地球概論-Chapter1

1、 地球概論電子教案地球概論電子教案East China Normal University出版：高 等 教 育 出 版 社 高等教育電子音像出版社制作：華東師范大學(xué)地理系 束炯、李莉 地球概論電子教案地球概論電子教案 第一章 地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo) 第二章 地球的宇宙環(huán)境 第三章 地球的運(yùn)動(dòng) 第四章 地球運(yùn)動(dòng)的地理意義 第五章 地球和月球 第六章 地球的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)制作：束炯 李莉華東師范大學(xué)地理系Essentials of Globe高 等 教 育 出 版 社高等教育電子音像出版社East China Normal University出版使用說(shuō)明使用說(shuō)明 本電子教案，是為了方便教師與學(xué)生學(xué)習(xí)

2、地球概論 (金祖孟主編. 北京：高等教育出版社，1997年第三版)而設(shè)計(jì)制作的。 地球概論是地球系統(tǒng)科學(xué)基本物理框架的重要組成部分，是高等師范院校地理專業(yè)的第一門(mén)基礎(chǔ)課。地球概論的任務(wù)，首先在于為所有地理專業(yè)的一系列課程提供關(guān)于地球系統(tǒng)科學(xué)的基本知識(shí)，特別是提供同太陽(yáng)輻射能在地球表面上的分布和變化以及與地球運(yùn)動(dòng)參數(shù)有關(guān)的天文知識(shí)。 由于許多學(xué)校都采用這本教材，該教材至今已經(jīng)歷八個(gè)印次。為了便于教學(xué)，我們基本上按照原教材的體系，安排教學(xué)內(nèi)容。依然分為六章，即第一章地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)，第二章地球的宇宙環(huán)境，第三章地球的運(yùn)動(dòng)，第四章地球運(yùn)動(dòng)的地理意義，第五章地球和月球，第六章地球的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。E

3、ast China Normal University 本電子教案把與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的圖表、照片以及一些動(dòng)畫(huà)分門(mén)別類，加以組合，并給出了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。主要是為授課提供一個(gè)基本的思路、框架、體系和一些最基本的素材，教師在授課時(shí)可以根據(jù)自己的理解和掌握的材料進(jìn)行調(diào)整與修改。 電子教案由束炯設(shè)計(jì)，束炯、李莉制作, 在圖片的繪制過(guò)程中，華東師范大學(xué)地理系研究生黃嫣旻、段玉森、2000級(jí)本科生顧瑩、張國(guó)欽、邱云峰、余韜同學(xué)付出了辛勤的勞動(dòng)。本教案的制作得到了教育部理科人才培養(yǎng)基地和華東師范大學(xué)教改基金的資助。高等教育出版社徐麗萍副編審也給予熱情的鼓勵(lì)與支持。在電子教案出版之際，謹(jǐn)對(duì)所有關(guān)心和支持這項(xiàng)工作

4、的單位和個(gè)人表示衷心的感謝！ 雖然教案的設(shè)計(jì)幾經(jīng)修改，但魯魚(yú)亥豕，應(yīng)不能免，敬請(qǐng)廣大教師和使用者批評(píng)指正。聯(lián)絡(luò)信箱: 。East China Normal University第一章 地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)第一節(jié) 地理坐標(biāo) 經(jīng)線和緯線一、 地球上的經(jīng)線和緯線q 地理定位的需要v二直線相交于一點(diǎn)；v每地點(diǎn)都可看作是特定經(jīng)線和緯線交點(diǎn)。East China Normal Universityq 經(jīng)線和緯線都是地球上的圓v 大圓：同一球面上最大的圓，其圓心即為球心；v 小圓：大圓以外的圓。q 緯線(parallel)v 垂直于地軸的平面同地球相割而成的圓；v 緯線相互平行，大小不等;v 赤道(equat

5、or)：緯線中惟一的大圓，將地球分為南北半球。East China Normal UniversityEast China Normal Universityq 經(jīng)線(meridian)v 通過(guò)地軸的平面同地球相割而成的圓；v 經(jīng)線都是大圓（通常指它的半圓），都在兩極相交，大小相同；v 本初子午線：通過(guò)英國(guó)Greenwich(格林尼治)天文臺(tái)的0經(jīng)線（1884年確定）。圖1-1 經(jīng)線和緯線緯線平面垂直于地軸,經(jīng)線平面都通過(guò)地軸East China Normal University英國(guó)Greenwich天文臺(tái),現(xiàn)為天文博物館天文臺(tái)內(nèi)展出早期的天文望遠(yuǎn)鏡、星象圖和天文鐘等East China N

6、ormal University通過(guò)Greenwich天文臺(tái)內(nèi)古老的天文望遠(yuǎn)鏡觀察宇宙腳跨東西半球, 即通過(guò)Greenwich 天文臺(tái)的本初子午線(0經(jīng)線)。East China Normal University二、 地球上的方向和距離q 地球上的方向v 通常指地平方向；v 南北方向（經(jīng)線方向），有限方向；v 東西方向（緯線方向），無(wú)限方向；v 理論上亦東亦西；實(shí)際上非東即西。East China Normal Universityq 地球上的方向與地球自轉(zhuǎn)v 我國(guó)傳統(tǒng)上把正午太陽(yáng)所在方向定為正南，而把日出日落的方向視為東西方向；v 東西方向與地球自轉(zhuǎn)相聯(lián)系；v 在用時(shí)針的方向表述地球自轉(zhuǎn)方

7、向時(shí)，必須明確觀測(cè)者是立足于哪個(gè)半球觀測(cè)地球自轉(zhuǎn)的。East China Normal University圖1-3 十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示東西。圖1-2 地球自轉(zhuǎn)方向向東。在北半球看，呈逆時(shí)針?lè)较?；在南半球看，呈順時(shí)針?lè)较?。East China Normal Universityq 角距離與線距離的簡(jiǎn)單換算關(guān)系v 海里：經(jīng)線1分的弧長(zhǎng)；v 兩地間弧分?jǐn)?shù)=其長(zhǎng)度的海里數(shù)，由此推出經(jīng)線的全長(zhǎng)：60海里180=10 800海里；v 赤道的周長(zhǎng)：60海里360=21 600海里。East China Normal University經(jīng)度和緯度一、 經(jīng)度和緯度q 是經(jīng)線和緯線

8、的“編號(hào)”，本身代表一種角度q 緯度：一地相對(duì)于赤道平面的南北方向和角度v 緯度是一種線面角，即本地法線與赤道平面的交角；v 緯度在本地經(jīng)線上度量，南北緯各分90度。East China Normal Universityq 經(jīng)度：本地子午面的東西方向和角距離v 經(jīng)度是兩面角，本初子午面為起始面；本地子午面為終面；v 經(jīng)度通常在赤道上度量，東西經(jīng)各分180度。East China Normal University圖1-4 經(jīng)度和緯度 緯度是線面角，即本地法線與赤道平面的交角； 經(jīng)度是兩面角，即本地子午面與本初子午面的交角。East China Normal Universityq 經(jīng)線都是大

9、圓，緯度間隔大體相等：v 1約折合111km。q 緯線是大小不等的圓 v 經(jīng)度的間隔，隨緯度增高而減??；v 與緯度的余弦成反比。East China Normal University圖1-5 經(jīng)線的間隔隨緯度增大而減小East China Normal Universityq 經(jīng)（緯）度與經(jīng)（緯）線v 經(jīng)度和緯度用來(lái)區(qū)分不同的經(jīng)線和緯線；v 經(jīng)線即等經(jīng)度線，緯線即等緯度線。二、 地理坐標(biāo)q 一地的經(jīng)度和緯度相結(jié)合，叫做該地的地理坐標(biāo)East China Normal Universityq 同地理坐標(biāo)相聯(lián)系的有三個(gè)大圓v 赤道（橫軸）；v 本初子午線（縱軸）；v 本地子午線。q 書(shū)寫(xiě)按慣例v

10、 先緯度，后經(jīng)度；v 數(shù)字在先，符號(hào)在后。 例：北京40N, 116EEast China Normal University圖1-6 在墨卡托投影圖上的經(jīng)緯線。經(jīng)線互相平行，緯線間隔由赤道向兩極增大，以致格陵蘭島比南美洲還大。East China Normal University第二節(jié) 天球坐標(biāo)一、 天球和天穹q 天球：以地心為球心半徑為任意的假想球體，表示天體視運(yùn)動(dòng)的輔助工具v 是整球和圓球；v 分地心天球和日心天球。q 天穹：地平以上的半個(gè)天球v 是半球和扁球。East China Normal University圖1-7 天球示意圖 天球的半徑是任意的,所有天體,不論多遠(yuǎn),都可以在

11、天球上有它們的投影。East China Normal Universityq 天球的視運(yùn)動(dòng)v 對(duì)于地球觀測(cè)者：天球圍繞我們以與地球自轉(zhuǎn)相反的方向（向西），和相同的周期（1日）旋轉(zhuǎn)；v 天球周日運(yùn)動(dòng)；v 周日圈：天體周日運(yùn)動(dòng)行經(jīng)的路線，天體愈近天極周日圈愈小，反之亦然。East China Normal University圖1-8 太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)方向向東(與地球公轉(zhuǎn)方向相同),其視行路線被稱為黃道。East China Normal University1春：中天獅子 太陽(yáng) 飛馬夏：天蝎中天 太陽(yáng) 獵戶秋：飛馬中天 太陽(yáng) 獅子冬：獵戶中天 太陽(yáng) 天蝎圖1-9 夜半中星隨季節(jié)的變化這是地球公轉(zhuǎn)的

12、反映。由夜半中星的變化間接推出太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)。East China Normal Universityv 太陽(yáng)同時(shí)參與兩種相反的運(yùn)動(dòng)： 由于地球自轉(zhuǎn)而隨同整個(gè)天球的運(yùn)動(dòng)，方向向西，日轉(zhuǎn)一周； 由于地球公轉(zhuǎn)而相對(duì)于恒星的運(yùn)動(dòng)，方向向東，年巡天一周。East China Normal University圖1-10 天球的視運(yùn)動(dòng) 左：地球公轉(zhuǎn)和太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)，二者都向東。 右：地球自轉(zhuǎn)和天球周日運(yùn)動(dòng)，前者向東，后者向西。East China Normal Universityq 天球上的圓和點(diǎn)圖1-11 天球大圓的交點(diǎn)和遠(yuǎn)距點(diǎn) 左:地平圈與天赤道的交點(diǎn)（東、西）和遠(yuǎn)距點(diǎn)(南、北、上、下)；右:黃道與天

13、赤道的交點(diǎn)（二分）和遠(yuǎn)距點(diǎn)（二至點(diǎn)和無(wú)名點(diǎn)）East China Normal Universityv 三個(gè)基本大圓：地平圈，天赤道，黃道；v 大圓的極點(diǎn)： 地平圈兩極：天頂和天底； 天赤道的兩極：天北極和天南極； 黃道的兩極：黃北極和黃南極。v 大圓的交點(diǎn)： 天赤道交地平圈：東點(diǎn)和西點(diǎn)； 黃道交天赤道：春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)。East China Normal Universityv 大圓的大距點(diǎn)： 地平圈對(duì)于天赤道：南點(diǎn)和北點(diǎn)； 天赤道對(duì)于地平圈：上點(diǎn)和下點(diǎn)； 黃道對(duì)于天赤道：夏至點(diǎn)和冬至點(diǎn)； 天赤道對(duì)于黃道：無(wú)名點(diǎn)。East China Normal Universityq 天球上的方向和距離v

14、方向：地球上方向的延伸；v東西方向：俯視，逆鐘向?yàn)闁|；v距離：只有角距離。East China Normal University圖1-12 天球上的距離圖1-13球面坐標(biāo)的一般模式由基圈、始圈和終圈構(gòu)成球面三角形East China Normal University二、天球坐標(biāo)q 球坐標(biāo)系的一般模式v 以基圈、始圈和終圈構(gòu)成一球面三角形；v 縱坐標(biāo)即緯度；v 橫坐標(biāo)即經(jīng)度。East China Normal Universityq 兩大類天球坐標(biāo)系v 右旋坐標(biāo)系：與天球周日運(yùn)動(dòng)（地球自轉(zhuǎn)）聯(lián)系，向西；v 左旋坐標(biāo)系：與太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)（地球公轉(zhuǎn)）聯(lián)系，向東。East China Normal

15、Universityq 地平坐標(biāo)系v 用途：表示天體在天空中的高度和方位；v 圓圈系統(tǒng)：地平圈，子午圈，卯酉圈；v 基本要點(diǎn)：基圈：地平圈；原點(diǎn)：南點(diǎn)；始圈：午圈；緯度：高度；經(jīng)度：方位 (0到360度，自南點(diǎn)向西沿地平圈度量）。East China Normal University圖1-14 地平坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)：地平圈上4個(gè)相距90的點(diǎn)：東、南、西、北點(diǎn)；得到子午圈（過(guò)南、北點(diǎn)）和卯酉圈（過(guò)東、西點(diǎn)）。圖1-15 天體的地平坐標(biāo)：高度和方位East China Normal Universityq 第一赤道坐標(biāo)系(也稱時(shí)角坐標(biāo)系)v 用途：用于時(shí)間度量；v 圓圈系統(tǒng)：天赤道，子午圈和六時(shí)

16、圈；v 基本要點(diǎn)：基圈：天赤道；原點(diǎn)：上點(diǎn)；始圈：午圈；緯度：赤緯；經(jīng)度：時(shí)角（經(jīng)圈改稱時(shí)圈）自上點(diǎn)沿天赤道向西度量（為使天體的時(shí)角“與時(shí)俱增 ”）。East China Normal University圖1-16(上) 第一赤道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。天赤道上4個(gè)相距90的點(diǎn)：東、西、上、下點(diǎn)；得到子午圈和六時(shí)圈。圖1-17（下） 天體第一赤道坐標(biāo)系：赤緯和時(shí)角East China Normal Universityq 第二赤道坐標(biāo)系v 用途：表示天體在天球上的位置；v 圓圈系統(tǒng)：天赤道，二分圈和二至圈；v 基本要點(diǎn)：基圈：天赤道；原點(diǎn)：春分點(diǎn)；始圈：春分圈；緯度：赤緯；經(jīng)度：赤經(jīng)，自天赤道向東

17、度量（為使春分點(diǎn)沿天赤道向東度量，即當(dāng)時(shí)的“恒星時(shí)”）。East China Normal University圖1-18（下） 第二赤道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。天赤道上4個(gè)相距90的點(diǎn)：二分點(diǎn)和二個(gè)無(wú)名點(diǎn)；得到二分圈和二至圈。 圖1-19（上） 天體第二赤道坐標(biāo)系：赤緯和赤經(jīng)East China Normal Universityq 黃道坐標(biāo)系v 用途：表示日月行星的位置及其運(yùn)動(dòng)；v 圓圈系統(tǒng)：黃道，無(wú)名圈（通過(guò)春分點(diǎn)的黃經(jīng)圈）和二至圈；v 基本要點(diǎn)：基圈：黃道；原點(diǎn)：春分點(diǎn)；始圈：無(wú)名圈；緯度：黃緯；經(jīng)度：黃經(jīng)，自春分點(diǎn)沿黃道向東度量（為使太陽(yáng)的黃經(jīng)“與日俱增”）。East China Norm

18、al University圖1-20（上） 黃道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。黃道上4個(gè)相距90的點(diǎn)：二分點(diǎn)和二至點(diǎn)；得到無(wú)名圈和二至圈。圖1-21（下） 天體的黃道坐標(biāo)系：黃緯和黃經(jīng) East China Normal University圖1-22 仰極高度天頂赤緯當(dāng)?shù)鼐暥?地平座標(biāo)系和第一赤道坐標(biāo)系； 始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤緯，方位不同于時(shí)角； 二者的具體差異與當(dāng)?shù)氐木暥扔嘘P(guān)； 仰極高度體現(xiàn)地平系統(tǒng)與第一赤道向系統(tǒng)的關(guān)系。 East China Normal University 第二赤道坐標(biāo)系和黃道坐標(biāo)系：赤經(jīng)和黃經(jīng)都向東度量：有共同的原點(diǎn)（春分點(diǎn)）。但第一赤道坐標(biāo)系以天赤道為基圈，春分圈為始圈；黃道坐標(biāo)系以黃道為基圈，以無(wú)名圈為始圈。所以，赤緯不同于黃緯，赤經(jīng)不同于黃經(jīng)。圖1-