地球的运动：自转、公转与时间

本节导读

地理部分从“地球在宇宙中的运动”讲起，因为后面的气候、气压带风带、昼夜长短、四季更替，几乎都要用到这一节的结论。在试卷里，这一节常以选择题的形式考查：地球自转和公转的方向与周期、二分二至日太阳直射点的位置、昼夜长短的变化、正午太阳高度的计算，以及区时的计算。

这些内容都有固定的规律，不需要死记硬背，抓住“直射点在哪里、移动到哪里”这条主线，其余都可以推出来。学完这一节，你应该能背出二分二至日的日期和直射点，能画出昼夜长短变化的示意图，会计算正午太阳高度和区时。

地球的自转

方向、周期与速度

地球绕地轴的旋转叫自转，方向自西向东，从北极上空看是逆时针，从南极上空看是顺时针。自转的周期有两种：恒星日约 23 时 56 分，是地球自转的真正周期；太阳日为 24 小时，是我们生活中的“一天”。

自转的速度有两种：角速度除南北两极点外，各地都相同，约每小时 15°；线速度则因纬度而异，赤道最大，向两极逐渐减小，到两极点为零。

地理意义

• 昼夜交替：周期是一个太阳日，也就是 24 小时。
• 地方时差：同纬度地区，东边的地方比西边的地方先看到日出，所以地方时“东早西晚”。
• 水平运动物体的偏向：北半球向右偏，南半球向左偏，赤道上不偏。

地球的公转与四季

公转的规律

地球绕太阳的运动叫公转，方向也是自西向东，周期是一年（回归年约 365 日 5 时 48 分 46 秒）。公转的轨道是椭圆形，每年 1 月初地球经过近日点，公转速度较快；7 月初经过远日点，公转速度较慢。

地球公转时，地轴是倾斜的：地轴与公转轨道面（黄道面）的夹角约为 66°34′，赤道面与黄道面之间则有一个交角，叫黄赤交角，度数是 23°26′。正因为有黄赤交角，太阳直射点才会在南北回归线之间往返移动，周期是一个回归年。

二分二至日

日期	节气	直射点	北半球季节（欧美习惯划分）
3 月 21 日前后	春分	赤道	春季开始
6 月 22 日前后	夏至	北回归线	夏季开始
9 月 23 日前后	秋分	赤道	秋季开始
12 月 22 日前后	冬至	南回归线	冬季开始

表里最后一列是欧美的习惯；我国传统的天文四季以立春、立夏、立秋、立冬为四季的开始，夏至日正好在夏季的中间。

从春分到秋分，直射点在北半球，北半球是夏半年；从秋分到次年春分，直射点在南半球，北半球是冬半年。要注意，四季的形成不是因为地球离太阳远近，而是因为太阳直射点的移动，引起了各地太阳高度和昼长的变化。

昼夜长短与正午太阳高度

昼夜长短的变化

昼夜长短的规律可以用下面的方式记忆：

• 春分日和秋分日，全球昼夜等长，都是 12 小时。
• 夏半年（春分到秋分），北半球昼长夜短，纬度越高昼越长，夏至日昼最长；北极圈以北出现极昼。
• 冬半年（秋分到春分），北半球昼短夜长，纬度越高昼越短，冬至日昼最短；北极圈以北出现极夜。
• 南半球的情况与北半球正好相反。
• 赤道上全年昼夜等长。

正午太阳高度

正午太阳高度，是指一天中太阳位置最高时的高度。它的大小是这样决定的：太阳直射的地方，正午太阳高度是 90°；离直射点越远，正午太阳高度越小。计算公式是：

正午太阳高度 = 90° − 当地纬度与太阳直射点纬度的差（当地和直射点在同一半球时，两个纬度相减；在不同半球时，两个纬度相加）。

比如夏至日，直射点在 23°26′N，北纬 40° 的地方，纬度差是 40° − 23°26′ = 16°34′，正午太阳高度就是 90° − 16°34′ = 73°26′。