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第一章 第二节 地球的公转
一、地球的公转
1.公转轨道：地球绕太阳运行叫作公转，地球公转轨道是一个近似正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
2.公转方向：自西向东(北逆南顺），与自转方向一样
3.公转周期
①恒星年：以其他恒星作为参照物，为365天6时9分10秒，地球公转的真正周期。
②回归年（太阳年）：以太阳作为参照物，为 365 日 5 时 48 分46 秒，地球上四季更替的周期。
4.公转速度：
角速度——平均每天向东移动约59分；
线速度——平均每秒约30千米。
（1）速度变化：
每年1月初，地球经过近日点时，公转速度最快；
每年7月初，地球经过远日点时，公转速度最慢。
冬半年公转速度较快，为179天；夏半年公转速度较慢，为186天。
（2）近、远日点与冬、夏至日的区别及速度的变化：
①时间上的区别：
近日点为1月初，冬至日为12月22日左右；远日点为7月初，夏至日为6月22日。
②在公转轨道上的区别：
近日点的位置较冬至日靠东；
远日点的位置较夏至日靠东（公转方向自西向东）。
二、黄赤交角及其影响
（一）黄赤交角
1.黄赤交角的形成：
地球的赤道面（自转轨道面）与黄道面（公转轨道面）的夹角。目前的黄赤交角的度数约23 26′（23.5°）
黄赤交角的度数＝南北回归线的度数=太阳直射点能达到的最北、最南纬度数
极圈的度数+黄赤交角的度数=90°
2.黄赤交角的特点
(1)“一轴两面三角度”
“一轴”指地轴；
“两面”指黄道平面和赤道平面；
“三角度”指黄道平面和赤道平面的夹角为23.5°；地轴与黄道平面的夹角为66.5°；地轴与赤道平面的夹角为90°。
(2)“三个基本不变”
①地球在运动过程中，地轴的空间指向基本不变，北极始终指向天空的北极星附近；
②黄赤交角的大小在一定时期内基本不变，约保持23.5°；
③地球运动的方向不变，总是自西向东。
（二）黄赤交角的影响——太阳直射点的回归运动
1.太阳直射点南北移动的原因：黄赤交角
2.太阳直射点南北移动的规律
夏至日（6月22日前后）太阳直射北回归线（23.5°N），到达最北界，开始南移
夏至日→秋分日→冬至日，太阳直射点南移，秋分日直射赤道
冬至日（12月22日前后），太阳直射南回归线（23.5°S），到达最南界，开始北移
冬至日→春分日→夏至日，太阳直射点北移，春分日直射赤道
3.太阳直射点在南北回归线之间的往返运动，称为太阳直射点的回归运动。
周期：1回归年 365日5时48分46秒（1回归年）
4.黄赤交角与五带的关系
☆黄赤交角的大小决定了太阳直射点的移动范围；决定了太阳直射点移动的最北界和最南界，即南北回归线；决定了南北回归线、南北极圈的度数。
假如黄赤交角变为30°，交角增大：热带面积增大，温带面积减少，寒带面积增大。
假如黄赤交角变为20°，交角减小：热带面积减小，温带面积增大，寒带面积减小。
三、地球公转的意义
（一）正午太阳高度的变化
1.太阳高度：指太阳光线与地平面的夹角，也叫太阳高度角。
夜半球：太阳高度＜0°
昼半球：太阳高度＞0°
晨昏线：太阳高度＝0°
2.正午太阳高度：
当地正午(地方时12点)的太阳高度。也是一天中最大的太阳高度。
3.正午太阳高度的计算
例题：求冬至日这天，40°N的正午太阳高度？
冬至日太阳直射点为23.5°S，所求地40°N与直射点分别属于南北半球，
则纬度差为23.5+40=63.5，
因此H=90-纬度差=90-63.5=26.5°
4.正午太阳高度的纬度变化规律
①太阳直射的纬线的正午太阳高度为90°，距该纬线越远，正午太阳高度越小；
②正午太阳高度从太阳直射点所在的纬线向南北两侧等纬距递减；
③若两纬线关于太阳直射点对称分布,则这两纬线正午太阳高度相等；
④位于太阳直射点同一侧的两地正午太阳高度差＝两地的纬度差。
5.正午太阳高度的季节变化规律
当太阳直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。
地区 最大值 最小值
南北回归线上 一次最大值=90° 一次最小值
北回归线以北地区 一次最大值＜90°(夏至) 一次最小值(冬至)
南回归线以南地区 一次最大值＜90°(冬至) 一次最小值(夏至)
南北回归线之间 (除赤道) 两次最大=90° (直射当地时) 一次最小 (南半球在夏至，北半球在冬至)
赤道 两次最大=90°(春秋分) 两次最小(冬至、夏至)
6.正午太阳高度的应用
（1）确定地方时
某地一天中太阳高度最大时，即正午，地方时为12时，也就是说太阳直射点所在经线的地方时为12时。
（2）确定地理纬度
根据某地某日（如二分二至日）正午太阳高度，结合“正午太阳高度计算公式”，可判断出当地的地理纬度。
例题：在夏至日这天，某地测得当天太阳高度最大为82°而此时北京时间为11：00点，那么此地的地理坐标可能是？
15°26′N、135°E 或31°26′N、135°E
（3）确定房屋的朝向
在北回归线以北地区，正午太阳位于正南方，因此房屋门窗应朝南；
在南回归线以南地区，正午太阳位于正北方，因此房屋门窗应朝南。
（4）确定日影长短及方向
①太阳直射点上，物体的影子缩短为零；正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长。
②日影方向永远背向太阳。
（5）确定楼距、楼高
以我国为例，见右图，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则南北楼最小楼间距L，三者应该满足tanH=h/L
（6）热水器安装倾角
为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，尽可能使太阳光与受热板之间成直角。如下图， α代表太阳能热水器集热板与地面夹角，H代表当地正午太阳高度角。
其安装倾角α和正午太阳高度角的关系为：α＋H＝90°
简单来说，太阳热水器的安装倾角α＝两点纬度差 (当地纬度和太阳直射点纬度的差值)
☆注意：春秋分日，当热水器安装夹角为当地纬度时，效果最好
（二）昼夜长短的变化
晨昏线把每一条纬线分为昼弧和夜弧两部分，昼夜长短用昼弧和夜弧所占的比例表示。地球自转一周，如果所经历的昼弧长于夜弧，则昼长夜短；反之，则昼短夜长。
1.昼夜长短的变化规律
（1）由“直射点位置”确定昼夜长短分布
①太阳直射点在哪一半球,哪个半球就昼长夜短，②且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。③太阳直射点所在半球的极点周围出现极昼现象
（2）由“移动方向”确定昼夜长短变化
“移动方向”指太阳直射点的移动方向。①太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球就昼变长夜变短，②且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。
（3）从晨昏线的倾斜上看昼夜长短的纬度变化（以北半球为例）
2.昼长、夜长的计算
（1）昼弧、夜弧计算法
在光照图中，根据某纬线上的昼弧、夜弧所占的经度数，按15°/小时可推算出某地某日的昼长和夜长。
昼长时数=昼弧所跨经度数/ 15° 夜长时数=夜弧所跨经度数/ 15°
（2）日出、日落时间计算法
白昼长度为从日出到日落的时间，白昼的最中间时间为正午12点（地方时），上午和下午等长。昼长=日落时间-日出时间
昼长=（12 -日出时间）×2 =（日落时间-12）×2
日出时间=12-昼长/2 日落时间=12+昼长/2
例题：假设今天昼长为13小时，那今天几点日出，几点日落呢？
5：30日出，18：30日落
（3）根据分布特点进行计算。
①同纬度各地的昼长相等，夜长相等。
②南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布,即北半球各地的昼长(夜长)与南半球同纬度的夜长(昼长)相等。例如,40°N的昼长等于40°S的夜长。
③同一纬线(除南北回归线外)的昼夜长短在一年中有两个日期相同,且这两个日期近似关于二至日对称。
（三）四季更替和五带的划分
1.四季和五带产生的原因
地轴是倾斜的（根本原因）
存在黄赤交角
太阳直射点在南北回归线之间移动（直接原因）
昼夜长短和太阳高度角的
周年变化 纬度变化
四季 五代
2.四季的划分
划分依据 昼夜长短、太阳高度、热量
夏季 一年中昼最长、夜最短，太阳高度最大、获得热量最多的季节
冬季 一年中昼最短、夜最长，太阳高度最小、获得热量最少的季节
春季 由冬季过渡到夏季的季节
秋季 由夏季过渡到冬季的季节
欧美：以“二分二至”划分
我国：以“四立”划分
二十四节气歌
春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，
秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。
依据对气温的统计进行划分（北温带）
春季：3、4、5月
夏季：6、7、8月
秋季：9、10、11月
冬季：12、来年1、2月
3.五带的划分
四、太阳周日视运动
1.太阳东升西落是地球自西向东自转的结果。
2.太阳东升西落，日出、日落及正午时太阳的位置由太阳直射点决定。
3.太阳日出、日落规律
太阳直射赤道时（二分日），全球各地的日出日落方位除了南北两极点外均为从正东方向升起、从正西方向落下。
太阳直射北半球时，全球各地除了极昼、极夜地区以外，太阳都是从东北方向升起、从西北方向落下；极昼地区，太阳正北升，正北落。
太阳直射南半球时，全球各地除了极昼、极夜地区以外，太阳都是从东南方向升起、从西南方向落下；极昼地区，太阳正南升，正南落。
☆就某一地点而言，在太阳直射点向北运动期间，太阳升落的方位将日渐偏北；
反之则日渐偏南。
4.视运动轨迹图
观察点A位于北回归线以北地区，则太阳运行轨道面均向南倾斜，正午时太阳在正南。
观察点A位于南回归线以南地区，则太阳运行轨道面均向北倾斜，正午时太阳在正北。
观察地点在赤道上，则太阳运行轨道面与地平圈垂直。

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