：地軸進動結(jié)果之一2.黃白交點西退：因為太陽對月球引力，兩個交點連線沿黃道與月球運行相反方向向西移動，這種現(xiàn)象稱為交點退行。交點每年移動19°21’，約18.6年完成一周。這一現(xiàn)象對地球章動和潮汐起主要影響。3.近點年及長久攝動：近點年是地球公轉(zhuǎn)速度改變周期，主要用于太陽運動研究。天體在運動中，除受中心天體引力作用外，還受到周圍其它天體介質(zhì)等很多原因作用，這些作用與中心天體引力相比是很小，所以稱為攝動。章動：（183）月球在白道上運行，黃白交角平均為5°9’，月球經(jīng)常位于黃道上面或者下面，這就使得歲差現(xiàn)象變得復雜，北天極在繞著黃北極轉(zhuǎn)動時，不停在其平均位置上下做周期性微小擺動，振幅9”，這種微小擺動稱為章動，周期18。第28頁3.地球公轉(zhuǎn)速度(1)平均角速度=360°/恒星年=59'08"/日(2)平均線速度=29.78km/s(3)速度年改變?nèi)掌谖恢媒撬俣染€速度一月初近日點61'10"/日30.0km/s七月初遠日點57'10"/日29.3km/s第29頁三、地球公轉(zhuǎn)地理意義1、太陽周年視運動K黃道K'地球S1S2S3E2E3M2E1M1（1）太陽周年視運動發(fā)覺——古人依據(jù)黃道上夜半中星（恒星）周年改變確認太陽周年視運動。（2）地球公轉(zhuǎn)位置、方向、速度、周期，都能夠經(jīng)過太陽周年視運動反應出來。M3第30頁春：獅子中天；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—天蝎夜半中星隨季節(jié)改變EastChinaNormalUniversity第31頁第32頁2、天文四季改變1）太陽回歸運動與四季形成1722）太陽高度周年改變3）晝夜長短周年改變4）四季劃分太陽回歸運動天文成因:①黃赤交角存在。②地軸指向相對不變。第33頁2）太陽高度角周年改變（1）正午太陽高度角(h)表示式:N

⊙h

h=90o-（

-

⊙）…….半球適用h=90o-|

-

⊙

|……….全球適用注明①與⊙均為北正南負。②當h>0表示太陽在地平之上。③當h<0表示太陽在地平之下。（2）正午太陽高度角(h)緯度及季節(jié)改變：①不論任何季節(jié)，在=⊙處h為最大值（90o）。②在半球范圍內(nèi)，任意兩地正午太陽高度角之差等于這兩地緯度差。hA=90o-（

A-

⊙）hB=90o-（

B-

⊙）兩式相減得：hA-hB=

B-

A第34頁

③緯度越高正午太陽高度角年平均值(h)越小h=90o-||h最大=90o-〔-（+23.5o）〕h最小=90o-〔-（-23.5o）〕∵h最大+

h最小2∴h==2（90o-）2=90o-

④在||≥23o26′地方h年改變?yōu)閱畏逍汀＂菰谀?、北回歸線之間h年改變?yōu)殡p峰型。第35頁夏至點PP'春分點冬至點3）晝夜長短周年改變秋分點（1）晝夜現(xiàn)象①晨昏線——晝夜半球分界限。②晝夜長短——由晝弧、夜弧決定。晝弧：處于晝半球緯線弧段。夜?。禾幱谝拱肭蚓暰€弧段。冬至(12月22日)在地球上在天球上晝?。禾栔苋杖υ诘仄缴匣《巍Ｒ够。禾栔苋杖υ诘仄较禄《巍P′天赤道地平圈秋分(9月23日)春分(3月21日)夏至(6月22日)第36頁（2）晝長表示式（1）推導：如圖所表示：A、C分別太陽出沒點，太陽在B點中天；BC為半晝弧。太陽從B到C所用時間（角）為：t在球面三角形CPZ中，據(jù)邊余弦定理得：CosCZ=cosPZcosPC+sinPZsinPCcost∵CZ=90°;PZ=90°-φ；PC=90°-δ⊙；∴0=sinφsinδ⊙

+cosφcosδ⊙costcost

=

=-

tgφtgδ⊙

PP′Z′ZNSACBQ′tφ

-sinφsinδ⊙

cosφcosδ⊙值域[-1,+1]

←定義域（0~180°）↑←值域(-∞,+∞)δ⊙第37頁（2）晝長表示式推導：cost

=-

tgφtgδ⊙

釋義（數(shù)學及地理意義）：當：φ=0（赤道上），cost

=0，t=90°2t=180°→12h當:δ⊙=0（春秋分），cost

=0，t=90°2t=180°→12h當:φ與δ⊙同號有：0≥cost≥-1（第二象限角）即：晝長夜短。當:φ與δ⊙異號有：1

≥cost≥0

（第一象限角）：即：晝短夜長。當:-

tgφtgδ⊙≥1→極夜現(xiàn)象。當:-

tgφtgδ⊙≤-1→極晝現(xiàn)象。180°≥t≥90

°

360°≥2t≥180

°24h≥2t≥12h

90°≥t≥0

°

180°≥2t≥0

°12h≥2t≥0h釋義：太陽直射點所在半球。地球處于夏六個月半球。釋義：太陽直射點不在半球。地球處于冬六個月半球。第38頁（3）晝長緯度改變和季節(jié)改變:夏六個月(春分秋分)越北晝越長,越南晝越短。冬六個月(秋分春分)越南晝越長,越北晝越短。赤道終年晝夜平分。春秋二分全球晝夜平分，冬夏二至晝夜長短到達極值。極晝極夜總是出現(xiàn)在=±（90°-|⊙|）緯圈之內(nèi)。緯度越高晝終年較差越大任意地點晝終年平均值均為:12h

:0°30°50°66.5°90°較差0h4h8h24h六個月夏至春秋分

⊙冬至

⊙第39頁4）四季劃分1、四季性質(zhì)、含義與劃分①太陽高度角年改變②晝夜長短年改變由太陽直射點回歸運動所致.2、影響四季改變天文原因:天文四季——在半球范圍內(nèi)大氣上界取得太陽熱能時間分配。第40頁夏至(6月22日)冬至(12月22日)夏至點冬至點秋分點PP'春分點3、五帶劃分及特征（1）五帶性質(zhì)與含義①性質(zhì)：天文熱量帶②含義：大氣上界太陽輻射緯度分布（2）五帶劃分與意義：熱帶北溫帶南溫帶北寒帶無極晝極夜北極圈有極晝極夜南極圈有直射陽光北回歸線南回歸線無直射陽光無直射陽光有極晝極夜南寒帶天文熱量帶地面溫度帶氣候帶植被帶土壤帶第41頁第四節(jié)改變中地球運動一、自轉(zhuǎn)速率改變177-178二、極移三、地軸進動四、極移和歲差區(qū)分第42頁PN極地面地軸二、極移1、極移現(xiàn)象在地軸空間指向不變前提下，地球表面相對地軸運動，造成地極位移現(xiàn)象。2、極移規(guī)律范圍——擺動幅度0.06″~0.25″（約15m直徑圓）。方向——北極點逆時針移動。周期——平均1.2年（410~440天）。非周期性漂移：向格陵蘭島每百萬年漂移1°。3、極移成因周期性極移：由地球彈性振蕩與大氣洋流季節(jié)運動引發(fā)非周期性極移：與板塊運動相關。根本原因是——地球不是剛體。4、極移后果第43頁4、極移后果造成地球坐標系統(tǒng)發(fā)生微小改變。造成地球赤道發(fā)生微小改變。5、極移跟蹤1960年IAG&IUGG將1900~19地極平均位置定為固定平極,并以此作為極移跟蹤平面坐標原點，極原點記作