第二章-地球分解

其次章地球

第一節(jié)地球在宇宙中的位置其次節(jié)地球的形態(tài)和大小第三節(jié)地球的運動第四節(jié)地理坐標(biāo)第五節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)第六節(jié)地球表面的基本形態(tài)和特征關(guān)系恒星—星系—星系群—星系團(tuán)—總星系太陽系中行星和衛(wèi)星繞太陽的運動，具有以下幾方面的共同特征：1.全部行星的軌道偏心率都很小，幾乎都接近于圓形；2.它們的軌道面都近似地在一個平面上，對地球軌道面（黃道面）的傾斜也都不大；3.全部行星都自西向東環(huán)繞太陽公轉(zhuǎn)；除金星和天王星外，全部行星的自轉(zhuǎn)方向也自西向東，即和公轉(zhuǎn)方向相同；4.全部行星的赤道面對軌道面的傾斜都比較小，只有天王星是唯一的例外；5.絕大多數(shù)衛(wèi)星的軌道都近似圓形，其軌道面接近母星的赤道面；6.絕大多數(shù)衛(wèi)星、包括土星環(huán)在內(nèi)，公轉(zhuǎn)方向都和母星的公轉(zhuǎn)方向相同。月球的特征：1、地球唯一的自然衛(wèi)星。2、半徑1738千米，相當(dāng)于地球的27.28%，質(zhì)量7.35*1022噸，相當(dāng)于地球的1/81。3、沒有大氣層.干脆后果有三個：一是月空恒久黑暗，沒有風(fēng)云雷雪等天氣現(xiàn)象；二是月面溫度變幅大，陽光下可達(dá)127℃，夜間可降至-183℃；三是月面常常遭遇隕石撞擊。4、沿一個橢圓形軌道繞地球自西向東運轉(zhuǎn)。軌道平面與黃道面交角4°58′~5°20′，平均5°9′。旋轉(zhuǎn)周期為一個月?！霸隆庇腥N：朔望月、恒星月、交點月。5、月球以恒星月為周期繞月軸自轉(zhuǎn)。EastChinaNormalUniversity月球的距離和大小月地平均距離：384400公里半徑：1738公里，地球赤道半徑的27.25%表面積：地球表面積的7.4%體積：地球體積的2.03%質(zhì)量：7.196×1022kg，地球質(zhì)量的1/81.3平均密度：3.34g/cm3，約為地球的60.5%月面重力加速度：1.622m/s2，約為地面的1/6地月系（三）地月系的繞轉(zhuǎn)EastChinaNormalUniversity月球和地球都繞它們的共同質(zhì)心而運動（共同質(zhì)心在地球內(nèi)部位置的變更）EastChinaNormalUniversity月球繞轉(zhuǎn)地球軌道形態(tài)橢圓，偏心率0.0549；白道：月球軌道在天球上的投影；黃白交角：白道面相對于黃道面的交角（5o9'）；周期：27.32日（恒星月）；速度：角速度：33'/小時，線速度1.02km/s。EastChinaNormalUniversity幾個概念恒星月：月球在白道上連續(xù)兩次通過同一恒星（無明顯自行）所需的時間：27.3217日。從這一次新月（或滿月）到下一次新月（或滿月）所經(jīng)驗的時間：29.5306日。近點月：以月球近地點為參考點，月球的公轉(zhuǎn)周期：27.5546日。交點月：以月球升交點（或降交點）為參考點，月球的公轉(zhuǎn)周期：27.2122日。EastChinaNormalUniversity依月球公轉(zhuǎn)周期可求出月球公轉(zhuǎn)角速度： 360°÷27.3217日=13.2°/日 即為月球公轉(zhuǎn)平均角速度由于月球公轉(zhuǎn)軌道是個橢圓，所以公轉(zhuǎn)速度是不均的。近地點最快，約為15°/日；遠(yuǎn)地點最慢，約為11°/日。月球在公轉(zhuǎn)軌道上平均每日自西向東移行了13.2°，因地球自轉(zhuǎn)所造成的月球自東向西的周日視運動，必定逐日向后推遲，地球自轉(zhuǎn)13.2°約需52分鐘，所以月球每日出沒地平的時間平均向后延遲52分鐘。這就是我們?nèi)粘Ｋ娒髟庐?dāng)空逐日推遲的道理。EastChinaNormalUniversity圖月球的同步自轉(zhuǎn)，使它始終以同一半球?qū)χ厍蛟虑蜃赞D(zhuǎn)月球自轉(zhuǎn)與其公轉(zhuǎn)同步，即方向相同，周期相等。因此稱同步自轉(zhuǎn)；大體上只看到相同的半個月面。地球其次節(jié)地球的形態(tài)和大小一地球的形態(tài)及其地理意義1.通常所說的地球形態(tài)就是大地水準(zhǔn)面的形態(tài)。大地水準(zhǔn)面：大地測量中所謂的地球形態(tài)，是指一種以平均海平面表示的平滑封閉曲面，即大地水準(zhǔn)面。2.赤道的地球直徑比通過兩極的直徑長42.5Km。地球的扁率：地球兩極扁平的程度。a=b-c/bb:地球赤道半徑c：地球兩極半徑地球橢球體地球的半長軸與半短軸地球的形態(tài)地球北極俯瞰圖3.地球的形態(tài)的地理意義（1）日地平均距離為14960×104km，這樣，就可以將投射到地面的太陽光線視為平行光線。當(dāng)平行光線射到地球表面時，不同緯度地區(qū)的正午太陽高度角將各不相同。（2）造成地球上熱量的帶狀分布和與地表熱狀況相關(guān)的自然現(xiàn)象的地帶性分布。二地球的大小及其地理意義（一）地球的大小地球赤道半徑約為6378140m，極半徑約為6356755m，總面積5.1×108km2，總體積約為10820×108km3，總質(zhì)量為5.98×1027g。（二）地球大小的重要意義1.地球的巨大質(zhì)量，使它能夠吸著四周的氣體，保持一個具有確定質(zhì)量和厚度的大氣圈。2.沒有現(xiàn)在這樣的大氣圈，就沒有海洋和河湖，沒有風(fēng)，沒有生物。一、地球的自轉(zhuǎn)第三節(jié)地球的運動自轉(zhuǎn)的發(fā)覺及證明自轉(zhuǎn)的規(guī)律性自轉(zhuǎn)的后果（一）地球自轉(zhuǎn)的發(fā)覺及證明自轉(zhuǎn)的發(fā)現(xiàn)

天體的周日運動自轉(zhuǎn)的證明兩極扁縮落體偏東傅科擺的偏轉(zhuǎn)北極南極天體的周日運動日月星辰以日為周期在天球上繞地球自東向西運動的現(xiàn)象周日圈上中天下中天兩極扁縮地球的赤道半徑和極半徑赤道半徑ａ＝6378km極半徑ｂ＝6357kmFF1

F2

FF1F2落體偏東B'AB東含義從高處下落的物體，并不垂直的著陸到地面Ｂ點，而是稍稍偏向東部的Ｂ′點。ABV傅科擺偏轉(zhuǎn)原理慣性使擺的搖擺方向超然于地球自轉(zhuǎn)。傅科擺試驗傅科擺特點傅科擺是法國物理學(xué)家傅科在1851年為證明地球自轉(zhuǎn)而設(shè)計的一種擺。

傅科擺的特點特殊的懸掛裝置長擺繩重擺錘刻有度數(shù)的圓盤懸掛于大廳的傅科擺擺繩長67米擺錘重27千克下方為直徑６米的沙盤傅科擺試驗1851年，傅科在巴黎萬神廟用單擺成功的作了一次著名的試驗，用以證明地球自轉(zhuǎn)。圖為萬神廟外觀。地球真的在轉(zhuǎn)動

傅科擺每經(jīng)過一個周期的震蕩，在沙盤上畫出的軌跡都會偏離原來的軌跡，在直徑6米的沙盤邊緣，兩個軌跡之間相差大約3毫米。“地球真的是在轉(zhuǎn)動啊”，有的人不禁發(fā)出了這樣的感慨。150年前傅科擺試驗所用的沙盤和標(biāo)尺現(xiàn)仍保存于巴黎萬神廟大廳。方向周期速度（二）地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律性地球繞地軸旋轉(zhuǎn)，稱為地球自轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)一周的時間即自轉(zhuǎn)周期，叫做一日。1.地球自轉(zhuǎn)方向右手拇指指向北極，則四指環(huán)繞方向為地球自轉(zhuǎn)方向

右手定則自西向東南極：順時針北極：逆時針推斷下列各圖中地軸北端的指向

或者地球自轉(zhuǎn)方向N2.地球自轉(zhuǎn)的周期——恒星日假如取春分點為標(biāo)準(zhǔn)，則春分點連續(xù)兩次通過同一子午面的時間，叫做一恒星日恒星日太陽日1恒星日＝23小時56分1太陽日＝24小時A假如取太陽為標(biāo)準(zhǔn)，則地球上同一地點連續(xù)兩次通過地心與日心的連線所需的時間，叫做一個太陽日。恒星日與太陽日的區(qū)分太陽日比恒星日約長4分鐘。PPPE1E2E359′在一個太陽日中：地球自轉(zhuǎn)了360o

59′3.地球自轉(zhuǎn)速度角速度線速度ω＝3600／Ｔ

＝3600／23h56m≈150/h隨緯度的升高而減??；隨高度的升高而增大。自轉(zhuǎn)速度的變更單位時間內(nèi)地球繞軸自轉(zhuǎn)的角度地球自轉(zhuǎn)線速度ｒＲФ

＝464m/s≈4萬km/日

赤道上在緯度φ處Ｖφ

＝2πrTＶ０＝2πRT＝2πRcosФT＝Ｖ０

cosφ

hrh在高度h處Ｖh＝2πrhT＝2π(R+h)cosФT地球自轉(zhuǎn)速度的變更長期變更季節(jié)變更不規(guī)則變更月球?qū)τ诘厍虻某毕饔檬沟厍蜃赞D(zhuǎn)不斷減慢。１日的長度大約在100年內(nèi)增長１～２毫秒。

氣團(tuán)的季節(jié)性移動造成的振幅約為20～25毫秒的季節(jié)變更。地球內(nèi)部物質(zhì)的移動或太陽活動的影響，沒有確定規(guī)律。地軸進(jìn)動陀螺的進(jìn)動地軸以25800年為周期，以黃赤交角為角半徑繞黃軸自東向西的旋轉(zhuǎn)運動ε速度：50.29"/年地軸黃軸（三）地球自轉(zhuǎn)的重要意義（后果）1.是確定地理坐標(biāo)的基礎(chǔ)。假如沒有兩個極點，就幾乎不行能建立統(tǒng)一的地理坐標(biāo)

2.地球自轉(zhuǎn)確定晝夜更替，并使地表各種過程具有晝夜節(jié)奏。3.地球自轉(zhuǎn)使全部在北半球作水平運動的物體都發(fā)生向右偏轉(zhuǎn)，在南半球則向左偏?？评飱W利力：地球自轉(zhuǎn)狀況下運動物體的偏轉(zhuǎn)力。D＝2vwsinAv為運動物體的速度；w為地球自轉(zhuǎn)角速度；A為運動物體所在緯度。

緣由用經(jīng)緯線的偏轉(zhuǎn)說明運動偏向N地球上的方向是以經(jīng)緯線為標(biāo)準(zhǔn)的。南半球由于地球自轉(zhuǎn)，經(jīng)緯線的方向是變更的。慣性使物體力圖保持原運動狀態(tài)不變。s科里奧利力特點：只影響運動物體的方向，而不影響其速率；而運動物體的速度卻確定著偏轉(zhuǎn)力的大小。當(dāng)物體靜止不動，即v等于零時，偏轉(zhuǎn)力也等于零。影響：科里奧利力對氣團(tuán)、洋流、流水的運動方向和其他很多自然現(xiàn)象有著明顯的影響，長江口向東南偏移就與科氏力有關(guān)4．地球自轉(zhuǎn)造成同一時刻、不同經(jīng)線上具有不同的地方時間。0o180o西經(jīng)90o東經(jīng)90o東時區(qū)西時區(qū)+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11時區(qū)的劃分0-12+ABC中心經(jīng)線：位于每時區(qū)中心的經(jīng)線。λ＝150n北京時間北京時間為東８區(qū)的區(qū)時或1200E的地方平常。日界線西12區(qū)1日東12區(qū)2日自西向東越過日界線，日期減1日；自東向西越過日界線，日期加1日。

-1日+1日5．由于月球和太陽的引力，地球體發(fā)生彈性變形，在洋面上則表現(xiàn)為潮汐。而地球自轉(zhuǎn)又使潮汐變?yōu)榉较蚺c之相反的潮汐波，并反過來對它起阻礙作用。潮汐摩擦阻力雖然要40000年才能使地球的一晝夜延長一秒，但對地球的長期發(fā)展卻具有不行忽視的意義。6．地球的整體自轉(zhuǎn)運動，同它的局部運動，例如地殼運動、海水運動、大氣運動等，都有親密的關(guān)系。大陸漂移、地震、潮汐摩擦、洋流等現(xiàn)象都在不同程度上受到地球自轉(zhuǎn)的影響。二地球的公轉(zhuǎn)

地球公轉(zhuǎn)軌道近日點遠(yuǎn)日點半長軸a＝1.496×108km半短軸b＝1.4958×108km近日距離＝1.471×108km遠(yuǎn)日距離＝1.521×108km

１月初通過近日點，７月初通過遠(yuǎn)日點。近日點每年東旋11″地球公轉(zhuǎn)速度平均速度ω＝3600／Ｔ

＝3600／365.2564日＝59′/日角速度線速度V＝29.78km/S

速度的變更61′/日30.3km/S

57′/日29.3km/S

近日點遠(yuǎn)日點1.恒星年和回來年：地球連續(xù)兩次通過太陽和另一恒星連線與地球軌道的交點所需時間365天6時9分9.5秒，稱為一個恒星年。而連續(xù)兩次通過春分點的平均時間為365天5時48分46秒，則稱為一個回來年。歲差(precession)2.近日點和遠(yuǎn)日點：大致1月3日，地球最接近太陽，此位置稱近日點；大致7月4日，地球最遠(yuǎn)離太陽，此位置稱遠(yuǎn)日點。3.地球，月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向,如下圖所示：恒星年(siderealyear)

與回來年(Tropicalyear)r1r236003600－50.29"春分點以每年50.24分速度西退，差不多71年西移1度，大約25800年移動一周地球，月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向

是從北極還是南極？地球公轉(zhuǎn)軌道4.黃赤交角：太陽視運動的路途叫做黃道，黃道所在的黃道面和地球軌道面是重合的。黃道面與赤道面的交角即為黃赤交角，為23o27`。赤道和黃道面的兩個交點稱為春分點和秋分點。地軸的傾斜方向固定不變，因此，太陽光只能直射地球上南緯23o27`和北緯23o27`之間的地方。地球繞太陽公轉(zhuǎn)的結(jié)果，使太陽光線直射范圍在23o27N和23o27S之間作周期性變動，從而形成了四季的更替。

黃赤交角與地軸的傾斜黃赤交角黃道面赤道面