第一节 地球的自转和公转
课前引入
2011年11月一个晴朗无月的夜晚，在中国科学院国家天文台兴隆观测站，拍摄团队将相机对准北极星附近的星空并固定好，通过长达6小时的曝光，得到一张绚丽的星轨照片（图1.1）。为什么这些恒星在天空中看起来都围绕北极星附近做圆周运动？北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度有什么关系？
地球的自转
在茫茫宇宙中，地球与其他星球一样，都处在不断的运动之中。
地球绕其自转轴的旋转运动，叫作地球的自转（图1.2）。地球的自转轴叫作地轴，它的北端始终指向北极星附近。在地球上的人们感觉不到地球的自转，在北半球观察，恒星似乎围绕北极星附近的某点（地轴北端指向的星空位置）做圆周运动。北半球纬度越高，北极星相对地平线的高度越高。
地球自西向东自转，自转一周的时间是1日。选定的参照物不同，1日的时间长度略有差别，名称也不同。如果以太阳为参照物，则1日的时间长度为24时，称为太阳日。如果以遥远的恒星为参照物，则1日的时间长度为23时56分4秒，称为恒星日。恒星日是地球自转的真正周期。
地球自转的速度可以用角速度和线速度来描述（图1.3）。根据自转周期，可以算出地球自转角速度约为15°每时。地球表面除南北两极点外，任何地点的自转角速度都相等。由于不同纬度的纬线圈长度不同，所以，不同纬度地区的自转线速度有差异。
思考：1. 地球自转线速度由赤道至两极有什么变化规律？
2. 南北两极点的角速度和线速度分别是多少？
地球的公转
地球绕太阳的运动，叫作地球的公转。同地球自转方向一致，地球公转的方向也是自西向东。地球公转一周的时间是1年。如果以太阳作为参照物，1年的时间长度为365日5时48分46秒，称为回归年。如果以其他恒星作为参照物，1年的时间长度为365日6时9分10秒，称为恒星年，这是地球公转的真正周期。
地球公转的轨迹叫作公转轨道，它是近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上。每年的1月初，地球距离太阳最近，这个位置叫近日点；每年的7月初，地球距离太阳最远，这个位置叫远日点。随着地球的公转，日地距离不断地发生细微的变化，地球公转的速度也随之发生变化（图1.4）。
黄赤交角及其影响
地球自转的同时也在围绕太阳公转。过地心并与地轴垂直的平面称为赤道平面，地球公转轨道平面称为黄道平面。赤道平面与黄道平面之间存在一个交角，叫作黄赤交角（图1.5）。目前的黄赤交角是23°26′。
脚注：黄赤交角并不是固定不变的。从1984年起，天文学上用的黄赤交角的数值为23°26′21″。
地球在公转过程中，地轴的空间指向和黄赤交角的大小，在一定时期内可以看作是不变的。由于黄赤交角的存在，地球在公转轨道上的位置不同，地表接受太阳垂直照射的点（简称太阳直射点）是有变化的（图1.6）。太阳直射的范围，最北到达北纬23°26′，最南到达南纬23°26′。
北半球夏至日（6月22日前后），太阳直射北纬23°26′。之后，太阳直射点逐渐南移，到了秋分日（9月23日前后），太阳直射赤道，至冬至日（12月22日前后），太阳直射南纬23°26′。之后，太阳直射点逐渐北返，春分日（3月21日前后），太阳直射赤道，到了夏至日，太阳再次直射北纬23°26′。
太阳直射点在南、北纬23°26′之间的往返运动，称为太阳直射点的回归运动。北纬23°26′称为北回归线，南纬23°26′称为南回归线。太阳直射点回归运动的周期就是一个回归年。
活动：绘制太阳直射点回归运动示意图
按如下步骤画示意图，表示太阳直射点的移动轨迹。
1.在图上绘制三条平行且等距的直线，分别表示赤道、北回归线和南回归线。
2.在三条直线的适当位置标注四个点，分别代表北半球二分二至日太阳的直射点。
3.结合课文关于太阳直射点回归运动的描述，画一条曲线表示太阳直射点的移动轨迹。
自学窗：《授时历》——我国历史上使用时间最长的历法
1276年，郭守敬（图1.7）主持编制新的历法。为完成这项划时代的任务，郭守敬发明、创制许多当时十分先进的测量仪器。其中，在古代浑天仪基础上简化、制造的简仪（图1.8），是郭守敬发明的最重要的天文观测仪器，其刻度精细，比西方国家类似仪器早了300多年。
利用这些仪器，郭守敬在全国设置27个观测台站，开展大规模的观测活动。他主要进行了日影、北极星高度、春分秋分日出日落时间等的测定。观测台站分布范围广，北至64.5°N，南至15°N，东至128°E，西至102°E。在掌握大量一手测量数据的基础上，郭守敬结合历史记录中部分比较准确的数据，计算出一年的长度是365.2425日。这个值与回归年365.2422日相差甚小。据此，郭守敬于1280年完成了新的历法——《授时历》，这是当时世界上最科学、最精确的历法，也是我国历史上使用时间最长的历法。郭守敬计算的回归年的精度与后来世界通用的公历一致，但比公历早300年。《授时历》编制不久即传播到日本、朝鲜，并被采用。
问题研究：人类是否需要人造月亮
地球不停地自转，昼夜不断地交替。现代社会，人类在夜间的活动频繁，对夜间照明的需求增加。航天技术和产业的快速发展，催生了人们对人造月亮的憧憬和试验。然而，人类真的需要人造月亮吗？
对这一课题的探究，建议采用以下思路。
资料 1 月亮
月球是地球的天然卫星，通 称月亮。由于月球的自转周期和公 转周期一样，月球始终固定的半面 朝向地球。随着月球在公转轨道中 的位置变换，我们看到的月亮的形 状——月相也不同。月相呈周期性 变化（图 1.20）。
1.为什么农历上半月和下半月月亮凸出的方向不同？
2. 在日常生活中，你经常关注月相吗？为什么？
资料2 人造月亮的试验
在天空中挂上镜子，让它在黑夜中反射太阳光为地面照明——这不知是多少人曾经有过的幻想。1999 年 2 月 4 日，俄罗斯“进步 M-40”货运飞船携带了一面反射镜进入太空，进行人造月亮试验。这个人造月亮直径达 25 米，总质量不到 4 千克。按照设计，反射的光束将以直径 5—7千米的范围扫过所经区域的地面；夜色中，反射光的亮度 10 倍于月光，足以让人读书阅报。然而，由于反射镜在太空中打开时出现故障，这次人造月亮的试验以失败告终。
1. 为什么人造月亮的亮度远比月光强？
2. 扩大人造月亮照亮地表范围的可能性有多大？
3. 为什么纬度较高地区的居民更希望有人造月亮？
资料3 对人造月亮的反对
月亮朦胧的光亮似乎对地球上的人类和生物活动不构成干扰，人造月亮的亮度远超月亮，几乎从提出人造月亮的想法开始，科学家反对的声音就从未停止。例如，生物学 家担心它会改变地球某些区域的生物模式，天文学者则认为它可能会影响天文观测，很多学者更担心它对所经地区人们身体和生活的影响。
1. 讨论人造月亮对人类可能产生的不利影响。
2. 除资料所提到的科学家的担心外，人造月亮还可能造成哪些不利影响？
问题探讨
权衡人造月亮的有利和不利影响，就“人类是否需要人造月亮”这一课题，提出自己的看法，给出充足的理由，并与同学讨论。
课题1寻找正午太阳高度角变化的证据
在地球上，人们看到太阳每日东升西落有规律的变化。只要耐心、细致地观察，还可以发现很多现象的变化规律。在本章的学习过程中，你将和你的同学一起，共同观察某个物体正午影子长短的变化，认真总结其变化规律，了解正午太阳高度角的变化及其在生活中的应用。
课题目标通过观察、测量、记录某个物体正午影子的长短，证实正午太阳高度角的变化，并了解其变化规律。
课题准备：为了完成这一课题，你要做好以下准备。
◆全班同学分为若干个小组，每组选择一个合适的物体，如树木、旗杆等作为本组观察的对象，准备好记录所用的纸、笔和测量用的卷尺等物品，并制订出详细的观察计划。
◆每周选两天正午，准时观察、测量、记录该物体影子的长度。每次观察时，最好在地面做一个标记，以便与下次观察到的影子进行对比。建议连续观察数周或更长时间。
◆对本组记录的结果进行整理，总结该物体正午影子变化的规律，并利用本章所学的相关知识做出合理的解释。
检查进度：在学习本章内容的同时，进行该课题的研究。为了按时完成课题，你需要在以下各阶段检查课题研究的进度。
第一节第10页：全班学生进行分组活动；各组制订详细的观察计划，尽快实
施观察，并记录每次的观察结果。
第二节第19页：对获得的所有观察数据进行处理和分析，总结出物体正午影
子变化的规律，并给出相应的解释。
总结：本章结束时，将各组记录的结果和得出的结论进行对比，看看各组总结的物体
正午影子变化规律和做出的解释是否一致。如果一致，将这种规律归纳出来。
探索：怎么证明地球的自转和公转？
古希腊的费罗劳斯、海西塔斯等人早已提出过地球自转的猜想，但这一自然现象经证实并被人们接受，则是在1543年哥白尼“日心说”提出之后。哥白尼依据相对运动原理提出了地球自转的理论,可在相当长一段时间内，这一理论只停留在让人们主观接受的状况，直到19世纪才被法国的物理学家傅科用自己设计的“傅科摆”实验所证实。
1851年，在法国巴黎先贤祠最高的圆顶下方，傅科进行了著名的“傅科摆”实验“。傅科摆”摆长67米，摆锤重28千克，悬挂点经过特殊设计以最大限度减小摩擦力的影响，因此可以摆动很长时间。按照惯性定律，“傅科摆”在摆动平面方向上不受外力作用的情况下，摆动方向不应改变。但在“傅科摆”实验中，人们观察“傅科摆”，看到摆动方向沿顺时针方向缓缓转动。这种摆动方向的变化，说明观察者所在的地球在沿着逆时针方向转动，地球上的观察者才看到相对运动现象，从而有力地证明了地球是在自转。
与地球自转现象相比，地球公转现象更加抽象。自从哥白尼“日心说”建立以后，人们就试图从各种角度来证明地球的公转。人们花了几百年时间陆续找到了地球公转的物理证据和天文观测证据，证实了地球与太阳系其他行星共同绕日公转。
思考：请你分别说出地球自转和公转所产生的地理现象，并尝试着进行简单解释。
学习指南
◆地球自转和公转的运动特征有哪些？
◆太阳回归运动的规律是什么？
提示：阅读之前，先看一下本节的图片及其注解，把你不熟悉的内容以表格的形式列出，然后在阅读的时候对它们进行总结。本节的主要概念是地球自转、地球公转和黄赤交角。
太阳的东升西落、地球的四季更替等我们熟悉的现象，都是由地球运动引起的。
地球主要有两种运动形式：自转和公转。地球围绕其自转轴旋转的运动，叫自转；地球围绕太阳旋转的运动，叫公转。
地球的自转
地球始终在绕其自转轴自西向东地旋转着。地球的自转轴叫地轴，是一根假想的轴线。地轴的北端始终指向北极星附近。从北极上空观察，地球呈逆时针方向旋转；从南极上空观察，地球呈顺时针方向旋转。
地球自转的速度分为角速度和线速度。角速度除南北极点为0外，其余各地均为每小时15°。线速度赤道上最大，由赤道向两极递减，两极点为0。地球自转的周期为1日。
阅读：地球自转的周期
地球自转周期的观测，由于所采用的参照点不同，1日的长度也略有差异。
恒星日是某地经线连续两次通过同一恒星与地心连线的时间间隔，为23时56分4秒。
太阳日是某地经线连续两次通过日地中心连线的时间间隔，为24时。
恒星日与太阳日的区别如图1-1-4所示：当地球位于E1时，恒星、太阳与观察者A、地心位于同一直线上。当地球公转到E2时，地球已自转360°。观察者A位于同一恒星和地心的连线上，E1到E2的时间间隔为1恒星日。当地球公转到E3时，地球已自转360°59′，观察者A位于太阳与地心的连线上，自E1到E3的时间间隔为1太阳日。
由此可见，恒星日是地球自转的真正周期，太阳日比恒星日长3分56秒是因为地球在自转的同时还在绕太阳公转。
■为什么人们选择太阳日为一天进行时间的计算？
地球的公转
思考：可以从哪些方面比较地球自转和公转的异同？
地球的公转方向与自转方向一致，也是自西向东。地球公转轨道是近似正圆的椭圆形轨道，椭圆有两个焦点，太阳位于其中的一个焦点上。每年1月初，地球距离太阳最近，这个位置叫近日点；每年7月初，地球距离太阳最远，这个位置叫远日点。日地平均距离约为1.5亿千米。
随着地球的公转，日地距离不断地发生着变化，地球公转的速度也随之发生变化。地球公转的平均线速度约为每秒30千米，平均角速度约为每日1°。地球公转的周期为1年。
地球自转时，地轴的指向几乎是不变的，因此就存在基本不变的赤道面。地球公转的轨道面称为黄道面。黄道面与赤道面之间存在一个交角，称为黄赤交角。目前黄赤交角是23°26′，地轴同黄道面斜交的角度为66°34′。
名词链接：黄道：夜晚我们仰望天空，感觉天空像一个球面，所有的星体都镶嵌在这个球面上，这样的假想球体称为天球。地球公转轨道面——黄道面与天球相交的大圆称为黄道。
地球在公转的过程中，地轴的空间指向和黄赤交角的大小，在一定时期内可以看作是不变的。随着地球在公转轨道位置的变化，太阳直射点呈现有规律的变化。如图1-1-7所示，从冬至日到第二年的夏至日，太阳直射点自南回归线向北移动，春分日太阳直射赤道，夏至日太阳直射点到达北回归线；从夏至日到冬至日，太阳直射点自北回归线向南移动，秋分日太阳直射赤道，冬至日太阳直射点到达南回归线。太阳直射点在南北回归线之间的这种周期性往返运动，称为太阳直射点的回归运动。
名词链接：太阳直射点指地表接受太阳垂直照射的点。
阅读：近日点和远日点
地球公转的轨道为椭圆形，造成日地距离不断发生变化。由于日地距离的变化，太阳对地球的引力也发生变化：地球距离太阳最近时，公转的角速度和线速度都较大；地球距离太阳最远时，公转的角速度和线速度都较小。
地球于每年1月初经过公转轨道的近日点，7月初经过远日点。自1月初到7月初，地球离
太阳渐远，公转速度逐渐减慢；自7月初到次年1月初，地球距太阳渐近，公转速度逐渐加快。当地球位于近日点时，公转速度最快，角速度和线速度均超过它们的平均值。当地球位于远日点时，公转速度最慢，角速度和线速度均低于它们的平均值。但两者的差异并不大，因为地球轨道接近圆形，所以日地距离的变化也是微小的。
■为什么地球在近日点时北半球为冬天，在远日点时北半球为夏天？
活动：分析认识地球公转的周期
地球公转轨道全长约9.4亿千米。由于人们是在地球上观察公转，所以通常视地球不动，而以太阳在黄道上绕转一圈为标准。由于选取的参照点不同，地球公转的周期有恒星年与回归年之分。
恒星年是太阳中心连续两次通过地球与某一恒星连线的时间间隔，为365天6时9分10秒。恒星年是地球公转的真正周期。
回归年的度量，是以春分点为参考点的。太阳连续两次通过春分点的时间间隔，为365天5时48分46秒，即一个回归年。
现行的公历就是按回归年的长度制定的，平年为365天，闰年为366天。
■查阅有关文献，解释为什么恒星年和回归年有时间差。
案例研究：地球自转速度变化的原因
现代科学研究表明，地球的自转速度并不是固定不变的。据推测，在地球形成之初，地球的自转周期仅有4小时。现在已经推算出，距今5亿年前的寒武纪晚期，自转周期为20.8小时，至泥盆纪（距今4.192亿～3.589亿年）增至21.6小时，石炭纪（距今3.589亿～2.989亿年）为21.8小时，三叠纪（距今2.5217亿～2.013亿年）为22.7小时，白垩纪（距今1.45亿～0.66亿年）为23.5小时，古近纪（距今0.66亿～0.2303亿年）为23.7小时，目前为24小时。这足以说明当时的地球自转速度比现在快得多，即当时的一天比现在短。
地球的自转速度并不是一直变慢，也有以变快为主的阶段，但减慢是主要趋势。而关于地球自转速度变化原因的各种理论解释目前还都是假说。
德国哲学家、天文学家康德认为，月球和太阳的引力造成的潮汐从东向西冲击地壳，而地球的自转方向是自西向东。潮汐与地壳的摩擦，阻碍地球的自转，使地球自转速度变慢。还有科学家认为，地球自转速度变化的根本原因仍然来自地球的内部。地球密度大的物质在重力作用下，不断向地球内部集中，这种运动使地球自转速度加快。而岩浆活动、火山喷发等过程使地幔物质流向地表，也会引起地球自转速度的变化。
有学者从地球本身的角度来解释，如地球自转速度的变化与南极有关。南极大陆的冰盖在减少，重量在减轻。这样，地球失去了平衡，影响了自转速度。但是，这种变化是单向的，它不可能既给地球自转加速又给地球自转减速。
还有一种解释是季风影响地球自转。有科学家计算过，每年通过季风从大陆转移到海洋，又从海洋转移到大陆的空气，重量竟达300万亿吨。这么大重量的物质从地球一处转移到另一处，足可以影响地球的重心，改变地球的角动量分布，从而使地球自转发生加速或减速变化。
2018年6月，美国科学家采用新方法推算出14亿年前月地距离为34万千米，比现在近4万多千米。月球与地球相伴已有45亿年，目前正以每年3.82厘米的速度远去。月球逐渐远去影响了地球的自转。研究人员说，对地球来说这就像旋转的滑冰运动员逐渐伸开手臂，旋转的速度随之放慢。
思考：搜集资料，用你学过的地理学知识，尝试着提出你自己关于地球自转速度变化原因的假说。
作业题
1.比较地球自转和公转的差异。
2.根据图片，查找相关资料，完成下列各题。
（1）查看世界地图，说出北回归线穿越的国家有哪些。这些国家的气候类型有哪些？
（2）北回归线穿过了我国哪些省份？这些省份的主要气候类型是什么？与北回归线穿越的其他国家相比，气候类型有什么差异？
3.某学校的地理兴趣小组于2018年8月20日20时（北京时间）把天文望远镜对准织女星。若望远镜的位置保持不变，天文望远镜将在什么时间再次对准织女星？
课题1：检查进度：全班学生进行分组活动；各组制订详细的观察计划，尽快实施观察，并记录每次的观察结果。
探究
我国建设酒泉、太原、西昌三大内陆卫星发射基地后，又在海南文昌新建了航天发射基地。2016年11月3日20时，我国新一代重型运载火箭“长征五号”在文昌发射升空。“长征五号”是目前我国运载能力最强、推力最大的火箭，也是运载能力居世界第三位的火箭。
1.通常来说，在火箭升空后，火箭助推器和部分箭体会被剥离，形成火箭残骸。火箭残骸一般坠落在发射点以东1000千米的范围内。想一想，火箭残骸坠落在发射点以东的原因是什么？从提高火箭残骸坠落的安全性方面考虑，文昌发射基地有何地理位置优势？
2.与酒泉、太原、西昌等较高纬度的发射基地相比，从文昌基地发射运载火箭，同型号火箭的推力会增加10左右。议一议，造成这一现象的原因是什么？
一、地球自转
地球自西向东绕地轴在不停地旋转，这是地球的自转。从北极上空看，地球呈逆时针方向旋转；从南极上空看，地球呈顺时针方向旋转。地球自转一周所需的时间，就是地球的自转周期。
地球自转速度可用角速度和线速度来描述。根据地球自转的周期，可以知道地球自转的角速度约为15°/时。地球表面除南北两极点外，任何地点的自转角速度都相同。而地球自转的线速度，则由于纬度的不同而有差异。
阅读：傅科摆
1851年，法国物理学家傅科（1819—1868）在巴黎先贤祠成功地进行了一次著名的摆动实验，傅科摆由此而得名。傅科用一根长67米的细钢丝绳作为摆线，上端悬挂在先贤祠大厅的穹顶上，下端吊一个重28千克的金属球作为摆锤，摆锤下方嵌一枚尖针，地面放置沙盘。这样，当摆锤往复摆动的时候，尖针便在沙盘上画出一道道痕迹。由于地面（沙盘）随地球自转缓缓移动，摆锤每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并慢慢发生旋转。傅科的演示生动地证明：地球绕地轴在不停地旋转。
活动
地球在自转的同时，也绕太阳公转。以太阳为参考点，地球自转一周的时间叫作一个太阳日;以恒星为参考点则称为恒星日。据此，完成相关任务。
1.将一个小的球体放置在桌面上，进行两项模拟演示。
(1)恒星日模拟:演示者面向小球自西向东原地转动身体，转动一周后停顿下来，此时演示者会再一次面向小球。(说明:由于恒星距离地球非常遥远，从恒星上看，一日内地球在公转轨道上的位置几乎不变，其移动距离可忽略不计。)
(2)太阳日模拟:演示者面向小球自西向东转动身体，在转动的同时，自西向东移动自己的位置，转动一周后停顿下来，此时演示者并未面向小球，只有再转动一个较小的角度后，才会再一次面向小球。
2.读图 1-5，比较太阳日与恒星日的差异，根据已学知识，以太阳日为标准，计算一个恒星日的时间长度，并将结果填入下表。
活动
1.假设地球是正球体(地球半径取6371千米)，完成下表内容(将计算结果精确到个位)。
2.将上述计算结果标注在图1-6的相应位置上，再归纳地球自转线速度随纬度变化的规律。
3.根据对珊瑚化石生长纹的研究，在距今3.7亿年前，1年约有400天。议一议，这一地理现象表明地球自转速度在怎样变化？导致其变化的主要原因可能是什么？
二、地球公转
地球绕太阳运行叫作公转，其路径称为公转轨道。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。地球沿公转轨道自西向东，每天移动约59′。这是地球公转的平均角速度。
地球公转的平均线速度约为30千米/秒。地球公转一周所需要的时间为365日6时9分10秒，即一个恒星年。
活动
地球公转轨道上离太阳最近的点叫作近日点，距太阳1.471亿千米；离太阳最远的点叫作远日点，距太阳1.521亿千米。每年1月初，地球经过近日点，公转速度较快；每年7月初，地球经过远日点，公转速度较慢。据此，完成相关任务。
1.北半球每年夏半年（自春分日至秋分日）的日数为186天，冬半年（自秋分日至次年春分日）的日数为179天。结合图1-12，分析北半球夏半年比冬半年多出7天的原因。
2.参与丹霞、经纬的讨论，谈一谈你的看法。
三、黄赤交角及其影响
地球公转轨道面叫作黄道面，过地心并与地轴垂直的平面称为赤道面。黄道面与赤道面之间的夹角叫作黄赤交角。目前的黄赤交角约23.5°，地轴与黄道面之间的夹角约66.5°。
地球在公转过程中，地轴的空间指向和黄赤交角的大小，在一定时期内可以看作是不变的。因此，地球在公转轨道的不同位置，地表接受太阳垂直照射的点（简称太阳直射点）是有变化的。太阳直射的范围，最北到达北纬23.5°，最南到达南纬23.5°。夏至日，太阳直射北纬23.5°。之后，太阳直射点逐渐南移。秋分日，太阳直射赤道。冬至日，太阳直射南纬23.5°。之后，太阳直射点逐渐北返。春分日，太阳又直射赤道。夏至日，太阳再次直射北纬23.5°。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。太阳直射点回归运动的周期为365日5时48分46秒，叫作一个回归年。
活动
- 一年中，太阳直射点在南北回归线之间做回归运动。据此，完成相关任务。
（1）结合课文关于太阳直射点回归运动的描述，在图1-14中标出二分二至日太阳直射点的位置，并用平滑曲线连接起来。
（2）根据所绘图示，分别说出太阳直射在北半球和南半球，太阳直射点向北和向南移动的时段。
2.在本章第9页活动第3题的注释中，对不同地区活动开展的时间提出了具体建议。结合太阳直射点的回归运动，分析提出此建议的地理缘由。
课前引入
在晴朗的夜晚，如果将相机对准北极星附近，选择无限远对焦，长时间曝光拍摄星空，再将拍摄的多张照片进行合成，能显示出北极星附近星辰的“运动”轨迹。
问题：照片中星辰的“运动”轨迹看上去似乎是以北极星为中心，这是什么原因造成的？
一．地球的自转
人们在地球上看到日月星辰东升西落现象，主要是由于地球在围绕着地轴作自西向东的自转。如果在北极上空看，地球作逆时针旋转；如果在南极上空看，地球作顺时针旋转。地球自转一周的时间约为23时56分4秒，称为1恒星日。
地球自转的角速度除南、北两极点外，其他地点都相同，大约每小时转动15°。地球自转的线速度随纬度而变化，赤道上最大，向两极递减，极点为0。
知识窗：傅科摆
1851年，法国物理学家傅科在巴黎先贤祠做了一次摆动实验，成功地证明了地球在自转。傅科在圆屋顶中央悬挂了一个摆，在摆的下方安置了一个沙盘。当摆运动时，摆尖在沙盘上划出痕迹，沙盘就记录下摆的运动轨迹。实验中，摆动轨迹在沙盘上沿顺时针方向缓缓转动，说明摆动方向在不断变化。按照惯性定律，悬挂在空中的摆具有保持摆动方向不变的性质，因此这种摆动方向的变化应是摆相对地面发生了运动，即地球沿逆时针方向自转造成的。
二．地球的公转
地球在自转的同时，还围绕着太阳自西向东公转，其公转轨道为接近正圆的椭圆，太阳位于其中的一个焦点上。随着地球公转，日地距离不断变化。每年1月初，地球位于近日点附近，公转速度较快；7月初位于远日点附近，公转速度较慢。地球公转一周所需的时间为365日6时9分10秒，称为1恒星年。
太阳直射点的回归运动
地球绕太阳公转的轨道平面叫黄道平面。通过地心与地球自转轴垂直的平面叫赤道平面。黄道平面与赤道平面的夹角称为黄赤交角。目前，黄赤交角是23°26′，在一定时期内可以视为定值。随着地球在公转轨道上位置的变化，地表受到太阳垂直照射的点（简称太阳直射点）就会改变，表现为太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。
夏至日时，太阳直射点位于北纬23°26′；此后太阳直射点逐渐向南移动，秋分日时，太阳直射于赤道上；当移到南纬23°26′时，即为冬至日；此后太阳直射点开始向北移动，春分日时，太阳又直射于赤道上。
太阳直射点在南、北回归线之间的这种周期性往返运动，称为太阳直射点的回归运动。其运动周期为365日5时48分46秒，叫作1回归年。
活动：探究太阳直射点的移动规律
1.请在图1-2-5中标出二分二至日太阳直射点所在的位置，并用平滑的曲线连接起来表示太阳直射点的移动轨迹。
2.在绘制的太阳直射点移动示意图中，标出元旦时太阳直射点所在的大致位置，并说明其移动的方向。
3.根据以上活动成果，归纳一年中太阳直射点的移动规律。