课程内容

《地球的运动》
地球运动的一般特点
    地球的运动包括自转运动和公转运动两种基本形式。
    地球绕其自转轴的旋转运动，叫做地球自转。
    地球自转轴简称地轴。它的北端始终指向北极星附近。
    地球自西向东自转，自转一周的时间单位是1日。由于在计算自转周期时，选定的参考点不同，一日的时间长度和名称略有差别。如果以距离地球遥远的同一恒星为参考点，则一日的时间长度为32时56分4秒，叫做恒星日。如果以太阳为参考点，则一日的时间长度是24小时，叫做太阳日。
    地球自转速度可以用角速度和线速度来描述。根据地球自转周期，可以算出地球自转的角速度接近15°每时。地球表面除南北两极点外，任何地点的角速度都一样。地球自转的线速度，则因纬度的不同而有差异。
    地球绕太阳的运动，叫做地球公转。
    同地球自转方向一致，地球公转的方向也是自西向东。地球公转一周的时间单位是1年，其长度为365日5时48分46秒，叫做一个回归年。
    地球公转的轨迹叫做公转轨道。它是近似正圆的椭圆形轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上。每年的1月初，地球距离太阳最近，这个位置叫近日点。每年的7月份，地球距离太阳最远，这个位置叫远日点。随着地球的公转，日地距离不断地发生细微的变化，地球公转速度也随之发生变化。
地球自转与时差
    由于地球是一个既不发光、也不透明的球体，所以在同一时间里，太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球是白天，背着太阳的半球是黑夜。昼半球和夜半球的分界线（圈），叫做晨昏线（圈）。晨昏线（圈）把经过的纬线分割成昼弧和夜弧。
    由于地球不停地自转，昼夜也就不断地交替。昼夜交替的周期是1个太阳日。昼夜交替影响着人类的起居作息，因此太阳日被用来作为基本的时间单位。
    地球自西向东自转，在同一纬度地区，相对位置偏东的地点，要比相对位置偏西的地点先看到日出。这样，时间就有了早和迟之分。相对位置偏东的地点，总比相对位置偏西的地点的时间要早一些。同一时刻，不同经度的地方具有不同的地方时。经度每隔15°，地方时相差1小时，经度每隔1°，地方时相差4分钟。
    使用地方时很不方便。在1884年召开的国际经度会议上，人们决定按统一标准划分全球时区，实行分区计时的办法。全球共分为24个时区，每个时区跨经度15°。各时区都以本时区中央经线的地方时，作为本区的区时。相邻两个时区的区时相差1小时。
    实际上，在分区计时的基础上，世界各国根据本国的具体情况，采用了一些特别的计时方法。有的国家根据领土跨越经度广的实际，不同的时区分别采用不同的区时作为标准时间；有的国家为了国内各地联系方便，统一采用首都所在地的区时；还有的国家为了充分利用太阳照明，将本国东部时区的中央经线的地方时作为全国统一使用的时间标准。
    为了避免日期的紊乱，1884年的国际经度会议，还规定了原则上以180°经线作为地球上“今天”和“昨天”的分界线，并把这条分界线叫做“国际日期变更线”，现改称“国际日界线”。地球上新的一天就从这里开始。
地球公转与季节
    地球自转的同时也在围绕太阳公转，因此，地球运动是这两种运动的叠加。地球自转和公转的关系，可以用赤道平面和黄道平面的关系来表示。过地心并与地轴垂直的平面称为赤道平面，地球公转轨道平面称为黄道平面。赤道平面与黄道平面之间存在一个交角，叫做黄赤交角。目前的黄赤交角是23°26′。
    地球在公转的过程中，地轴的空间指向和黄赤交角的大小，在一定的时期内可以看作是不变的。因此，地球在公转轨道上的不同位置，地表接受太阳垂直照射的点（简称太阳直射点）是有变化的。太阳直射的范围，最北到达北纬23°26′，最南到达南纬23°26′。北半球夏至日（6月22日前后），太阳直射在北纬23°26′，之后太阳直射点逐渐南移。到了秋分日（9月23日前后），太阳直射赤道。冬至日（12月22日前后）太阳直射在南纬23°26′，之后太阳直射点逐渐北返。春分日（3月21日前后），太阳直射赤道。到了夏至日，太阳再次直射北纬23°26′。太阳直射点在南北回归线之间的往返运动，称为太阳直射点的回归运动。
    太阳直射点的移动，使地球表面接受到的太阳辐射能量，因时因地而变化。这种变化可以用昼夜长短和正午太阳高度的变化来定性地描述。昼夜长短反映了日照时间的长短；正午太阳高度是一日之内最大的太阳高度，反映了太阳辐射的强弱。
    从昼夜长短的变化来看，自春分日至秋分日，是北半球的夏半年，也是北半球获得日照时间最长的季节。在此期间，北半球各纬度昼长大于夜长，纬度越高，昼越长，夜越短。自秋分日至次年春分日，是北半球的冬半年，也是北半球获得日照时间最短的季节。在此期间，北半球各纬度昼长小于夜长，纬度越高，昼越短，夜越长。南半球则相反。在春分日和秋分日，全球各地昼夜等长，获得日照时间相等，都是12小时。
    从正午太阳高的变化来看，同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南北两侧递减。夏至日，正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，北回归线及其以北各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值，太阳辐射最强；南半球各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值，太阳辐射最弱。冬至日，正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，南回归线及其以南各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值，太阳辐射最强；北半球各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值，太阳辐射最弱。春分日和秋分日，正午太阳高度自赤道想两极递减，南北半球太阳辐射强度相当。
    综上所述，除赤道以外，全球同纬度地区，昼夜长短和正午太阳高度随季节的变化而变化，太阳辐射也随季节变化呈现有规律的变化，形成了四季。从天文含义看四季，夏季是一年内白昼最、太阳高度最高的季节，也是获得太阳辐射最多的季节；冬季是一年内白昼最短、太阳高度最低的季节，也是获得太阳辐射最少的季节；春季和秋季是冬、夏两季的过渡季节，获得太阳辐射居中。
    为了使季节划分与气候变化相符合，现在北温带的许多国家在气候统计上一般把3、4、5三个月划分为春季，6、7、8三个月划分为夏季，9、10、11三个月划分为秋季，12、1、2三个月划分为冬季。南半球与北半球的季节正好相反。