一、地球的自轉運動 （一）自轉及其方向地球自轉是一種旋轉運動，就是地球自身以地軸為軸心所作的旋轉運動。自轉方向，在北極上空看是反時針方向，在南極上空看是順時針方向。這樣的旋轉方向，根據日出於東的概念，稱為向東運動，即地球自轉方向是自西向東的。 （二）自轉週期與自轉速度地球約24小時自轉一週360°，每小時轉15°，這是地球自轉角速度。地球上的一切質點隨地球自轉作圓周運動就是自轉線速度，它因緯度和海拔高度而不同。由於緯線圈周長自赤道向兩極逐漸減小，緯度愈高，圓圈周長愈短，自轉線速度愈慢；反之愈快。緯度相同，海拔高度愈高，自轉線速度愈快，反之愈慢。 二、地球自轉結果及其地理意義 （一）晝夜交替由於地球自轉，產生晝夜交替現象。晝半球與夜半球之間的界線，稱為晨昏線。地球向東自轉，晝半球透過晨昏線進入夜半球，夜半球透過晨昏線進入晝半球。晝夜交替，調節了地球表面大氣溫度，產生 氣溫的日變化；對生物界、農作物生長有利；為人類生產生活提供了自然周 期。 （二）水平運動物體產生偏向地球自西向東自轉運動，使地球上的所有水平運動著的物體產生偏向。在北半球，物體沿著前進方向的右側偏；在南半球，物體沿著前進方向的左側偏。根據慣性原理，物體運動總是力圖保持原來方向和速度。如圖所示，在北半球，當水平運動質點向北沿經線取a1b1方向前進，經過一段時間後，經線從s1轉至s2位置。沿經線運動的質點為保持其原來方向，必然取a2b2方向前進，此時在s2位置上來看，運動質點已離開經線方向而向右偏了。同樣道理，在北半球沿緯線運動的質點也沿著前進方向而向右偏。在南半球向左偏。 地轉偏向力大小主要與質點運動速度和緯度有關，即水平運動物體速度愈快、緯度愈高，地轉偏向力愈大；反之，地轉偏向力愈小。在赤道上，緯度為0°，經線相互平行，所以水平運動物體不產生偏向。在其他緯度都產生偏向。 由於地球自轉產生偏向力，從而引起大氣運動，大洋中的洋流，大陸上的河水流動等都產生偏向。例如，北半球吹北風，受地轉偏向力影響而向右偏，變為東北風。這些變化，對地表熱量與水分的交換、全球水熱平衡等，都起著巨大的作用。 （三）為時間的確定提供了依據日月星辰每天東昇西落，是地球自轉引起的週期現象，為時間的正確表示提供了基本長度單位，這個單位稱為“日” 或“天”。太陽東昇西落過程中，當其位於當地正南方或正北方①時刻稱為中①在北半球北迴歸線以北地區，太陽位於觀察者正南方時刻，南半球南迴歸線以南地區太陽位於觀察者正北方時刻，就是中天時刻；南北迴歸線之間地區，視太陽直射在哪個半球而定。 天。太陽連續兩次透過某地（點）中天的時間間隔就是一天。有了中天時刻就可以用鐘錶來確定時間，即一天分為24小時，白天正午稱上中天，定為12時；午夜12時稱下中天，即24時或0時。 由於地球不停地向東自轉，中天時刻因經度而不同，位置愈偏東，中天時刻愈早。例如，當上海（東經121°）是中天時刻，日本東京（東經139°30′）中天時刻已過，太陽已在東京的偏西方向，而拉薩則尚未到達中天時刻，太陽在拉薩（東經91°）的偏東方向。所以，經線圈又稱為時圈。目前，世界上表示時刻的方法有以下三種：1.地方時刻以本地中天時刻作為時刻標準，稱為地方時刻。優點是，適合本地使用，太陽位於本地正南方（或正北方）的時刻定為正午12時，但它只適合本地和經度相同的各地。地球在24小時內自轉360°，每小時轉15°，每4分鐘轉1°。這樣，經度相差15°，地方時差1小時；經度相差1°，地方時差4分鐘。例如當武漢（東經114°）地方時刻是正午12時，南京（東經118°）是12時16分，重慶（東經106°30′）是11時30分。旅行者從當地出發，向東或向西旅行，都要根據經度差相應地撥快或撥慢自己手錶時針，所以使用地方時刻很不方便。 2.標準時根據經度相差15°時差1小時原理，將全世界劃分24個時區，以每一時區中央經線的地方時刻作為該時區的時刻標準，稱為標準時。 劃分方法是：以0°經線作為中央經線的時區叫0時區，包括東經7°30′到西經7°30′的範圍；以東經15°經線為中央經線，包括7°30′至22°30′的範圍叫東1區，依次類推直到東12區。同樣，以西經15°為中央經線的時區，包括西經7°30′至東經22°30′的範圍叫西1區，依次類推直至西12區。兩個相鄰時區，標準時差1小時，並且由西向東遞增，時區差數等於小時差數。由於東12區與西12區共同使用180°經線為中央經線，所以這兩個時區是半時區，這兩個相鄰時區相差不是1小時，而是24小時，180°經線也就成為日界線。日界線是地球上新的一天的起點和終點。地球上日期的更替，都從這條線上開始。為了照顧180°經線附近一些地區和國家使用日期方便，日界線避免透過陸地，因此它不是一條直線，而有幾處曲折。 詳見圖1－16。 3.世界時為適應科學技術發展需要，例如天文、氣象、發射運載火箭試驗等，需要有共同遵守的時刻標準，國際規定以0時區標準時刻為世界時標準。由於0時區中央經線即本初子午線，所以世界時又稱格林尼治時。 中國採用的北京時，是以東八區中央經線（東經120°）中天時刻作為全國通用的標準時（北京位於東經116°，屬於東八區）。 三、地球的公轉運動 （一）公轉及其方向地球繞太陽運動，稱為公轉運動。地球公轉是按一定路線進行的，這路線叫軌道，所以公轉運動又叫軌道運動。地球繞日軌道不是正圓，而是近似正圓的橢圓，太陽位於橢圓兩個焦點之一，所以日地距離也有變化。根據地球繞太陽執行週期，每年1月初地球透過近日點，日地距離是14708萬公里；7月初地球透過遠日點。日地距離是15192萬公里。日地平均距離大約是15000萬公里。地球公轉的方向與地球自轉方向相同——自西向東的迴轉方向。 （二）公轉週期與公轉速度地球繞日軌道長度是94000萬公里。走完 全程的時間是365.2422日或365日5時48分46秒，稱為一個迴歸年。地球在軌道上的角速度大致每天向東推進1°。地球在軌道上的公轉線速度，平均每小時108000公里，每分鐘1800公里，每秒鐘29.78公里（約等於30公里）。由於日地距離有變化，地球到太陽的連線稱為向徑。 根據開普勒①第二定律：向徑在單位時間內掃過的面積必定相等。因此地球在近日點公轉速度最快，每秒大約是30.3公里遠日點公轉速度最慢，每秒大約是29.3公里。 （三）黃赤交角概念宇宙本來沒有中心，但是為了研究方便，假想以地球為中心，任意長為半徑，得出“天球”概念。在這個天球上，把地球赤道面無限延長即為天赤道；把地球公轉軌道面無限延長得出黃道面。由於黃道面與天赤道面二者不在同一個平面上，現在兩者交角大約是23°26′，這就是黃赤交角。由於地軸垂直於地球赤道（也垂直於天赤道），所以地軸與軌道平面斜交，其交角是90°-23°26′=66°34′。地球繞軸自轉的同時，以地軸與軌道平面始終保持66°。34′傾角作公轉運動，即地軸與公轉軌道面是傾斜的。 天赤道與黃道①這兩個大圓相交的兩點，分別稱為春分點和秋分點，合稱二分點；黃道與天球相交的兩點，位於天赤道平面以北的那一點，叫夏至點，位於天赤道平面以南的那一點，叫冬至點。 四、公轉結果及其地理意義 由於黃赤交角與地軸對軌道平面傾角的存在，地球在繞太陽運動過程中，產生以下結果，在地理上具有十分重要的意義。 （一）太陽直射點往返移動與正午太陽高度變化如前所說，地球表面是曲面，太Sunny射達地表時，受到直射的只有一點。由於地球公轉並有23°26′的黃赤交角，所以太陽直射點只在地球上的南北迴歸線之間，並以一年為週期南北往返移動：冬至（12月22日前後）這一天，太陽直射在地球上的南緯23°26′，冬至以後太陽直射點逐漸移向赤道，南緯23°26′是太陽直射南半球最南位置，所以南緯23°26′這條緯線稱為南迴歸線；夏至（6月22日前後）這一天，太陽直射在地球上的北緯23°26′，夏至以後太陽直射點移向赤道，北緯23°26′是太陽直射北半球最北位置，所以北緯23°26′稱北迴歸線；春分（3月21日前後）、秋分（9月23日前後），太陽直射在地球赤道上。地球上，只有南北迴歸線及其之間的緯度範圍有太陽直射的機會。 太Sunny線與當地地平交角最大時刻，稱為正午太陽高度。太陽直射點緯度上的正午太陽高度是90°，隨著地球公轉，太陽直射點往返移動，正午太陽高度產生季節變化。 正午太陽高度大小，與緯度密切相關，是決定地表獲得太陽熱能多少和引起地球上的氣候因緯度而不同的主要因素。 ①德國天文學家（1571—1630）。 ①太陽在天球上的視運動路徑稱為黃道，其所在平面與地球公轉軌道面重合。 （二）晝夜長短有變化由於地軸與軌道面傾斜，地球繞太陽運動過程中，有一段時間地球北極朝向太陽，由於黃赤交角是23°26′，夏至日太陽直射在北迴歸線上時，晨昏線透過南北緯66°34′緯線圈，圖1－18所示，北半球緯度愈高晝弧愈長，夜弧愈短，至北緯66°34′及其以北完全處於晝半球，稱為極晝現象；南半球緯度愈高夜弧愈長，晝弧愈短，至南緯66°34′及其以南地區完全處於夜半球，稱為極夜現象。另有一段時間，地球南極朝向太陽，冬至日太陽直射在南迴歸線上時，情況正好與前面所說夏至日相反。南北緯66°34′緯線因有極晝或極夜現象，所以分別稱為南極圈與北極圈。隨著地球公轉，晨昏線分割地球狀況有變化，南北半球晝弧與夜弧不斷髮生變化，所以白天與黑夜長短也相應發生變化。春、秋分日，太陽直射赤道，晨昏線透過地球兩極，全球各地晝弧與夜弧等長，所以春秋分日全球各地晝夜等長（見圖1－18）。由於黃道與天赤道相交於兩點，在交點上二個平面重合，所以赤道上全年晝夜等長。 （三）四季的形成以北半球為例，從春分到夏至，正午太陽高度逐漸增大，日照時間逐日延長，地表接受太陽熱能相應逐步增多，氣溫相應逐步升高，這就是夏季。從秋分到冬至，北半球正午太陽高度逐漸減小，日照時間逐日縮短，地表獲得太陽熱能日益減少，氣溫相應下降，這就是冬季。南半球相反。從夏季到冬季，又從冬季到夏季，是隨著地球公轉而逐步變化的，其間存在著過渡季節，這就是春秋兩季，從而在地球上形成以一年為週期的四季交替。不過，地球上並非到處都有四季現象，如果不考慮其他因素的影響，地球上以中緯度地區四季變化最明顯。這是由於中緯度地區正午太陽高度、晝夜長短變化既明顯而又適中的緣故。 （四）五帶的劃分地球繞太陽運動，太陽直射點只是在南北迴歸線之間移動，並有兩次直射機會，正午太陽高度只有在南北迴歸線及其之間有90°，所以南北迴歸線之間獲得太陽熱能最多，氣溫最高，形成熱帶；南北極圈至南北極，有極晝和極夜現象。極晝期間日照雖長，但太陽高度很低，熱能損失多，氣溫仍然很低，形成兩個寒帶——南寒帶、北寒帶；介於熱帶與寒帶之間，獲得太陽熱能多於寒帶而少於熱帶，形成兩個溫帶——南溫帶與北溫帶，從而在地球上形成五個氣候帶。但應說明，由於海陸分佈、大氣環流等因素的影響，地球上實際出現的氣候帶遠比上面所講的五帶要複雜得
一、地球的自轉運動 （一）自轉及其方向地球自轉是一種旋轉運動，就是地球自身以地軸為軸心所作的旋轉運動。自轉方向，在北極上空看是反時針方向，在南極上空看是順時針方向。這樣的旋轉方向，根據日出於東的概念，稱為向東運動，即地球自轉方向是自西向東的。 （二）自轉週期與自轉速度地球約24小時自轉一週360°，每小時轉15°，這是地球自轉角速度。地球上的一切質點隨地球自轉作圓周運動就是自轉線速度，它因緯度和海拔高度而不同。由於緯線圈周長自赤道向兩極逐漸減小，緯度愈高，圓圈周長愈短，自轉線速度愈慢；反之愈快。緯度相同，海拔高度愈高，自轉線速度愈快，反之愈慢。 二、地球自轉結果及其地理意義 （一）晝夜交替由於地球自轉，產生晝夜交替現象。晝半球與夜半球之間的界線，稱為晨昏線。地球向東自轉，晝半球透過晨昏線進入夜半球，夜半球透過晨昏線進入晝半球。晝夜交替，調節了地球表面大氣溫度，產生 氣溫的日變化；對生物界、農作物生長有利；為人類生產生活提供了自然周 期。 （二）水平運動物體產生偏向地球自西向東自轉運動，使地球上的所有水平運動著的物體產生偏向。在北半球，物體沿著前進方向的右側偏；在南半球，物體沿著前進方向的左側偏。根據慣性原理，物體運動總是力圖保持原來方向和速度。如圖所示，在北半球，當水平運動質點向北沿經線取a1b1方向前進，經過一段時間後，經線從s1轉至s2位置。沿經線運動的質點為保持其原來方向，必然取a2b2方向前進，此時在s2位置上來看，運動質點已離開經線方向而向右偏了。同樣道理，在北半球沿緯線運動的質點也沿著前進方向而向右偏。在南半球向左偏。 地轉偏向力大小主要與質點運動速度和緯度有關，即水平運動物體速度愈快、緯度愈高，地轉偏向力愈大；反之，地轉偏向力愈小。在赤道上，緯度為0°，經線相互平行，所以水平運動物體不產生偏向。在其他緯度都產生偏向。 由於地球自轉產生偏向力，從而引起大氣運動，大洋中的洋流，大陸上的河水流動等都產生偏向。例如，北半球吹北風，受地轉偏向力影響而向右偏，變為東北風。這些變化，對地表熱量與水分的交換、全球水熱平衡等，都起著巨大的作用。 （三）為時間的確定提供了依據日月星辰每天東昇西落，是地球自轉引起的週期現象，為時間的正確表示提供了基本長度單位，這個單位稱為“日” 或“天”。太陽東昇西落過程中，當其位於當地正南方或正北方①時刻稱為中①在北半球北迴歸線以北地區，太陽位於觀察者正南方時刻，南半球南迴歸線以南地區太陽位於觀察者正北方時刻，就是中天時刻；南北迴歸線之間地區，視太陽直射在哪個半球而定。 天。太陽連續兩次透過某地（點）中天的時間間隔就是一天。有了中天時刻就可以用鐘錶來確定時間，即一天分為24小時，白天正午稱上中天，定為12時；午夜12時稱下中天，即24時或0時。 由於地球不停地向東自轉，中天時刻因經度而不同，位置愈偏東，中天時刻愈早。例如，當上海（東經121°）是中天時刻，日本東京（東經139°30′）中天時刻已過，太陽已在東京的偏西方向，而拉薩則尚未到達中天時刻，太陽在拉薩（東經91°）的偏東方向。所以，經線圈又稱為時圈。目前，世界上表示時刻的方法有以下三種：1.地方時刻以本地中天時刻作為時刻標準，稱為地方時刻。優點是，適合本地使用，太陽位於本地正南方（或正北方）的時刻定為正午12時，但它只適合本地和經度相同的各地。地球在24小時內自轉360°，每小時轉15°，每4分鐘轉1°。這樣，經度相差15°，地方時差1小時；經度相差1°，地方時差4分鐘。例如當武漢（東經114°）地方時刻是正午12時，南京（東經118°）是12時16分，重慶（東經106°30′）是11時30分。旅行者從當地出發，向東或向西旅行，都要根據經度差相應地撥快或撥慢自己手錶時針，所以使用地方時刻很不方便。 2.標準時根據經度相差15°時差1小時原理，將全世界劃分24個時區，以每一時區中央經線的地方時刻作為該時區的時刻標準，稱為標準時。 劃分方法是：以0°經線作為中央經線的時區叫0時區，包括東經7°30′到西經7°30′的範圍；以東經15°經線為中央經線，包括7°30′至22°30′的範圍叫東1區，依次類推直到東12區。同樣，以西經15°為中央經線的時區，包括西經7°30′至東經22°30′的範圍叫西1區，依次類推直至西12區。兩個相鄰時區，標準時差1小時，並且由西向東遞增，時區差數等於小時差數。由於東12區與西12區共同使用180°經線為中央經線，所以這兩個時區是半時區，這兩個相鄰時區相差不是1小時，而是24小時，180°經線也就成為日界線。日界線是地球上新的一天的起點和終點。地球上日期的更替，都從這條線上開始。為了照顧180°經線附近一些地區和國家使用日期方便，日界線避免透過陸地，因此它不是一條直線，而有幾處曲折。 詳見圖1－16。 3.世界時為適應科學技術發展需要，例如天文、氣象、發射運載火箭試驗等，需要有共同遵守的時刻標準，國際規定以0時區標準時刻為世界時標準。由於0時區中央經線即本初子午線，所以世界時又稱格林尼治時。 中國採用的北京時，是以東八區中央經線（東經120°）中天時刻作為全國通用的標準時（北京位於東經116°，屬於東八區）。 三、地球的公轉運動 （一）公轉及其方向地球繞太陽運動，稱為公轉運動。地球公轉是按一定路線進行的，這路線叫軌道，所以公轉運動又叫軌道運動。地球繞日軌道不是正圓，而是近似正圓的橢圓，太陽位於橢圓兩個焦點之一，所以日地距離也有變化。根據地球繞太陽執行週期，每年1月初地球透過近日點，日地距離是14708萬公里；7月初地球透過遠日點。日地距離是15192萬公里。日地平均距離大約是15000萬公里。地球公轉的方向與地球自轉方向相同——自西向東的迴轉方向。 （二）公轉週期與公轉速度地球繞日軌道長度是94000萬公里。走完 全程的時間是365.2422日或365日5時48分46秒，稱為一個迴歸年。地球在軌道上的角速度大致每天向東推進1°。地球在軌道上的公轉線速度，平均每小時108000公里，每分鐘1800公里，每秒鐘29.78公里（約等於30公里）。由於日地距離有變化，地球到太陽的連線稱為向徑。 根據開普勒①第二定律：向徑在單位時間內掃過的面積必定相等。因此地球在近日點公轉速度最快，每秒大約是30.3公里遠日點公轉速度最慢，每秒大約是29.3公里。 （三）黃赤交角概念宇宙本來沒有中心，但是為了研究方便，假想以地球為中心，任意長為半徑，得出“天球”概念。在這個天球上，把地球赤道面無限延長即為天赤道；把地球公轉軌道面無限延長得出黃道面。由於黃道面與天赤道面二者不在同一個平面上，現在兩者交角大約是23°26′，這就是黃赤交角。由於地軸垂直於地球赤道（也垂直於天赤道），所以地軸與軌道平面斜交，其交角是90°-23°26′=66°34′。地球繞軸自轉的同時，以地軸與軌道平面始終保持66°。34′傾角作公轉運動，即地軸與公轉軌道面是傾斜的。 天赤道與黃道①這兩個大圓相交的兩點，分別稱為春分點和秋分點，合稱二分點；黃道與天球相交的兩點，位於天赤道平面以北的那一點，叫夏至點，位於天赤道平面以南的那一點，叫冬至點。 四、公轉結果及其地理意義 由於黃赤交角與地軸對軌道平面傾角的存在，地球在繞太陽運動過程中，產生以下結果，在地理上具有十分重要的意義。 （一）太陽直射點往返移動與正午太陽高度變化如前所說，地球表面是曲面，太Sunny射達地表時，受到直射的只有一點。由於地球公轉並有23°26′的黃赤交角，所以太陽直射點只在地球上的南北迴歸線之間，並以一年為週期南北往返移動：冬至（12月22日前後）這一天，太陽直射在地球上的南緯23°26′，冬至以後太陽直射點逐漸移向赤道，南緯23°26′是太陽直射南半球最南位置，所以南緯23°26′這條緯線稱為南迴歸線；夏至（6月22日前後）這一天，太陽直射在地球上的北緯23°26′，夏至以後太陽直射點移向赤道，北緯23°26′是太陽直射北半球最北位置，所以北緯23°26′稱北迴歸線；春分（3月21日前後）、秋分（9月23日前後），太陽直射在地球赤道上。地球上，只有南北迴歸線及其之間的緯度範圍有太陽直射的機會。 太Sunny線與當地地平交角最大時刻，稱為正午太陽高度。太陽直射點緯度上的正午太陽高度是90°，隨著地球公轉，太陽直射點往返移動，正午太陽高度產生季節變化。 正午太陽高度大小，與緯度密切相關，是決定地表獲得太陽熱能多少和引起地球上的氣候因緯度而不同的主要因素。 ①德國天文學家（1571—1630）。 ①太陽在天球上的視運動路徑稱為黃道，其所在平面與地球公轉軌道面重合。 （二）晝夜長短有變化由於地軸與軌道面傾斜，地球繞太陽運動過程中，有一段時間地球北極朝向太陽，由於黃赤交角是23°26′，夏至日太陽直射在北迴歸線上時，晨昏線透過南北緯66°34′緯線圈，圖1－18所示，北半球緯度愈高晝弧愈長，夜弧愈短，至北緯66°34′及其以北完全處於晝半球，稱為極晝現象；南半球緯度愈高夜弧愈長，晝弧愈短，至南緯66°34′及其以南地區完全處於夜半球，稱為極夜現象。另有一段時間，地球南極朝向太陽，冬至日太陽直射在南迴歸線上時，情況正好與前面所說夏至日相反。南北緯66°34′緯線因有極晝或極夜現象，所以分別稱為南極圈與北極圈。隨著地球公轉，晨昏線分割地球狀況有變化，南北半球晝弧與夜弧不斷髮生變化，所以白天與黑夜長短也相應發生變化。春、秋分日，太陽直射赤道，晨昏線透過地球兩極，全球各地晝弧與夜弧等長，所以春秋分日全球各地晝夜等長（見圖1－18）。由於黃道與天赤道相交於兩點，在交點上二個平面重合，所以赤道上全年晝夜等長。 （三）四季的形成以北半球為例，從春分到夏至，正午太陽高度逐漸增大，日照時間逐日延長，地表接受太陽熱能相應逐步增多，氣溫相應逐步升高，這就是夏季。從秋分到冬至，北半球正午太陽高度逐漸減小，日照時間逐日縮短，地表獲得太陽熱能日益減少，氣溫相應下降，這就是冬季。南半球相反。從夏季到冬季，又從冬季到夏季，是隨著地球公轉而逐步變化的，其間存在著過渡季節，這就是春秋兩季，從而在地球上形成以一年為週期的四季交替。不過，地球上並非到處都有四季現象，如果不考慮其他因素的影響，地球上以中緯度地區四季變化最明顯。這是由於中緯度地區正午太陽高度、晝夜長短變化既明顯而又適中的緣故。 （四）五帶的劃分地球繞太陽運動，太陽直射點只是在南北迴歸線之間移動，並有兩次直射機會，正午太陽高度只有在南北迴歸線及其之間有90°，所以南北迴歸線之間獲得太陽熱能最多，氣溫最高，形成熱帶；南北極圈至南北極，有極晝和極夜現象。極晝期間日照雖長，但太陽高度很低，熱能損失多，氣溫仍然很低，形成兩個寒帶——南寒帶、北寒帶；介於熱帶與寒帶之間，獲得太陽熱能多於寒帶而少於熱帶，形成兩個溫帶——南溫帶與北溫帶，從而在地球上形成五個氣候帶。但應說明，由於海陸分佈、大氣環流等因素的影響，地球上實際出現的氣候帶遠比上面所講的五帶要複雜得