第一章 地球的运动 （学案）——高中地理人教版（2019）选择性必修1

第一章 地球的运动
第一节 地球的自转和公转
一、地球的自转
1．概念：
地球绕其自转轴的旋转运动。
(1)名称：
图中NS轴即自转轴，又叫地轴；图中五角星是北极星。
(2)特征：地轴的北端始终指向北极星附近。
2．方向：
自西向东。若从北极上空看，自转方向呈逆时针；若从南极上空看，自转方向呈顺时针。简说为“北逆南顺”。
地球自转方向的判断方法
(1)根据南北极来判断：
从北极俯视地球为逆时针，从南极俯视地球为顺时针。（北逆南顺）(如下图)
(2)根据经纬度判断：
地球自西向东自转，东经度增大的方向与自转方向一致，而西经度增大的方向则与自转方向相反。(如下图)
3．周期
名称 参照物 自转角度 时间 应用价值
图中A 恒星日 恒星 360° 23小时56分4秒 地球自转的真正周期
图中B 太阳日 太阳 360°59′ 24小时 平常所说的一天
4.速度
(1)角速度：
除南北两极点外，地球上任何地点的角速度都相等，约为15°/h。
(2)线速度：
因纬度不同而异，赤道最大，为1 670 km/h；两极点最小，为0。
计算公式：
V＝1 670×cos θ(θ为当地纬度)
地球自转线速度的分布规律
①极点的线速度均为0。
②纬度相同的两点，若海拔相同，则自转的线速度相同；海拔越高，自转线速度越大。
③60°纬线上的线速度是赤道上线速度的一半。
(3)影响地球自转线速度的因素
①影响地球自转线速度的因素主要有纬度和海拔，具体影响及其关系如下表所示：
因素 影响 关系
纬度 纬度越低，线速度越大 负相关
海拔 海拔越高，线速度越大 正相关
②从地球自转线速度考虑，航天发射基地多选择在纬度较低、地势较高的地区。因为低纬度、高海拔地区地球自转线速度大，可获得较大的发射初速度，有利于航天器发射，节省能源。
二、地球的公转
1．概念：
地球绕太阳的运动。
2．方向：
自西向东。
3．周期
名称 时间长度 参照物 意义
恒星年 365日6时9分10秒 其他恒星 地球公转的真正周期
回归年 365日5时48分46秒 太阳 太阳直射点回归运动的周期
4.轨道：
近似正圆的椭圆。
5．速度
图中位置 时间 速度 公转位置
A点 1月初 较快 近日点
B点 7月初 较慢 远日点
6．近、远日点与冬、夏至日的区别
(1)从时间上看：
近日点为1月初，冬至日为12月22日；远日点为7月初，夏至日为6月22日。
(2)从在公转轨道上的位置看：
近日点比冬至日靠东；远日点比夏至日靠东。
7．近日点、远日点的判定方法
(1)从日期判断：
每年1月初，地球位于近日点附近，每年7月初，地球位于远日点附近。
(2)从公转速度判断：
地球在近日点附近时，公转速度(线速度、角速度)较快，反之则较慢。
(3)从地球公转轨道的长轴和短轴判断：近日点和远日点位于长轴两端。距离太阳最近的点为近日点，反之为远日点。
(4)从直射位置判断：
连接太阳和地球的中心，观察太阳直射的位置，若直射南回归线附近则位于近日点附近，若直射北回归线附近则位于远日点附近。
(5)从节日角度判断：元旦时接近近日点。
三、黄赤交角及其影响
1．黄赤交角
(1)赤道平面：过地心并与地轴垂直的平面。
(2)黄道平面：地球公转轨道平面。
(3)黄赤交角：赤道平面与黄道平面之间的夹角，目前是23°26′。
2．二分二至日地球的位置
春分日时地球在图中的d位置，夏至日时地球在图中的a位置，
秋分日时地球在图中的b位置，冬至日时地球在图中的c位置。
3．黄赤交角的特点
黄赤交角的特点，可以概括为“一轴两面三角度”和“三个基本不变两个变”。
含义
一轴 两面 三角度 一轴 地轴(自转轴，与赤道面垂直)
黄道平面 地球公转的轨道平面
赤道平面 地球自转的平面，与地轴垂直
黄赤交角 黄道平面与赤道平面的夹角，为23°26′
地轴与黄道 平面夹角 与黄赤交角互余，为66°34′
地轴与赤道 平面夹角 90°
三个基 本不变 两个变 三个基本不变 地球在公转过程中，地轴的空间指向基本不变，北极始终指向北极星附近
黄赤交角的大小基本不变，目前保持23°26′
地球运动的方向不变，总是自西向东
两个变 地球在公转轨道的不同位置，黄道平面与赤道平面的交线、地轴与太阳光线的相对位置是变化的
4．黄赤交角的影响——太阳直射点的回归运动
日期 春分日夏至日秋分日冬至日春分日
太阳直射点 赤道北回归线赤道南回归线赤道
太阳直射点的南北移动规律总结如下：
日期 太阳直射点位置及移动方向
春分日 3月21日前后 位于赤道，直射点向北移动
夏至日 6月22日前后 位于北回归线，直射点开始向南移动
秋分日 9月23日前后 位于赤道，直射点向南移动
冬至日 12月22日前后 位于南回归线，直射点开始向北移动
5.在太阳直射点回归运动图上判断二分日的方法
太阳直射点在赤道上，若由南半球进入北半球，此时为春分日；若由北半球进入南半球，此时为秋分日。
6．在公转轨道图上判断二分二至日的方法
在高中阶段对公转轨道图进行了一定的简化，基本上左右两个被固定为夏至日和冬至日这两天；上下两个被固定为春分日和秋分日这两天。因此判断的时候可根据此特点进行判读。
第一步：先确定出地球公转方向，如图1。(可根据地球自转、南北极指向等来确定地球公转方向)
第二步：在图中过球心作地轴的垂线，即赤道，如图2。
第三步：作条直线连接左右两个球心，如图3。
第四步：如果直线指向北半球(北回归线)，为北半球夏至日，即图3中的A；如果直线指向南半球(南回归线)，为北半球冬至日，即图3中的C。
第五步：再根据二至日的位置和公转方向，确定D为春分日，B为秋分日。
第二节 地球运动的地理意义
一、昼夜交替
1．昼夜半球界线：
图中甲为夜半球，即背着太阳的半球；乙为昼半球，即向着太阳的半球。
2．晨昏线(圈)：昼半球与夜 半球的分界线(圈)，图中的AOB线为晨线。
(1)晨昏线的构成
内容
构 成 晨线 自西向东由夜半球进入昼半球的分界线，晨线上正值日出
昏线 自西向东由昼半球进入夜半球的分界线，昏线上正值日落
(2)晨昏线的六个特点
①平分地球，是过球心的大圆。
②晨昏线所在平面与太阳光线垂直，晨昏线上各地太阳高度角为0°。
③晨昏线永远平分赤道。
④晨昏线与经线圈的夹角(α)变化范围为0°～23°26′，且与太阳直射点的度数相同，即图2中∠α＝∠β。
⑤晨昏线在二分日时与经线圈重合，在二至日时与极圈相切。
⑥晨昏线以15°/h的速度自东向西移动。
3．晨昏线的判读方法
晨线 昏线
自转法 顺地球自转方向，由夜入昼的分界线 顺地球自转方向，由昼入夜的分界线
方位法 夜半球东侧(昼半球的西侧)的昼夜分界线 夜半球西侧(昼半球的东侧)的昼夜分界线
时间法 经过赤道上地方时6时的昼夜分界线 经过赤道上地方时18时的昼夜分界线
图示
3．形成原因
地球是一个既不发光、也不透明的球体；地球不停地自转
4．周期
(1)时长：
1个太阳日，24小时。
(2)意义：
周期长短适宜，使得地面白昼不会过于炎热，黑夜不会过于寒冷，有利于生命有机体的生存和发展。太阳日是基本的时间单位。
二、时差
1．地方时
(1)产生
(2)规律
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。。
2．时区与区时
(1)时区划分
①原因：
使用地方时很不方便。
②时区：
由图可知，全球共划为24个时区。中时区以本初子午线为基准，向东西各跨7.5°；东西十二区以180°经线为中央经线。由中时区向东为东时区，向西为西时区，每个时区跨经度为15°。
③规律：
相邻两个时区的区时相差1小时，每向东跨1个时区，时间早 1小时；每向西跨1个时区，时间晚 1小时。
(2)区时
①界定：各时区都以本时区中央经线的地方时作为本时区的区时。
②规律：相邻两个时区的区时相差小时。
3．国际日界线
(1)目的：
为了避免日期的紊乱。
(2)内容：
原则上以180°经线为分界线。
(3)意义：
“今天”和“昨天”的分界线。
4. 地方时的计算
(1)计算依据：
地球自转，东早西晚，1度4分，东加西减。
(2)计算步骤：
一定时，二定向，三定差，四定值。
(1)一定时：
即确定计算时可作为条件用的已知地方时。光照图中，特殊经线的地方时的确定，以上图为例：
昼半球中央经线的地方时为12时，如ND。
②夜半球中央经线的地方时为24时(或0时)，如NB。
晨线与赤道交点所在的经线地方时为6时，如NC。
④昏线与赤道交点所在的经线地方时为18时，如NA。
(2)二定向：
即确定所求点与已知时间点的相对东、西方向，如图中求E点的地方时，以D点作为已知时间点，则E点位于D点以东，应“东加”；若求F点地方时，以B点作为已知时间点，则F点位于B点以西，应“西减”。
(3)三定差：
即确定所求点与已知时间点的经度差，以确定时差，如E点所在经线与ND经度相差45°，时差为3小时。
(4)四定值：
即根据前面所确定的条件计算出所求时间，如E点地方时为12：00＋45°/15°＝15：00，F点地方时为24：00－45°/15°＝21：00。
5. 时区、时区中央经线和区时的推算或计算
时区的推算 时区中央经 线的推算 区时的计算
公 式 X÷15°＝n＋△(X为已知的某地经度，n为求得的整数，△为余数) 中央经线＝n×15°(n为已知的某时区数) Tm＝Tn±m、n两地的时区差(Tm、Tn为区时)
说 明 ①△<7.5°时，时区数为n；△>7.5°时，时区数为(n＋1)。②X为东(西)经度则n为东(西)时区 ①n为东(西)时区则中央经线为东(西)经度。②中央经线经度数分别加、减7.5°得到时区的经度范围 ①“东＋西－”。②Tm>24，则区时为减去24，日期加一天。③Tm<0，则区时为加上24，日期减一天
示 例 98°E所在的时区：98°÷15°＝6＋8°，因为8°>7.5°，所以时区数为东七(6＋1)区 西九区中央经线＝9×15°＝135°W，范围为127.5°W～ 142．5°W 北京时间8时时，西五区的区时：T＝8：00－(8＋5)＝－5＋24＝19：00，日期比北京时间晚一天
(1)图示法求时间
即先画出表示全球所有经线的数轴，标出已知经线及其地方时，再标出所求经线，计算出两地经度差后，再将其转化为地方时差。如下图所示：
(2)求差的技巧——“同减异加”
①经度差：
两地同在东(西)经度，取两数之差；一地在东经度，另一地在西经度，取两数之和。
②时区差：
两地同在东(西)时区，取两数之差，一地在东时区，另一地在西时区，取两数之和。
6. 日期变更线(日界线)
(1)两条日期变更线的区别与联系
由于地球自转，地球各地时刻依次推进，日期也随之变更。为了避免日期混乱，国际上人为规定原则上以180°经线为国际日期变更线，也称为国际日界线。时间自然推进中0：00(或24：00)所在经线也是两个日期的分界线，其区别与联系如下表所示：
国际日界线 自然日界线
界线 180°经线，固定不变 不固定，可以是任何一条经线
时间 不固定，从0时～24时 固定，0时或24时
日期 日界线的东侧，为旧的一天；日界线的西侧，为新的一天 日界线的东侧，为新的一天；日界线的西侧，为旧的一天
示意图
相同点 都是经线，一般情况下，两侧日期都不一样
(2)日期范围：
新的一天的范围只从0点所在经线向东到180°，旧的一天的范围是以0点所在经线向西到180°经线。
7. 判断全球日期(今天和昨天)分界问题的方法
(1)一般情况下，从0时经线向东到180°经线为今天的区域；从0时经线向西到180°经线，为昨天的区域。
(2)特殊情况下，太阳直射0°经线，全球处于同一天；太阳直射180°经线，全球分为两天，且各占一半；当0时经线在东经区时，新的一天占全球的一小半，旧的一天占一大半；当0时经线在西经区时，新的一天占一大半，旧的一天占一小半。
(3)180°经线上的地方时(X)，就是新的一天的时间范围。例如，180°经线的地方时是12时，则新的一天的时间范围就是12小时。新的一天占全球的比例为X/24，旧的一天占全球的比例为1－X/24。
三、沿地表水平运动物体的运动方向的偏转
1．偏转原因：
地球自转产生地转偏向力，其特点是只改变水平运动物体的运动方向，不影响其速度。
2．偏转规律：
北右南左，赤不偏
左右手判断沿地表水平运动物体的偏转
北半球：伸出右手，大拇指与四指呈30°，掌心向上，四指指向物体原来的运动方向，大拇指的指向为物体偏转后的运动方向。
南半球：伸出左手，大拇指与四指呈30°，掌心向上，四指指向物体原来的运动方向，大拇指的指向为物体偏转后的运动方向。
3．产生影响：地转偏向力在大规模气流和水流的水平运动中表现得最为明显。
4．应用
河流沿岸人类活动的选址受地转偏向力的影响，北半球河流冲蚀右岸，在左岸淤积，故港口、防洪堤坝一般建于右岸，聚落、挖沙场宜选在左岸(如下图)。
四、昼夜长短的变化
1．反映：
昼夜长短反映日照时间的长短。
2．昼弧、夜弧
(1)形成：
晨昏线把所经过的纬线分割而成。
(2)特点：
除了在赤道上和春、秋分日外，各地昼弧和夜弧不等长。
(3)意义：
表示昼夜长短。若昼弧比夜弧长，则白昼长、黑夜短；反之，则黑夜长、白昼短。
3．变化规律
时间 变化特点 重要节气
北半球 夏半年 北半球各纬度昼长夜短。 纬度越高，昼越长，夜越短 图1中北半球各地昼长达到一年中的最大值，北极圈及其以北地区皆为极昼
北半球 冬半年 北半球各纬度昼短夜长。 纬度越高，昼越短，夜越长 图3中北半球各地昼长达到一年中的最小值，北极圈及其以北地区出现极夜现象
春、秋分日 图2代表的时间是每年的3月21日或9月23日前后，全球各地昼夜等长，均为12时
[温馨提示]
(1)太阳直射某地，该地不一定昼最长夜最短，北半球各地夏至日(北半球)这一天昼最长，南半球各地冬至日(北半球)这一天昼最长。
(2)太阳直射点的纬度越高，地球上各地昼夜相差越大，出现极昼极夜的范围越大。
(3)同一纬线上各地同一天的昼夜长短相等(日出、日落地方时也相同)；同一纬线的昼夜长短在一年中有两个日期相同(除二至日)，且这两个日期近似关于二至日对称。
4. 巧析昼夜长短的变化规律
(1)昼夜长短分布——抓“直射点位置”
太阳直射点所在的半球位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。太阳直射点所在半球的极点周围出现极昼现象。如图所示：
(2)昼夜长短变化——抓“移动方向”
此处的“移动方向”主要是指太阳直射点的移动方向，它决定昼长、夜长的变化趋势，纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球就昼变长夜变短；且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。如下图所示：
5. 巧记昼夜长短变化的规律
(1)对称规律
同一纬线上各地昼夜长短相同(同线等长)；南、北半球同纬度昼夜长短相反。二分日前后时间相同的两日期，昼夜长短相反。二至日前后时间相同的两日期，昼夜长短相同。
(2)递增规律
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。
(3)变幅规律
赤道处全年昼夜平分；纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大。
(4)极昼、极夜规律
极昼(极夜)的起始纬度＝90°－太阳直射点的纬度。纬度越高，极昼(极夜)出现的天数越多。
6. 昼夜长短的计算方法
晨昏线把所经过的纬线圈分割成昼弧和夜弧。昼弧和夜弧的弧度代表昼夜长短(如下图)。计算方法有以下几种：
(1)根据昼弧或夜弧的长度进行计算：昼(夜)长时数＝昼(夜)弧度数/15°。
(2)根据日出或日落时间进行计算
昼长时数＝(12－日出时间)×2＝(日落时间－12)×2
夜长时数＝(日出时间－0)×2＝(24－日落时间)×2
(3)根据分布特点进行计算
同纬度各地的昼长相等，夜长相等。南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布，即北半球各地的昼长(夜长)与南半球同纬度地区的夜长(昼长)相等。
五、正午太阳高度的变化
1．太阳高度
(1)概念：
是太阳高度角的简称，如图，是太阳光线与地平面的交角，即太阳在当地的仰角。
(2)特点：
在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，太阳高度是0°。
2．正午太阳高度
一日内最大的太阳高度，反映太阳辐射的强弱。
3．二分二至日太阳视运动轨迹
夏至日：①，该日日出东北，日落西北（极昼、极夜区除外）
春秋分日：②，该日出正东，日落正西
冬至日：③，该日日出东南，日落西南（极昼、极夜区除外）
4．正午太阳高度变化规律
(1)空间(纬度)变化规律
夏至日：
正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，如图中c折线所示。
冬至日：
正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，如图中a折线所示。
春、秋分日：
正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中b折线所示。
由上述可归纳出，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(2)时间(季节)变化规律(以北半球为例)
节气 最大值地区 最小值地区
夏至日 北回归线及其以北各纬度 南半球各纬度
冬至日 南回归线及其以南各纬度 北半球各纬度
二分日 赤道 极点
5. 正午太阳高度的变化规律具体分析
(1)正午太阳高度的季节变化规律
北回归线及其以北地区 一年有一次最大值(6月22日前后)，一次最小值(12月22日前后)
南回归线及其以南地区 一年有一次最大值(12月22日前后)，一次最小值(6月22日前后)
南、北回归线之间 (除赤道外) 一年有两次最大值(太阳直射时最大)，一次最小值(南半球出现在6月22日前后、北半球出现在12月22日前后)
赤道地区 一年有两次最大值(春分、秋分)，两次最小值(夏至、冬至)
递变规律 来增去减(直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小)
(2)正午太阳高度的年变化规律
南、北回归线之间 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大至46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′
回归线至极圈之间 各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)
极圈以内地区 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小至23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′
(3)正午太阳高度的变化幅度
①赤道地区和南、北两极地区的年正午太阳高度最大差值均为23°26′。
②0°到南、北纬23°26′之间的地区(或热带地区)，年正午太阳高度最大差值从23°26′增大到46°52′。
③南、北纬23°26′到南、北纬66°34′之间的地区(或南、北温带)，年正午太阳高度最大差值均为46°52′。
④南、北纬66°34′至极点之间的地区(或南、北寒带)，年正午太阳高度最大差值从46°52′减小到23°26′。
6. 正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
说明：“两点”指观测点、太阳直射点。若两点同在北(南)半球，两点纬度差为大数减去小数；若两点分属于南、北半球，两点纬度差为两点的纬度之和。如下图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度是：
HA＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。
当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度是：
HC＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
7. 正午太阳高度的应用
(1)确定地方时
当某地太阳高度达一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。
(2)确定房屋的朝向
在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(3)判断日影长短及方向
太阳高度越大，影子越短，正午太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变化规律是：日出最长正午最短日落最长，且日影方向与太阳方向相反。
(4)推断楼间距
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。为了保证一楼全年都有阳光照射，北回归线以北地区建造楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(5)太阳能热水器集热板的安装角度和不同季节的调节角度
①太阳能热水器集热板与地面的夹角：
为了最大限度地利用太阳能资源，太阳能集热板与地面之间的夹角(α)最好等于该地与太阳直射点所在地的纬度差，或者说和当天正午太阳高度角(H)互余，如图：
②一年内调整的幅度：
正午太阳高度的变化幅度
南、北回归线之间的地区，年变化幅度ΔH＝23°26′＋当地纬度；
回归线与极圈之间的地区，年变化幅度恒为46°52′；
极圈到极点之间的地区，年变化幅度从46°52′逐渐降低到23°26′。
六、四季更替和五带划分
1．四季更替
(1)成因
(2)划分(以北半球为例)
类型 天文四季 气候四季
范 围 春季 过渡季节 3、4、5月
夏季 白昼最长、正午太阳高度最高的季节 6、7、8月
秋季 过渡季节 9、10、11月
冬季 白昼最短、正午太阳高度最低的季节 12、1、2月
2.五带划分
(1)划分依据：
太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。
(2)五带的划分