1、第一章地球概论,第一节 宇宙中的地球第二节 地球坐标与天球坐标第三节 地球的运动 第四节 历法,宇宙的形成,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的 ,宇宙在大爆炸前处于极高温和超高密状态,大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。 时间：10-44 s 体积：10100倍 温度：1032K 宇宙大爆炸理论,第一章,银河系有2000多亿颗恒星！,第一章,第一章,宇宙中的地球,第一章,流星,第一章,彗 星,1、星光闪烁的恒星,天体类型,8、形式各异、大小不一的人造天体,7、星际物质气体和尘埃,6、拖着长尾的彗星,5、一闪即逝
2、的流星,4、轮廓模糊的星云,3、圆缺多变的月亮,2、在星空中移动的行星,第一章,天体及天体系统,总星系,银河系,河外星系（星系）,2000多亿颗恒星,太阳系,其他行星系统,地月系,天体系统的层次,地球,月球,最低,最高,第一章,人类对宇宙的认识过程,1、古代的天圆地方说 2、公元2世纪，古希腊天文学家托勒玫提出地心说 3、16世纪，波兰天文学家哥白尼提出日心说 4、18世纪，天文学家引进星系一词 5、20世纪60年代以来，大型天文望远镜的使用以及空间探测技术的发展，使天文观测的尺度逐渐扩展到150200亿光年的时空区域总星系,第一章,地球是一颗普通的行星,第一章,宇宙中的地球,地球沿着椭圆形轨
3、道绕太阳运行，太阳处在椭圆的焦点之一。每年1月初地球和太阳最接近，距离约为14710104公里，称为近日点。7月初离太阳最远，距离约为15210104公里，称远日点。,第一章,一、地球的形状和大小二、地表环境受到的影响,地球的形状和大小,地球是一个赤道突出、两极扁平的椭球。 用平均海平面来表示的、处处与铅垂线保持垂直的连续曲面，这个曲面叫做大地水准面。 用绕短轴旋转的椭圆构成的椭球来代替地球，称为地球椭球体。 地球两极扁平的程度称为地球的扁率a，可以用下式计算：（ 式中a为地球赤道半径，b为地球两极半径）,第一章,相关图解,第一章,地球和标准椭球体相比较，南极凹进24m，北极高出14m 地球赤
4、道半径a为6,378,140米，极半径c为6,356,780米，平均半径为6,371,030m。 地球的赤道周长为39,840,000m，总面积5.028108km2，总体积1.082l08 km3，总质量5.981024kg,相关图解,第一章,第一章,地表环境受到的影响,（一）地外系统对地表环境的影响 （二）地内系统对地表系统的影响,1、能量的来源 2、引力的影响 3、陨石撞击的环境效应 4、其他宇宙因素的影响,1、能量的来源 2、物质的交换 3、地内活动的其它环境效应,第一章,地球坐标与天球坐标,一、地球坐标二、天球坐标,第一章,地球坐标,（一）经纬线与地球上的方向（二）地理坐标的经纬度（
5、三）地球上的距离,第一章,经线是地球上的南北方向线沿经线指向北极(N)为正北方向，指向南极(S)为正南方向。 纬线是地球上的东西方向线沿纬线顺地球自转方向为正东方向，逆地球自转方向则为正西方向，东西方向是无限方向。,纬度是指通过某地的铅垂线与赤道平面的夹角。 经度是指某地的经线平面与本初子午面的夹角。,1、常用的距离单位 海里(n mile)人们将地球上1分大圆弧的长度定义为1n mile,即地球上每度大圆弧为60n mile。 公里(km)法国人把地球上大圆周长的四万分之一定义为1km，中国人使用的华里则为公里长度的二分之一。每度大圆弧之长=40000km/360o=111.11km1o。
6、2、地球上两点距离公式：如果已知A地的地理坐标为(A, A)，B地的坐标为(B,B)，则两地距离(AB大圆弧的度 数)：cosAB = sinAsinb+cosAcosBcos(B-A),相关图解,第一章,天球坐标,(一)天球(二)天球的基本点和圈 (三)天球坐标系图,第一章,1、地平坐标系 2、黄道坐标系,1、天顶和地平圈 2、天极和天赤道 3、天子午圈和四方点 4、黄道和春分点,天球是以观测者为中心，任意远为半径的假想球面。,相关图解,第一章,地球的运动,一、地球的自转 二、地球的公转 三、岁差、章动和极移,第一章,地球的自转,1、地球自转的证明 2、地球自转的方向 3、地球自转的周期 4
7、、地球自转的意义 5、地球自转的速度,第一章,地球自转的证明,傅科摆试验:结构和普通摆一样，摆动和普通摆的摆动也一样。我们知道，作为一种物质形式，摆是无法摆脱地球自转的。但是，作为一种运动状态，摆动和摆动平面是可以超然于地球自转的。利用摆动的这种特点，人们可以直接察觉地球自转的后果。,第一章,第一章,1851年，傅科进行了著名的傅科摆实验。他根据地球自转的理论，提出除地球赤道以外的其他地方，单摆的振动面会发生旋转的现象，并付诸实验。他选用直径为30厘米、重28千克的摆锤，摆长为67米，将它悬挂在巴黎万神殿圆屋顶的中央，使它可以在任何方向自由摆动。下面放有直径6米的沙盘和启动栓。如果地球没有自转
8、，则摆的振动面将保持不变；如果地球在不停地自转，则摆的振动面在地球上的人看来将发生转动。当人们亲眼看到摆每振动一次（周期为16.5秒），摆尖在沙盘边沿画出的路线移动约3毫米，每小时偏转 1120（即 31小时 47分回到原处）时。,地球自转方向,地球自转方向：,第一章,从北极上空看,第一章,从南极上空看,第一章,地球自转周期,地球自转一周的时间即自转周期，叫做一日。由于观测周期采用的参考点不同，一日的定义也略有差别。 恒星日：23h 56m 4s 太阳日：24小时,如果取春分点为标准，则春分点连续两次通过同子午面的时间，叫做一恒星日。,如果取太阳为标准，则地球上同一地点连续两次通过地心与日心的
9、连线所需的时间，叫做一个太阳日。,第一章,相关图解,P,SUN,恒星,P,P,E1,E3,E2,恒星日与太阳日,第一章,据推测，在地球形成的初期，地球自转的周期仅有 4 小时。现在已经计算出在各时期地球自转的周期。,第一章,地球自转速度,地球自转速度包括线速度和角速度两种: 1.线速度由赤道向两极递减 2.角速度除极点外均为15度/小时 3.在极点上，线速度和角速度均为0,第一章,相关图解,地球自转 线速度和角速度,第一章,地球自转的意义,地球自转的重要地理意义表现在以下几个方面： 1、地球自转决定了昼夜的交替，并使地表各种过程具有一昼夜的节奏 2、由于地球自转的结果，所有北半球作水平运动的物
10、体都发生向右偏转，在南半球则向左偏 3、地球自转造成同一时刻，不同经线上具有不同的地方时间 4、由于月球和太阳的引力，地球体发生弹性变形，在洋面上则表现为潮汐 5、地球的整体自转运动，同它的局部运动，例如地壳运动、海水运动、大气运动等，都有密切关系,第一章,图,图,图,图,第一章,第一章,第一章,地球的公转,地球按照一定的轨道绕太阳运动，称为公转。地球公转方向是自西向东。地球公转的周期为一年。地球公转速度在近日点最大，在远日点时最小。太阳光线直射的范围在2327N和2327S之间作周期性变动，从而形成了春夏秋冬四季的更替。 地球公转轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的两个焦点之一。椭圆的最长直径叫长
11、轴，最短直径叫短轴。长短轴之差称为焦点距。1/2焦点距与半长轴之比，称为椭圆偏心率。偏心率愈接近于零，椭圆即愈接近圆形。地球轨道偏心率约为0.017（或1/60）。,第一章,春分(3月20或21日)和秋分 （9月22或23日），太阳位于春分和秋分点。南北半球各纬度上的白昼和夜晚长度都是12小时。 冬至(12月22或23日)和夏至 (6月21或22日)时北半球夜晚比白昼长，南半球相反；愈向两极，昼夜长度悬殊愈大，在赤道两侧的相应纬度上，昼夜相对长度恰好相反，北极圈内夜长24小时，南极圈内昼长24小时。,第一章,图,图,第一章,第一章,地球公转速度的变化：地球公转的周期：,地球公转的周期为一年。
12、“年”的时间也因参考点不同而有差别。 恒星年：地球连续两次通过太阳和另一恒星的连线与地球轨道的交点所需的时间为365日6时9分9.5秒，称为一个恒星年。 回归年：连续两次通过春分点的平均时间为365日5时48分46秒，称为一个回归年。,第一章,黄道全圈分为360o，以春分点为起点计算，二分点与二至点与相邻点的角距都是90o。西方国家以春分到夏至为春季，夏至到秋分为夏季，秋分到冬至为秋季，冬至到春分为冬季。 我国还将黄道全圈按15o划分，得到24个间距，称为二十四节气。,图,第一章,第一章,岁差、章动和极移,岁差：当地球自转轴旋进时，春分点西移，故地球自传不到周即可两次经过春分点，这就是岁差。
13、章动：由于地球自转轴在它本身和地球转动惯量轴之间发生移动使地球围绕其自转轴的摆动。转动惯量轴是这样的一种轴，即围绕它地球有相等的质量分布。由于纬度等于地球自转轴和观察点处铅垂线间的余角，因自转轴摆动，这个角度就会发生变化，其变化造成纬度的循环变化。 极移：由于地球质量分布不均匀，真正的极点位置常常发生变化，因此自转轴又将围绕新极点旋转。这种现象就是极移。,第一章,相关图解,第一章,历法,1、阴历2、阳历3、阴阳历（农历）,第一章,历法阴历,历法是指根据日、月的运行规律安排年历的法则。现今仍然使用的历法种类主要有阴历、阳历、阴阳历。 1、阴历 根据月相变化周期制定的历法，简称阴历或回历。这种历法
14、，历月的日序与月相对应，但历年月序却与季节毫不相干。在游牧民族的穆斯林国家或地区阴历仍然使用。,第一章,月相和朔望月,月球本身不发光，只能反射太阳光。在太阳照射下，月球总是被分为光明和黑暗两个半球。它们是月球上的昼半球和夜半球。但从地球上看来，这明暗两部分的对比，时刻发生变化：有时看到它的光明半球，有时看到它的黑暗半球；在一个时候，月轮的光明部分不断扩大，黑暗部分持续缩小；在另一个时候则反之，如此往复循环，这便是月相变化。,第一章,第一章,新月和满月，上弦月和下弦月，周期性地轮番出现。上半月（旧历）由缺变圆，下半月由圆变缺。从这一次新月（或满月）到下一次新月（或满月）所经历的一段时间，即月相变
15、化的周期，称为朔望月，其长度为29.5306 日，或29 日 12时44分3秒。,（1）历月：,安排历月的天文数据是朔望月29.5306日，因其介于29与30之间，故小月取29日，大月取30日；阴历编制的协调周期为360个朔望月（即30个太阴年），在协调周期内应安排的大月总数为191个，历月的平均值为（19130+16929）/360=29.53055日，与朔望月周期十分接近.,第一章,历法阴历,（2）历年：,阴历年安排月数的天文依据:是回归年与朔望月的比值12.3，取整后一个太阴年定为12个朔望月。太阴年的精确日数=1229 .5306=354.367日。平年为354日，闰年为355日。在协
16、调周期（30个太阴年）中闰年数为11个（300.367），平年数为19个（30-11）。阴历年的置润：在30个太阴年的序号中：2，5，7，10，13，16，18，21，24，26，28为闰年，而闰年的闰日安排在12月份的最后一天（变为大月30日）。这样平年为6个小月6个大月；闰年为5个小月7个大月。,第一章,历法阳历,2、阳历 依据太阳活动周期编制的历法，简称阳历或公历。（1）历月,回归年与朔望月的比值12.3，取整后一个阳历年定为12个月。 历月的平均日数=365.2422/12=30.4368日；大月定为31日，小月定为30日。,大小月安排：理论上:闰年为6个大月，6个小月（316+306
17、=366日）；平年为5个大月，7个小月（315+307=365日） 事实上:7个大月（月号为1，3，5，7，8，10，12均为大月），5个小月（月号为2，4，6，9，11均为小月），其中2月平年只有28日，闰年为29日。,第一章,历法阳历,(2) 历年 :置闰规律：,阳历年的天文依据是回归年365.2422日，平年365日，闰年为366日。 阳历的协调周期为400个回归年，其中应安排的闰年总数为97个（2000.2422），平年数为303个（400-97）。 历年的岁首定在冬至后的第十天。,公元年号能被4整除的是闰年； 整百之年不能被400整除的不是闰年； 闰年之闰日安排在2月的最后一天。,第
18、一章,阳历推算歌,阳历称方便，人人会推算。 一年十二月，三百六十五天。 大月三十一，小月三十天。 七前单月大，八后单月小。 二月二十八，闰年加一天。 何时始逢闰？四除公元年。,第一章,历法-阴阳历,3、阴阳历（农历）既依据月相周期，又协调太阳回归周期所制定的历法，又称农历、旧历或夏历.（1）历月（2）历年（3）24节气,第一章,历法-阴阳历,(1) 历月：,农历历月的天文依据是朔望月29.5306日，小月29日，大月30日。日月合朔之日必为初一。大小月的确定取决于连续两次合朔所跨的完整日数。因此，大小月的安排只能逐年逐月推算。,第一章,历法-阴阳历,(2) 历年：置闰法则：,农历年安排的天文依
19、据：回归年与朔望月的比值12.3682，闰年为13个月，平年为12个月。 十九年七闰法：以19个农历年作为协调周期，则闰年数为7个（190.3683）。,以中气定月序：在农历朔望月内所含中气的序数就是该月分（序）数。 因节月（30.4368日）大于朔望月（29.5306日），故会出现朔望月不含中气的现象。 以无中气（无序号）月定为闰月，并以上月序定其名。,第一章,历法-阴阳历,（3）24节气天文意义,在24气中，黄经度数是奇数的为“节气”，是偶数的为“中气”。任意两个相邻的节气（或中气）的时刻差叫“节月”，因太阳周年视运动角速度不均匀，1月初（近日点附近）节月短，7月初（远日点附近）节月长。节月的平均值=365.2422日/12=30.4368日。,在黄道上的特定的24个等分点又是真太阳在黄道上与气相交的时刻。,第一章,相关图解,第一章,
