一、地球的普通性与特殊性
1.地球的普通性
地球是一颗普通的行星,主要原因在于它与其他行星具有很大的相似性,具体表现为:
(1)都是本身不发光、不透明的近似球状的天体。
(2)运动特征方面都具有同向性、共面性、近圆性等特征。
(3)在质量、体积、密度、自转和公转周期、平均密度等结构特征方面与其相邻的行星相似。
2.地球的特殊性(地球上存在生命的条件)
在太阳系的八颗行星中,地球是唯一一颗适合生物生存和繁衍的行星。这与地球的宇宙环境条件和地球自身的条件是密切相关的。
另外,地球大气对太阳紫外线的削弱,以及地球恰当的自转周期等也是地球生命物质存在的条件。
练习1 美国科幻大片《阿凡达》,讲述地球人试图从遥远的“潘多拉”星球开采矿产以解决地球的能源危机而与“纳美人”(“潘多拉”星球的土著人)发生了一系列的矛盾冲突。据此完成下列问题。
(1)假如影片中“潘多拉”星球在宇宙中是存在的,那么它不可能属于( )
A.总星系 B.银河系
C.河外星系 D.太阳系
(2)影片中地球人在“潘多拉”星球行动时需要带氧气罩,证明其大气不适合人类呼吸,下列与地球大气有密切关系的是( )
A.地球的质量和体积适中
B.地球的昼夜更替周期适中
C.地球与太阳的距离适中
D.地球自转周期适中
答案 (1)D (2)A
解析 第(1)题,目前,地球是太阳系中唯 ( http: / / www.21cnjy.com )一存在生命的天体。第(2)题,地球的体积和质量适中,这使得大量气体聚集在地球周围,经过漫长的演化,地球大气转化为以氮和氧为主。
二、太阳对地球的影响
1.太阳辐射的空间分布、影响因素及其对地球的影响
(1)我国太阳年辐射总量的空间分布特点
我国太阳能分布的高值和低值中心均位于北纬2 ( http: / / www.21cnjy.com )2°~35°之间,在北纬30°~40°地区,随纬度增高太阳辐射能增加,北纬40°以北,大致由东向西太阳辐射能逐渐增加。具体分布如下图所示:
青藏高原成为太阳辐射的高值中心,主要是因为 ( http: / / www.21cnjy.com ):①海拔高,空气稀薄,空气中尘埃含量较少,晴天较多,日照时间较长;②大气对太阳辐射的削弱作用小,到达地面的太阳辐射能量多。而四川盆地成为低值中心的原因在于:盆地地形,水汽不易散发,空气中水汽含量多,阴天、雾天较多,对太阳辐射削弱作用强,从而造成日照时间短,日照强度弱,太阳能资源贫乏。
(2)影响太阳辐射分布的因素
影响因素 纬度 地势 天气
日照时数 极圈以内地区有极昼极夜现象,极圈以外地区夏季日照时数多于冬季 一般地势高的高原日照时数多于地势低的盆地 多阴雨天气的地区,日照时数少,多晴朗天气的地区,日照时数多
年太阳辐射总量 纬度低,正午太阳高度大,获得太阳辐射多 地势高,大气稀薄,透明度高,固体杂质、水汽少 晴天多,到达地面的太阳辐射多
(3)太阳辐射对地球的影响
对地理环境的影响 太阳直接为地球提供光、热资源,太阳辐射能维持着地表温度,是促进地球上大气运动、水循环的主要动力
自然界的岩石风化等外力作用与太阳辐射的能量有关
从生物界来看,动植物的生长发育离不开太阳提供的光、热资源
对生产、生活的影响 生产和生活所使用的能量主要是由石油、煤炭等矿物能源提供的,这些矿物能源都是由古代的动植物资源转化而来的,显然古代的动植物固定了太阳辐射能
太阳辐射能也是人类生产、生活的直接能量来源,如人们可直接利用太阳能热水器、太阳灶、太阳能电站来提供能量
不利影响 过多的紫外线会危害地球生物
2.太阳活动对地球的影响
影响地球气候 太阳黑子活动周期与年降水量变化周期有一定的相关性,在黑子活动剧烈的年份,地球上气候异常的概率明显增大
扰动地球大气中的电离层,影响无线电短波通信 太阳黑子、耀斑增多时,发射的电磁波进入地球的电离层,会引起电离层扰动,使地球上的无线电短波通信受到影响,甚至出现短暂的中断
扰乱地球磁场,产生“磁暴”现象 太阳大气抛出的高能带电粒子流会扰乱地球磁场,使地球磁场突然出现“磁暴”现象,导致罗盘指针剧烈颤动,不能正确指示方向
产生极光 太阳大气抛出的高能带电粒子流高速冲进两极地区的高空大气,与大气相撞,产生极光
影响自然灾害的发生 地球上许多自然灾害的发生与太阳活动有关,如地震、水旱灾害等
练习2 下图所示是“中国局部地区太阳年辐射总量分布图”。读图,回答下题。
Ⅰ区太阳年辐射总量比Ⅳ区高,主要因为Ⅰ区( )
A.夏季大气逆辐射强
B.年平均气温比较高
C.正午太阳高度大
D.天气晴朗且海拔高
答案 D
解析 本题考查影响太阳辐射 ( http: / / www.21cnjy.com )的因素。由图中经纬网可知,Ⅰ区处于内蒙古高原,Ⅳ区处于四川盆地。由于内蒙古高原为温带大陆性气候,晴天多、太阳辐射强,且海拔高、空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射多;而四川盆地为亚热带季风气候,又加之是盆地地形,云雾较多,日照时数少,太阳辐射少。
三、航天发射基地及返回基地的区位选择
1.航天发射基地的建设区位
(1)纬度:纬度越低,地球自转线速度越大。
(2)方向:向东发射,可获得较大的初始速度,充分利用地球自转的惯性,节省燃料。
(3)气象条件:阴天少,雷雨天气少,云少,云层离地表高,风速小。
(4)地质:地势平坦开阔,地质结构稳定。
(5)水文条件:少大河、湖泊。
(6)交通位置:要有便利的交通运输条件,利于大型设备的运输。
(7)人口密度条件:人口密度较小的地区,以保证安全。
其中影响卫星和飞船发射的最关键和最直接的因素是——气象因素。
2.返回地点
(1)人烟稀少的地区。
(2)地势开阔平坦的草原地区,水面少,便于发现目标和营救的地区或者在海洋上。
(3)距离发射场、控制中心位置适中,有利于监控、抢救等工作展开。
练习3 我国第四个航天发射中心于2012年“落户”海南。我国已建成使用的三个航天发射中心是酒泉、西昌、太原。
与前三个航天发射中心相比,我国第四个航天发射中心突出的区位优势是什么?
答案 纬度低,自转线速度大,利于航天器发射,节省燃料;海上运输方便,可以运输大型火箭;四面环海,发射和返回更安全。
解析 分析图中四个发射中心的位置,结合所学基础知识,可以解决。
四、光照图及其判读
1.常见光照图的类型
(1)地球侧视图
一般北极在上,南极在下,赤道为一直线居 ( http: / / www.21cnjy.com )中,地轴或竖直或倾斜;晨昏线与太阳光线垂直,并平分赤道。二分日时,晨昏线起止于南北两极点,二至日时,晨昏线起止于与南北极圈相切的两切点,除二分日以外的时间,晨昏线与极地的某两纬线圈(纬度度数相同)相切。
以上四图在纵切面上昼夜半球平分,下面的图在纵切面上昼夜半球不等分。
(2)极地俯视图:中心为极点,外圆为赤道,虚线为南北回归线和南北极圈。
(3)斜侧(俯)视图:观测点既不在赤道上空,也不在极点上空,观测到的光照情况即为斜侧(俯)视图。
(4)矩形投影图:矩形投影图是将南 ( http: / / www.21cnjy.com )北极点、南北极圈、南北回归线放大到与赤道一样长,它与实际图相比有很大的变形,离赤道越远,变形越大。判读此类图的关键是晨昏线、极昼极夜和赤道上的日出(6时)日落(18时)时间等。
(5)局部图:解题时把图像补充完整,可降低解题难度。
2.太阳光照图中时间计算的突破点
① 看晨昏线与极圈的关系,确定日期 如南极圈内全为极夜(北极圈内全为极昼)为6月22日,相反为12月22日;全球昼夜平分,此时为3月21日或9月23日
② 利用晨昏线与赤道的交点,确定时间 晨线与赤道的交点所在的经线地方时为6时,昏线与赤道的交点所在的经线地方时为18时
③ 正确找出太阳直射点所在的经度,确定时间 太阳直射点所在的经线为当地地方时12时
④ 据当地的地方时12时,确定昼夜情况 当地的地方时12时所在经线平分白昼
⑤ 找两条经线的经度差确定时差 根据两地的经度差可求出两条经线的时间差
练习4 北京时间2011年9月29日21时16分,中国首个目标飞行器“天宫一号”成功发射升空。下图是“‘天宫一号’目标飞行器发射升空当天某时光照图”。读图文资料,完成(1)~(2)题。
(1)图中( )
A.德班(约30°S,31°E)为早上4时
B.新加坡(约1°N,104°E)太阳高度达一年中最大值
C.地球自转方向为顺时针方向旋转
D.A、B、C三地地球自转线速度相等
(2)“天宫一号”目标飞行器发射升空时刻( )
A.地球公转到远日点附近且速度加快
B.太阳直射点位于南半球、东半球
C.之后三个月内,北京地区白昼渐短,黑夜渐长
D.之后六个月内,北极圈内极夜范围不断扩大
答案 (1)C (2)B
解析 第(1)题,由图可以看出,图 ( http: / / www.21cnjy.com )中0°经线为0时,因此,德班为凌晨2时4分,故A项错误;新加坡位于赤道附近,在二分日即太阳直射赤道附近时,正午太阳高度达一年中最大值,故B项错误;此时(9月29日)太阳直射南半球。南极点附近出现极昼现象,因此图示是以南极点为中心的图,地球自转方向为顺时针,C项正确;A、C与B纬度不同,线速度A=C>B,故D项错误。第(2)题,飞行器发射升空时刻,地球公转位置离近日点更近,且速度加快,故A项错误;之后三个月内,直射点先向南移后向北移,北京地区先白昼渐短黑夜渐长,后白昼渐长黑夜渐短,故C项错误;之后六个月内,北极圈内极夜范围先变大后变小,故D项错误。故选B项。
五、地方时、区时的计算和日期的变更
1.用俯视图解读钟点
2.用侧视图解读钟点
3.计算地方时要注意以下两种情况:
(2)由于一天为24小时,区时计算结果若大于 ( http: / / www.21cnjy.com )24小时,则为第二天,该数值减去24小时,原日期加一天,即为所求时间;若区时小于0,则为前一天,需用24小时减去所得数的绝对值,原日期减去一天,即为所求时刻。
(3)区时的计算思路与地方 ( http: / / www.21cnjy.com )时计算相同,不同之处在于确定时区数[已知经度/15°=n+余数,余数<7.5°,n为时区数,余数>7.5°,(n+1)为时区数]或中央经线(时区数×15°)。
(4)经过国际日期变更线(人为界线):日期变化而时刻不变;经过0时经线或24时经线:日期和时刻都变化。
练习5 2010年南非世界杯决赛于当地时间7月11日20:30在约翰内斯堡(26°S,28°E)开赛。上海的王先生要去约翰内斯堡观看这场比赛。自上海经迪拜至约翰内斯堡,飞机飞行时间约为17小时。据此完成(1)~(2)题。
(1)在下列假设的上海—约翰内斯堡的航班起飞时间中,王先生适宜选择( )
A.10日21:00 B.11日3:30
C.11日7:00 D.11日9:30
(2)这场足球比赛过程中,下列地点日期发生了变更的是( )
A.纽约(74°W)
B.伦敦(经度0°)
C.布宜诺斯艾利斯(58°24′W)
D.伊斯兰堡(73°08′E)
答案 (1)C (2)D
解析 (1)由题意可知, ( http: / / www.21cnjy.com )王先生出发时约翰内斯堡(东二区)时间不晚于7月11日3:30(相当于北京时间11日9:30),由于约翰内斯堡机场距比赛场地还有一段路程,出发时间还要提前一些。另外还应注意上海机场的起飞时间为北京时间。(2)比赛开始时,位于东五区的伊斯兰堡时间为11日23:30,比赛结束时伊斯兰堡时间已经进入了12日。
六、昼夜长短的变化及计算
1.春(秋)分日太阳直射赤道,全球各地昼夜平分,如图中点M所在纬线被晨线平分,昼弧长和夜弧长相等,a=b。
2.夏至日(可类推到夏半年)太阳直射北回归线,如下图任意一点所在纬线被晨线分割。
北半球M点:a>b,昼长夜短;
赤道上O点:a=b,昼夜等长;
南半球L点:a<b,昼短夜长。
从北极圈到南极圈白昼越来越短,夜越来越长。
以上可总结如下图(以北半球为例,南半球与之相反)。
3.昼夜长短的计算方法
(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
地方时正午12时把一天的白昼平分成相等的两份(如下图所示)
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
①同纬度各地的昼长相等、夜长相等。
②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。
例如:40°N的昼长等于40°S的夜长。
[方法归纳] 如何突破光照图
光照图中多以晨昏线为信息载体,考查晨昏线的一些规律,概括地说是三大关系和三个类型的点。
(1)三大关系
①晨昏线与经线的关系:在二分日时,晨昏 ( http: / / www.21cnjy.com )线与经线圈重合,其他时间存在一定的夹角(0°~23°26′),该夹角随季节发生变化且与太阳直射点偏离赤道的纬度值相等,在二至日时最大。
②晨昏线与纬线的关系:在二分日时,晨昏 ( http: / / www.21cnjy.com )线与所有纬线垂直相交,其他时间都会与地球上纬度度数相同的两条纬线相切,相切的纬线圈上正好出现极昼或极夜现象。
③晨昏线所在平面与太阳光线的关系:晨昏线所在平面始终与太阳光线垂直。
(2)三个类型的点
①晨昏线与赤道的交点,赤道上始终昼 ( http: / / www.21cnjy.com )夜等长,晨线和赤道交点的地方时为6时,昏线和赤道交点的地方时为18时。可以利用该点判断直射点的经度和计算时间。
②晨昏线与某纬线的切点:也就是晨昏线和极 ( http: / / www.21cnjy.com )昼(夜)区的切点,这些点所在纬度是出现极昼极夜现象的最低纬度。直射点与切点的纬度之和为90°,根据晨昏线和极昼(夜)区的切点可以判断直射点的纬度;当切点位于昼半球中分线上时,直射点和切点的经度相同,切点地方时为12时;当切点位于夜半球中分线上时,直射点与切点经度相差180°,切点地方时为0时。切点是晨线和昏线的转折点。
③晨昏线与经线的交点:晨昏线把所在纬 ( http: / / www.21cnjy.com )线分为昼弧和夜弧,利用该点可以求出该纬线的昼长或夜长(只要求出昼弧或夜弧的长度,就可以计算出昼长或夜长),还可以计算出该纬线的日出和日落时间。
练习6 读“地球在公转轨道上甲、乙两处的昼夜分布放大图”,回答下列问题。
(1)在甲处放大图上画出地球自转方向。
(2)地球公转到甲处时,写出①摩尔曼斯 ( http: / / www.21cnjy.com )克、②开普敦、③开罗、④北京四城市白昼由长到短的排序为______________;由甲处公转到乙处过程中,②、④两城市昼夜长短的变化分别是______________、________________。
(3)地球公转到乙处时,D点的日出、日落时刻分别是________、______。
(4)地球公转到甲处时,A、B两点的昼长分别约是__________、__________。
答案 (1)逆时针方向画箭头。
(2)①④③② 昼变长夜变短 昼变短夜变长
(3)8:00 16:00
(4)14小时 12小时
解析 第(1)题,结合甲在公转 ( http: / / www.21cnjy.com )轨道上的位置及其放大图知该放大图为北半球,在北极上空看呈逆时针。第(2)题,四地由北向南昼逐渐变短;由甲处到乙处,北半球各地昼逐渐变短,南半球各地昼逐渐变长。第(3)题,根据图示看出D点向东30°为18时经线,即日落时间为16时,并由此可求得日出时间为8时。第(4)题,结合A、B两点昼弧长度求得(估算)昼长。
七、用侧视图理解正午太阳高度
1.画地平线理解正午太阳高度的分布
侧视图中地平线与太阳光线的夹角即为正午 ( http: / / www.21cnjy.com )太阳高度角,由上图可以看出,正午太阳高度的分布规律是由直射点向南北两侧递减,距直射点越近,正午太阳高度角越大。
2.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(3月21前后、9月23日前后)、两次最小值(6月21日前后、12月22日前后)
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)
正午太阳高度的年变化 温带地区正午太阳高度的年变化幅度都为46°52′;热带地区正午太阳高度的年变化幅度为23°26′+Φ(Φ为当地纬度)
练习7 福建某中学研究性学习小组,设计了可调节窗户遮阳板,实现教室良好的遮阳与采光。下图示意遮阳板设计原理,据此回答(1)~(2)题。
(1)遮阳板收起,室内正午太阳光照面积达一年最大值时( )
A.全球昼夜平分
B.北半球为夏季
C.太阳直射20°S
D.南极圈以南地区极昼
(2)济南某中学生借鉴这一设计,若两地窗户大小形状相同,则应做的调整是( )
①安装高度不变,加长遮阳板 ②安装高度不变,缩短遮阳板 ③遮阳板长度不变,降低安装高度 ④遮阳板长度不变,升高安装高度
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
答案 (1)D (2)A
解析 第(1)题,当遮阳板收起且室内正午太 ( http: / / www.21cnjy.com )阳光照面积达到一年最大值时,也就是正午太阳高度最小时,福建位于北回归线以北,冬至日正午太阳高度最小,冬至日太阳直射点位于南回归线,此时南极圈及其以内为极昼。第(2)题,济南较福建纬度高,在夏季为减少到达室内光照面积,需加长遮阳板;同样,在遮阳板长度不变的情况下,需降低安装高度。
八、地球的圈层结构及其特点
1.地球的内部圈层
2.地球的外部圈层——大气圈、水圈、生物圈及其相互关系
A——大气圈:是由气体和悬浮物组成。
B——水圈:连续但不规则的圈层。
C——生物圈:占有大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈上部,是最活跃的圈层。
练习8 整个地球不是一个均质体,而是具有明显的圈层结构,据此完成(1)~(2)题。
(1)2014年5月7日晚上10时11分41秒,云南省楚雄州元谋县发生4.7级地震,震源深度13公里。此次地震发生的圈层是( )
A.地核 B.下地幔 C.上地幔 D.地壳
(2)有关地球内部圈层结构的叙述,正确的是( )
A.划分地壳和地幔的界面是古登堡界面
B.地核部分的温度、压力和密度都较小
C.在莫霍界面下,纵波的传播速度突然下降,横波则完全消失
D.在莫霍界面下,纵波和横波的传播速度都明显增加
答案 (1)D (2)D
解析 第(1)题,大陆地壳的 ( http: / / www.21cnjy.com )平均厚度是33千米,所以此次地震发生的圈层是地壳。第(2)题,地壳与地幔的分界面为莫霍界面;地核部分的温度很高,压力和密度很大;莫霍界面下纵波和横波的传播速度都明显增加。