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課程內容

《地球的運動》
地球運動的一般特點
    地球的運動包括自轉運動和公轉運動兩種基本形式。
    地球繞其自轉軸的旋轉運動，叫做地球自轉。
    地球自轉軸簡稱地軸。它的北端始終指向北極星附近。
    地球自西向東自轉，自轉一周的時間單位是1日。由于在計算自轉周期時，選定的參考點不同，一日的時間長度和名稱略有差別。如果以距離地球遙遠的同一恒星為參考點，則一日的時間長度為32時56分4秒，叫做恒星日。如果以太陽為參考點，則一日的時間長度是24小時，叫做太陽日。
    地球自轉速度可以用角速度和線速度來描述。根據地球自轉周期，可以算出地球自轉的角速度接近15°每時。地球表面除南北兩極點外，任何地點的角速度都一樣。地球自轉的線速度，則因緯度的不同而有差異。
    地球繞太陽的運動，叫做地球公轉。
    同地球自轉方向一致，地球公轉的方向也是自西向東。地球公轉一周的時間單位是1年，其長度為365日5時48分46秒，叫做一個回歸年。
    地球公轉的軌跡叫做公轉軌道。它是近似正圓的橢圓形軌道，太陽位于橢圓的一個焦點上。每年的1月初，地球距離太陽最近，這個位置叫近日點。每年的7月份，地球距離太陽最遠，這個位置叫遠日點。隨著地球的公轉，日地距離不斷地發生細微的變化，地球公轉速度也隨之發生變化。
地球自轉與時差
    由于地球是一個既不發光、也不透明的球體，所以在同一時間里，太陽只能照亮地球表面的一半。向著太陽的半球是白天，背著太陽的半球是黑夜。晝半球和夜半球的分界線（圈），叫做晨昏線（圈）。晨昏線（圈）把經過的緯線分割成晝弧和夜弧。
    由于地球不停地自轉，晝夜也就不斷地交替。晝夜交替的周期是1個太陽日。晝夜交替影響著人類的起居作息，因此太陽日被用來作為基本的時間單位。
    地球自西向東自轉，在同一緯度地區，相對位置偏東的地點，要比相對位置偏西的地點先看到日出。這樣，時間就有了早和遲之分。相對位置偏東的地點，總比相對位置偏西的地點的時間要早一些。同一時刻，不同經度的地方具有不同的地方時。經度每隔15°，地方時相差1小時，經度每隔1°，地方時相差4分鐘。
    使用地方時很不方便。在1884年召開的國際經度會議上，人們決定按統一標準劃分全球時區，實行分區計時的辦法。全球共分為24個時區，每個時區跨經度15°。各時區都以本時區中央經線的地方時，作為本區的區時。相鄰兩個時區的區時相差1小時。
    實際上，在分區計時的基礎上，世界各國根據本國的具體情況，采用了一些特別的計時方法。有的國家根據領土跨越經度廣的實際，不同的時區分別采用不同的區時作為標準時間；有的國家為了國內各地聯系方便，統一采用首都所在地的區時；還有的國家為了充分利用太陽照明，將本國東部時區的中央經線的地方時作為全國統一使用的時間標準。
    為了避免日期的紊亂，1884年的國際經度會議，還規定了原則上以180°經線作為地球上“今天”和“昨天”的分界線，并把這條分界線叫做“國際日期變更線”，現改稱“國際日界線”。地球上新的一天就從這里開始。
地球公轉與季節
    地球自轉的同時也在圍繞太陽公轉，因此，地球運動是這兩種運動的疊加。地球自轉和公轉的關系，可以用赤道平面和黃道平面的關系來表示。過地心并與地軸垂直的平面稱為赤道平面，地球公轉軌道平面稱為黃道平面。赤道平面與黃道平面之間存在一個交角，叫做黃赤交角。目前的黃赤交角是23°26′。
    地球在公轉的過程中，地軸的空間指向和黃赤交角的大小，在一定的時期內可以看作是不變的。因此，地球在公轉軌道上的不同位置，地表接受太陽垂直照射的點（簡稱太陽直射點）是有變化的。太陽直射的范圍，最北到達北緯23°26′，最南到達南緯23°26′。北半球夏至日（6月22日前后），太陽直射在北緯23°26′，之后太陽直射點逐漸南移。到了秋分日（9月23日前后），太陽直射赤道。冬至日（12月22日前后）太陽直射在南緯23°26′，之后太陽直射點逐漸北返。春分日（3月21日前后），太陽直射赤道。到了夏至日，太陽再次直射北緯23°26′。太陽直射點在南北回歸線之間的往返運動，稱為太陽直射點的回歸運動。
    太陽直射點的移動，使地球表面接受到的太陽輻射能量，因時因地而變化。這種變化可以用晝夜長短和正午太陽高度的變化來定性地描述。晝夜長短反映了日照時間的長短；正午太陽高度是一日之內最大的太陽高度，反映了太陽輻射的強弱。
    從晝夜長短的變化來看，自春分日至秋分日，是北半球的夏半年，也是北半球獲得日照時間最長的季節。在此期間，北半球各緯度晝長大于夜長，緯度越高，晝越長，夜越短。自秋分日至次年春分日，是北半球的冬半年，也是北半球獲得日照時間最短的季節。在此期間，北半球各緯度晝長小于夜長，緯度越高，晝越短，夜越長。南半球則相反。在春分日和秋分日，全球各地晝夜等長，獲得日照時間相等，都是12小時。
    從正午太陽高的變化來看，同一時刻，正午太陽高度由太陽直射點向南北兩側遞減。夏至日，正午太陽高度由北回歸線向南北兩側遞減，北回歸線及其以北各緯度，正午太陽高度達到一年中的最小值，太陽輻射最強；南半球各緯度，正午太陽高度達到一年中的最小值，太陽輻射最弱。冬至日，正午太陽高度由南回歸線向南北兩側遞減，南回歸線及其以南各緯度，正午太陽高度達到一年中的最大值，太陽輻射最強；北半球各緯度，正午太陽高度達到一年中的最小值，太陽輻射最弱。春分日和秋分日，正午太陽高度自赤道想兩極遞減，南北半球太陽輻射強度相當。
    綜上所述，除赤道以外，全球同緯度地區，晝夜長短和正午太陽高度隨季節的變化而變化，太陽輻射也隨季節變化呈現有規律的變化，形成了四季。從天文含義看四季，夏季是一年內白晝最、太陽高度最高的季節，也是獲得太陽輻射最多的季節；冬季是一年內白晝最短、太陽高度最低的季節，也是獲得太陽輻射最少的季節；春季和秋季是冬、夏兩季的過渡季節，獲得太陽輻射居中。
    為了使季節劃分與氣候變化相符合，現在北溫帶的許多國家在氣候統計上一般把3、4、5三個月劃分為春季，6、7、8三個月劃分為夏季，9、10、11三個月劃分為秋季，12、1、2三個月劃分為冬季。南半球與北半球的季節正好相反。