地球概論第一章

天文學(xué)基礎(chǔ)主講：徐紅主頁博客：星星知我心/xuhong66

天文學(xué)基礎(chǔ)電子教案EastChinaNormalUniversity出版：高等教育出版社高等教育電子音像出版社前言地理學(xué)：研究地球表面地理環(huán)境的結(jié)構(gòu)分布及其發(fā)展變化的規(guī)律性以及人地關(guān)系的學(xué)科注重：地域分異規(guī)律地理環(huán)境：自然環(huán)境生態(tài)環(huán)境人文環(huán)境學(xué)習(xí)目的1.為地理學(xué)課程提供整體的基礎(chǔ)知識2.為中學(xué)地理課提供地球整體知識3.培養(yǎng)辨證唯物主義的宇宙觀4.解決生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活中的實(shí)際問題學(xué)習(xí)方法1.注意觀察天象四季星空月相變化行星2.利用直觀的教具建立三維空間3.善于科學(xué)的思考4.認(rèn)真復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)、上課注意聽講，做好課堂筆記地球概論電子教案

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

第四章地球運(yùn)動的地理意義

第五章地球和月球

制作：束炯李莉華東師范大學(xué)地理系EssentialsofGlobe高等教育出版社高等教育電子音像出版社EastChinaNormalUniversity出版第一章地理坐標(biāo)與天球坐標(biāo)第一節(jié)地理坐標(biāo)

101經(jīng)線和緯線一、地球上的經(jīng)線和緯線

1.旋轉(zhuǎn)的地球：地軸、地心、地極地極：南極（S）北極(N)EastChinaNormalUniversity?oNS2.大圓和小圓大圓：切割地球的平面通過地心，該平面與地球表面相交而成的圓為大圓特征：①半徑為R②無數(shù)個③球面上最大的圓④任何一個大圓都可以將地球平分小圓：大圓以外的圓，切割地球的平面不過地心，該平面與地球表面相交而成的圓。特征：①半徑大小不一②無數(shù)個3.緯線(parallel)定義：一切垂直于地軸的平面同地面相割而成的圓特征：①緯線相互平行，②大小不等;③赤道(equator)：緯線中惟一的大圓，將地球分為南北半球。EastChinaNormalUniversity4經(jīng)線(meridian)一切通過地軸的平面同地面相割而成的圓，都是經(jīng)圈特點(diǎn)：無數(shù)個；經(jīng)線都是大圓（通常指它的半圓），都在兩極相交，大小相同；本初子午線：通過英國Greenwich(格林尼治)天文臺原址的0°經(jīng)線（1884年確定）。經(jīng)圈是不是經(jīng)線？經(jīng)線：所有經(jīng)圈都在南北兩級相交，被等分為兩個半圓，這樣的半圓叫經(jīng)線，實(shí)際上是180°的經(jīng)圈弧，我國稱為子午線

北子南午圖1-1經(jīng)線和緯線緯線平面垂直于地軸,經(jīng)線平面都通過地軸

EastChinaNormalUniversity英國Greenwich天文臺,現(xiàn)為天文博物館天文臺內(nèi)展出早期的天文望遠(yuǎn)鏡、星象圖和天文鐘等EastChinaNormalUniversity通過Greenwich天文臺內(nèi)古老的

天文望遠(yuǎn)鏡觀察宇宙腳跨東西半球,即通過Greenwich天文臺的本初子午線(0°經(jīng)線)。EastChinaNormalUniversity二、地球上的方向和距離1.地球上的方向通常指地平方向；南北方向（經(jīng)線方向），有限方向；東西方向（緯線方向），無限方向；理論上亦東亦西；實(shí)際上非東即西。EastChinaNormalUniversity2.地球上的方向與地球自轉(zhuǎn)我國傳統(tǒng)上把正午太陽所在方向定為正南，而把日出日落的方向視為東西方向；東西方向與地球自轉(zhuǎn)相聯(lián)系；在用時針的方向表述地球自轉(zhuǎn)方向時，必須明確觀測者是立足于哪個半球觀測地球自轉(zhuǎn)的。EastChinaNormalUniversity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，呈逆時針方向；在南半球看，呈順時針方向。EastChinaNormalUniversity102經(jīng)度和緯度一、經(jīng)度和緯度1.緯度：一地相對于赤道平面的南北方向和角距離緯度是一種線面角，即本地法線與赤道平面的交角；緯度在本地經(jīng)線上度量，南北緯各分90度赤道以北為北緯，赤道以南為南緯。一地的緯度，就是這個地點(diǎn)相對于赤道面的南北方向和角距離，體現(xiàn)這一量度的是從赤道到所在地的一段經(jīng)線EastChinaNormalUniversity

經(jīng)度：本地子午面相對于本初子午面的東西方向和角距離經(jīng)度是兩面角，本初子午面為起始面；本地子午面為終面；經(jīng)度通常在赤道上度量，東西經(jīng)各分180度。一地的經(jīng)度，就是這個地點(diǎn)所在的子午面，相對于本初子午面的東西方向和角距離，體現(xiàn)這一量度的是這兩個平面在赤道上截取的一段弧EastChinaNormalUniversity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。EastChinaNormalUniversity經(jīng)線都是大圓，緯度間隔大體相等：1°約折合111km。

緯線是大小不等的圓

經(jīng)度的間隔，隨緯度增高而減小；與緯度的余弦成正比。同樣的經(jīng)度間隔在不同緯度上長度不同，隨著緯度的增高緯線長度在減小。EastChinaNormalUniversity圖1-5經(jīng)線的間隔隨緯度增大而減小EastChinaNormalUniversity經(jīng)（緯）度與經(jīng)（緯）線經(jīng)度和緯度用來區(qū)分不同的經(jīng)線和緯線；經(jīng)線即等經(jīng)度線，緯線即等緯度線。二、地理坐標(biāo)一地的經(jīng)度和緯度相結(jié)合，叫做該地的地理坐標(biāo)度量全球各地的地理坐標(biāo)，需要一個統(tǒng)一的制度，叫做地理坐標(biāo)系。EastChinaNormalUniversity同地理坐標(biāo)相聯(lián)系的有三個大圓赤道（橫軸）；本初子午線（縱軸）；本地子午線。書寫按慣例先緯度，后經(jīng)度；數(shù)字在先，符號在后。例：北京40oN,116oEEastChinaNormalUniversity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。EastChinaNormalUniversity第二節(jié)天球坐標(biāo)

§103-2天球和天穹天球：以地心為球心半徑為任意的假想球體，表示天體視運(yùn)動的輔助工具是整球和圓球；分地心天球和日心天球。天穹：地平以上的半個天球是半球和扁球。EastChinaNormalUniversity天穹圖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),都可以在天球上有它們的投影。EastChinaNormalUniversity天球規(guī)定了兩個條件：1.天球的球心是觀察者或地心2.天球的半徑是任意的這樣，既承認(rèn)天體事實(shí)上的距離懸殊，又可以利用天球上的視位置對于地球的等距性§103-2天球的視運(yùn)動1.天球周日運(yùn)動：對于地球觀測者：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)；“東升西落”北極星：在北半球看起來，天球的周日繞轉(zhuǎn)中心是天北極。緊靠天北極有一顆較明亮的恒星周日圈：天體周日運(yùn)動行經(jīng)的路線，天體愈近天極周日圈愈小，反之亦然。天體的周日圈就是該天體的赤緯圈EastChinaNormalUniversity2.太陽周年運(yùn)動：地球在自轉(zhuǎn)的同時，還繞太陽公轉(zhuǎn)，但是這種運(yùn)動地球上感覺不到，，在地球上看起來，太陽以相同的方向（向東）和周期（1年），在眾星間的巡天一周，其視行路線被叫做黃道。夜半中星：上中天的恒星中天：天體在周日視運(yùn)動中，當(dāng)它越過觀測者子午圈的瞬間，叫做中天，天體在一日內(nèi)有二次中天，其中離天頂較近的一次叫上中天，此時，它的高度角最大；離天頂最遠(yuǎn)的一次叫下中天圖1-8太陽周年運(yùn)動方向向東(與地球公轉(zhuǎn)方向相同),其視行路線被稱為黃道。EastChinaNormalUniversity1春：中天獅子太陽飛馬夏：天蝎中天太陽獵戶秋：飛馬中天太陽獅子冬：獵戶中天太陽天蝎圖1-9夜半中星隨季節(jié)的變化這是地球公轉(zhuǎn)的反映。由夜半中星的變化間接推出太陽周年運(yùn)動。EastChinaNormalUniversity><^太陽同時參與兩種相反的運(yùn)動：由于地球自轉(zhuǎn)而隨同整個天球的運(yùn)動，方向向西，日轉(zhuǎn)一周；由于地球公轉(zhuǎn)而相對于恒星的運(yùn)動，方向向東，年巡天一周。后一種運(yùn)動使太陽周日運(yùn)動的速度比恒星日每天延緩約1°，周期延長約4分鐘。星空總是每天提前4分鐘出地平EastChinaNormalUniversity圖1-10天球的視運(yùn)動左：地球公轉(zhuǎn)和太陽周年運(yùn)動，二者都向東。右：地球自轉(zhuǎn)和天球周日運(yùn)動，前者向東，后者向西。EastChinaNormalUniversity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:黃道與天赤道的交點(diǎn)（二分）和遠(yuǎn)距點(diǎn)（二至點(diǎn)和無名點(diǎn)）EastChinaNormalUniversity三個基本大圓：地平圈，天赤道，黃道；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。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)。EastChinaNormalUniversity大圓的大距點(diǎn)：地平圈對于天赤道：南點(diǎn)和北點(diǎn)；天赤道對于地平圈：上點(diǎn)和下點(diǎn)；黃道對于天赤道：夏至點(diǎn)和冬至點(diǎn)；天赤道對于黃道：無名點(diǎn)。EastChinaNormalUniversity天球上的方向和距離方向：地球上方向的延伸；東西方向：俯視，逆鐘向?yàn)闁|；距離：只有角距離。EastChinaNormalUniversity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EastChinaNormalUniversity二、天球坐標(biāo)球坐標(biāo)系的一般模式以基圈、始圈和終圈構(gòu)成一球面三角形；縱坐標(biāo)即緯度；橫坐標(biāo)即經(jīng)度。EastChinaNormalUniversity兩大類天球坐標(biāo)系右旋坐標(biāo)系：與天球周日運(yùn)動（地球自轉(zhuǎn)）聯(lián)系，向西；左旋坐標(biāo)系：與太陽周年運(yùn)動（地球公轉(zhuǎn)）聯(lián)系，向東。EastChinaNormalUniversity地平坐標(biāo)系用途：表示天體在天空中的高度和方位；圓圈系統(tǒng)：地平圈，子午圈，卯酉圈；子午圈被天頂和天底分兩半：子圈（北）和午圈（南）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）。EastChinaNormalUniversity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）。圖1-14地平坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)：地平圈上4個相距90°的點(diǎn)：東、南、西、北點(diǎn)；得到子午圈（過南、北點(diǎn)）和卯酉圈（過東、西點(diǎn)）。圖1-15天體的地平坐標(biāo)：高度和方位EastChinaNormalUniversity第一赤道坐標(biāo)系(也稱時角坐標(biāo)系)用途：用于時間度量；圓圈系統(tǒng)：天赤道，子午圈和六時圈；子午圈被天北極和天南極分成：子圈（北）和午圈（南）赤經(jīng)圈：通過天北極和天南極，垂直于兲赤道的一切天球大圓，是天球的赤道經(jīng)圈，也叫時圈赤緯圈：一切與天赤道平行的圓。六時圈：通過東點(diǎn)和西點(diǎn)的赤經(jīng)圈，分為東六時圈和西六時圈EastChinaNormalUniversity圖1-16(上)第一赤道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。天赤道上4個相距90°的點(diǎn)：東、西、上、下點(diǎn)；得到子午圈和六時圈。圖1-17（下）天體第一赤道坐標(biāo)系：赤緯和時角EastChinaNormalUniversity基本要點(diǎn)：基圈：天赤道；原點(diǎn)：上點(diǎn)；始圈：午圈；緯度：赤緯；δ經(jīng)度：時角t（經(jīng)圈改稱時圈）自上點(diǎn)沿天赤道向西度量（為使天體的時角“與時俱增”）。表示時間的方式：太陽時：根據(jù)太陽的時角推算的時間太陽時=太陽的時角+12小時恒星時：春分點(diǎn)的時角第二赤道坐標(biāo)系用途：表示天體在天球上的位置；圓圈系統(tǒng)：天赤道，二分圈和二至圈；二分圈：通過春分和秋分點(diǎn)的赤經(jīng)圈，分為春分圈和秋分圈二至圈：通過冬至點(diǎn)和夏至點(diǎn)的赤經(jīng)圈，分為冬至圈和夏至圈EastChinaNormalUniversity圖1-18（下）第二赤道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。天赤道上4個相距90°的點(diǎn)：二分點(diǎn)和二個無名點(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)EastChinaNormalUniversity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)，自天赤道向東度量（為使春分點(diǎn)沿天赤道向東度量，即當(dāng)時的“恒星時”）。隨著天球的向西運(yùn)動，天體的中天時刻，要按其赤經(jīng)的次序而定，且中天恒星的赤經(jīng)，即為當(dāng)時的恒星時恒星時=上中天恒星的赤經(jīng)黃道坐標(biāo)系用途：表示日月行星的位置及其運(yùn)動；圓圈系統(tǒng)：黃道，無名圈（通過春分點(diǎn)的黃經(jīng)圈）和二至圈；基本要點(diǎn)：基圈：黃道；原點(diǎn)：春分點(diǎn)；始圈：無名圈；緯度：黃緯；經(jīng)度：黃經(jīng)，自春分點(diǎn)沿黃道向東度量（為使太陽的黃經(jīng)“與日俱增”）。EastChinaNormalUniversity圖1-20（上）黃道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。黃道上4個相距90°的點(diǎn)：二分點(diǎn)和二至點(diǎn)；得到無名圈和二至圈。圖1-21（下）天體的黃道坐標(biāo)系：黃緯和黃經(jīng)

EastChinaNormalUniversity§104-6各種天球坐標(biāo)的區(qū)別（1）地平坐標(biāo)系與第一赤道坐標(biāo)系1.相同點(diǎn)：午圈經(jīng)度度量方向：向西。2.不同點(diǎn)

基圈地平圈天赤道原點(diǎn)SQ

經(jīng)緯度hAδt3.關(guān)系仰極高度=地理緯度=天頂?shù)某嗑晥D1-22仰極高度＝天頂赤緯＝當(dāng)?shù)鼐暥?/p>

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。

EastChinaNormalUniversity（2）第二赤道坐標(biāo)系與黃道坐標(biāo)系1.相同點(diǎn)原點(diǎn)：γ經(jīng)度度量方向：向東2.不同點(diǎn)基圈天赤道黃道

始圈春分圈無名圈經(jīng)緯度δ、αβ、λ3.關(guān)系

ε＝23026′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1-23第二赤道坐標(biāo)系和黃道坐標(biāo)系EastChinaNormalUniversity（3）第一赤道坐標(biāo)系與第二赤道坐標(biāo)系1.相同點(diǎn)基圈：天赤道緯度：赤緯δ

2.不同點(diǎn)始圈午圈春分圈原點(diǎn)