第二节 地球运动的地理意义
课前引入
2007 年 2 月，美国空军 F-22 战斗机群飞离夏威夷群岛，前往日本，进行首次海外之旅（图 1.9）。刚开始，一切正常。然而，当战斗机机群经过 180°经线附近海域上 空时，一些战斗机的导航等多个电子系统出现故障，甚至 完全失灵。这种当时世界上最先进的战斗机一下子变成了“瞎子”。美国空军后来找到了这次行动中战斗机出现故障 的原因，是电子系统设计时忽略了一个重要的地理问题。
这批战斗机为什么在经过180°经线附近海域上空时会变成 “瞎子”？其电子系统设计时忽略了哪一重要的地理问题？
昼夜交替和时差
在同一时间里，太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球是白昼，称为昼半球；背着太阳的半球是黑夜，称为夜半球（图 1.10）。昼半球和夜半球的分界线（圈），叫作晨昏线（圈）。
地球不停地自转，昼夜也就不断地交替。昼夜交替的周期是 1个太阳日。这样的周期长短适宜，使得地面白昼不会过于炎热，黑夜不会过于寒冷，有利于生命有机体的生存和发展。昼夜交替影响人类的作息，因此，自古以来太阳日就被作为基本的时间单位。
地球自西向东自转，在同一纬度地区，东边的地点比西边的地点先看到日出。这样，时间就有了早迟之分：东边的地点比西边的地点时间要早。同一瞬间，不同经度的地方，地方时不同，经度每隔 15°，地方时相差 1 小时。
使用地方时很不方便。1884 年，国际经度会议决定按统一标准划分全球时区，实行分区计时的办法。全球共分 为 24 个时区，每个时区跨经度15°。以本初子午线为基准，
从西经 7.5°至东经 7.5°，划为中时区，或叫零时区。在中 时区以东，依次划分为东一区至东十二区；在中时区以西， 依次划分为西一区至西十二区。东十二区和西十二区各跨 经度 7.5°，合为一个时区。各时区都以本时区中央经线的 地方时作为本时区的区时（图 1.11）。相邻两个时区的区时相差 1 小时。
为了避免日期的紊乱，1884 年的国际经度会议，还规定了原则上以 180°经线作为地球上“今天”和“昨天”的分界线，并把这条 分界线叫作“国际日期变更线”，现改称“国际日界线”。地球上新的一天就从这里开始。东十二区和西十二区的区时相同，但是日期相差一天，即东十二区比西十二区早一天。前述的美国空军 F-22 战斗 机在经过 180°经线附近海域上空时，导航等系统失灵，就是由于电 子系统设计忽略了跨越国际日界线时日期变更的问题。
实际上，在分区计时的基础上，世界各国根据本国的具体情况，采 用了一些特别的计时方法。例如，有的国家根据领土跨越经度广的实 际，不同的时区分别采用不同的区时作为标准时间（图1.12）；有的 国家为了国内各地联系方便，统一采用首都所在地的区时（图1.13）。
活动 ：计算不同地区的时差
计算不同地区的时差，需要注意以下三个方面。
覅一，要根据区时划分的原则确定各地点所在的时区。时区的中央经线的经度为15°的倍数，通常其东西各7.5°范围为同一时区。
第二，可用数轴的方法（图1.14）计算两地间的时差：两地间相隔几个时区，相差就是几小时；越在东边的地方，时间越早。例如，北京在东八区，伦敦在零时区，两地相差 8 个时区，即北京比伦敦早8小时。
第三，如果涉及国际日界线，则自东十二区向东进入西十二区，时间不变，日期减少一天；自西十二区向西进入东十二区，时间不变，日期增加一天。
1. 俄罗斯世界杯足球赛于当地时间2018 年6月14日17:30 在莫斯科（东三区）开幕，我国观众观看开幕式的时间是北京时间何时？
2. 一艘邮轮航行在太平洋上，船上有一位怀了双胞胎的孕妇临产。航行到 180°经线附近海域时，老大出生了，当时是2018年1月1日。接着，老二出生了，出生日期是2017年12月31日。这是怎么回事？
沿地表水平运动物体的运动方向的偏转
由于地球自转，地球表面的物体在沿水平方向运动时，其运动方向发生一定的偏转： 在北半球向右偏转；在南半球向左偏转；在赤道上没有偏转。这种现象在大规模气流和水 流的水平运动中表现得最为明显。我们把促使物体水平运动方向产生偏转的力，称为地转 偏向力。地转偏向力只改变水平运动物体的运动方向，不影响其速度。
昼夜长短和正午太阳高度的变化
太阳直射点的移动，使太阳辐射在地表的分布因时因地而变化。这种变化可以用昼夜长短和 正午太阳高度的变化来描述（图 1.15）。昼夜长短反映日照时间的长短；正午太阳高度是一日内最大的太阳高度，反映太阳辐射的强弱（图 1.16）。
（一）昼夜长短的变化晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。由于黄赤交角的存在，除了在赤道上和春、秋分日，各地的昼弧和夜弧不等长。如果昼弧比夜弧长，则白昼长、黑夜短；反之，则黑夜长、白昼短。
自春分日至秋分日，是北半球的夏半年，太阳直射北半球，北半球各纬度昼弧大于夜弧，昼长大于夜长。纬度越高，昼越长，夜越短，至北极四周为极昼。其中，夏至日太阳直射北回归线，北半球昼最长、夜最短，北极圈及其以北地区皆为极昼。南半球则反之。
自秋分日至次年春分日，是北半球的冬半年，太阳直射南半球，北半球各纬度昼短夜长。纬度越高，昼越短，夜越长，至北极四周有极夜现象。其中，冬至日太阳直射南回归线，北半球昼最短，夜最长，北极圈及其以北地区到处出现极夜现象。南半球则反之。
春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长，均为 12 时。
（二）正午太阳高度的变化 太阳光线与地平面的交角（即太阳在当地的仰角），叫作太阳高度角，简称太阳高 度。在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，太阳高度是0°。正午太阳高度随纬度不同和季节变化而有规律地变化。正午太阳高度就纬度分布而言，春分日和秋分日，由赤道向南北两方降低；夏至日，由北回归线向南北两方降低；冬至日，由南回归线向南北两方降低。就季节变化而言，在北回归线及其以北的纬度带，正午太阳高度夏至日达最大值，冬至日达最小值；在南回归线及其以南的纬度带，情况正好相反。在南北回 归线之间各地，每年受到太阳直射两次。
活动：绘制示意图并描述当地正午太阳高度的年变化规律
描述某地正午太阳高度的年变化规律，需要注意以下两点。
第一，计算正午太阳高度。正午太阳高度可以按公式a=90°–|ϕ–δ|计算，其中a为正午太阳高度，ϕ为当地的纬度，δ为太阳直射的纬度（当地夏半年取正值，冬半年取负值）。例如，北京（40°N）夏至日正午太阳高度为a=90°–|ϕ–δ|=90°–|40°–23°26′|=73°26′，冬至日正午太阳高度为a=90°–|ϕ–δ|=90°–|40°–（–23°26′）|=26°34′。
第二，正午太阳的方向。在南北回归线之间，一年内正午太阳有时在南方，有时在北 方。在北回归线以北的地区，全年正午太阳都在南方；在南回归线以南的地区反之。
图1.17 a 示意地球上四个特殊纬度年内正午太阳高度变化及正午太阳方向。
1. 判断图示四个地点的纬度。
2. 绘制学校所在地年内正午太阳高度变化及正午太阳方向简图。
（1）查阅当地的纬度。
（2）计算当地夏至日和冬至日的正午太阳高度，并指出正午太阳的方向。
（3）按图 1.17 a 的方式在图 b 中绘制当地年内正午太阳高度变化及正午太阳方向。
3. 描述当地正午太阳高度及正午太阳方向的年内变化规律。
四季更替和五带划分
由于昼夜长短和正午太阳高度的时空变化，太阳辐射在一年中 呈现有规律的变化，形成四季；太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规 律递减，据此可划分五带。
- 四季更替
从天文含义看四季，夏季就是一年内白昼最长、正午太阳高度最高的季节；冬季就是一年内白昼最短、正午太阳高度最低 的季节；春季和秋季是冬、夏季节的过渡季节。
为了使季节划分与气温年内变化相符合，北温带的许 多国家在气候统计上把 3、4、5 三个月份划分为春季，6、7、8 三个月份划分为夏季，9、10、11 三个月份划分为秋 季，12、1、2三个月份划分为冬季。南半球与北半球的季节正好相反。
- 五带划分
以南北回归线和南北极圈为界，可以把地球表面粗略地划分为热带、北温带、南温带、北寒带和南寒带（图1.18）。
自学窗：东方智慧——指导农事的二十四节气
几千年前，居住在黄河流域的先民，以农耕为基础，创造了灿烂的古代文明。黄河流域四季分明，在知识相对贫乏和技术水平低下的时代，人们如何确定何时播种不同种类农作物呢？
人们通过观察星空，发现太阳在星空背景中的位置有规律地变化，季节的变化与太阳在星空背景中的位置密切相关。经过长久的观察和实践，人们将农事活动与太阳在星空背景中的位置相联系。为了便于流传和使用，人们将太阳在星空背景中的一定的位置，定为一个节气，用以指导农事活动。早在商朝，就确定了具有特殊意义的四个节气：春分、夏至、秋分、冬至。在战国以前又增加了立春、立夏、立秋、立冬四 个节气，至汉代就形成了完整的二十四节气制度。
我们知道，四季更替是由地球公转运动造成的。地球的公转轨道称为黄道，地球环绕太阳公转一周，在地球上看来，就是太阳在星空背景中通过黄道一周，季节的变化与地球在黄道的不同位置密切相关。黄道的一周是 360°，把春分点定为 0°，按地球公转的方向，每隔 15°定为一个节气，共有 24 个节气（图 1.19）。二十四节气所确定的一年，与回归年的长短基本一致；每个节气在后来公历中的日期基本固定。因而，二十四节气可以作为农事安排的科学依据。早在两千多年前就形成的如此科学的二十四节气制度，在人类文明史中闪耀着东方智慧。不仅黄河流域，我国各地的农事活动多依据二十四节气，直至今天。这种节气制度还推广到朝鲜、韩国、日本、越南 等国。鉴于对科学、历法、农事指导乃至中华文明的重大意义，2016 年，二十四节气被联合国教科文组织正式列入《人类非物质文化遗产代表作名录》。
探索：物体运动的方向改变了吗？
准备一个地球仪、一瓶胶水和少量墨水。
1.在胶水中加入少量墨水，并搅拌均匀。
2.将少量搅拌好的混合物倒在地球仪表面，使其在地球仪表面自然流动。混合物流动一段距离后，沿地球自转方向转动地球仪，转动几十秒后，再观察混合物流动的路线。
注：考虑到实验的可操作性，仅做北半球的实验。
思考转动前和转动后混合物流动的路线一样吗？转动后混合物的流动方向发生了怎样的变化？为什么？
学习指南
◆地球自转对地理环境有哪些影响？
◆地球公转对地理环境有哪些影响？
提示：阅读之前，先看本书的图片，将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方时、地转偏向力、正午太阳高度角。
地球自转的地理意义
昼夜更替
地球是一个既不发光、也不透明的球体，在同一时间，太阳只能照亮地球表面的一半。面对太阳的半球是白天，背对太阳的半球是黑夜。由此，地球上出现了昼夜两个半球的分界线——晨昏线（圈），它把所经过的纬线圈分割为昼弧和夜弧两个部分。
名词链接：地理意义：指地理现象和过程对自然环境和人类活动产生的作用和影响。
由于地球不停地自转，昼半球和夜半球也就不断地更替，即地球自转产生了昼夜更替的现象。昼夜更替对地表温度调节有重要作用。昼夜更替周期为24小时，使得地面白天增温时不至于过分炎热，夜晚冷却时也不至于过分寒冷，从而保证了地球上有机体的生存和发展。
地方时
地球自西向东自转，使同一纬度地区东面地点的人们总是比西面地点的人们先看到日出，因此，东面地点总是比西面地点时刻早。这种因经度不同而造成的不同时刻，叫作地方时。地球自转一周为360°，大约需要24小时，因此经度每隔15°，地方时相差1小时。
由于地球上经度不同的地方有不同的地方时，地球上便有很多种地方时，人们使用起来极为不便。为了在全球范围内建立一个既相对统一、又能够保持一定地方性的完善的时间系统，1884年，国际上采用了按统一标准划分时区、分区计时的方案。每个时区都以其中央经线的地方时作为该区的区时。各个国家在实际执行该方案的过程中，根据本国的实际情况做相应调整。例如，我国国土从东五区到东九区横跨了五个时区，为了使用的方便，我国把首都北京所在的东八区的区时作为全国统一使用的时间，叫作北京时间，即东八区中央经线（东经120°）的地方时。
物体水平运动的方向发生偏转
地球的自转使得除赤道外在地球表面上做水平运动的物体的运动方向发生偏转。其偏转规律是：在北半球向右偏，在南半球向左偏，赤道上无偏转。使水平运动物体的运动方向发生偏转的力称为地转偏向力。
地转偏向力对大气运动、河流、海水的运动方向和其他自然地理现象有着明显的影响。例如，北半球河流多有冲刷右岸的倾向；从卫星云图上看，所有北半球的台风都是逆时针方向旋转的。
另外，地球椭球体形状的形成也与其自转有关，地球自转使得赤道部分略鼓，两极部分稍扁。
地球公转与自转共同作用下产生的地理意义
正午太阳高度角的变化
太阳光线与地平面的夹角叫作太阳高度角。一天中，太阳高度角的最大值出现在正午。
正午太阳高度角的大小是随着太阳直射点的南北移动而变化的。距直射点所在纬度越近，正午太阳高度角越大；距直射点所在纬度越远，正午太阳高度角越小。
正午太阳高度角的变化规律可以总结为：
①春分日和秋分日，太阳直射赤道，赤道的正午太阳高度角为90°，由赤道向两极正午太阳高度角递减。
②北半球夏至日，太阳直射北回归线，北回归线的正午太阳高度角为90°，由北回归线向南北两侧正午太阳高度角递减。其中，
北回归线及其以北地区的正午太阳高度角达到一年中的最大值，相反，南半球的正午太阳高度角达到一年中的最小值。
③北半球冬至日，太阳直射南回归线，南回归线的正午太阳高度角为90°，由南回归线向南北两侧正午太阳高度角递减。其中，南回归线及其以南地区的正午太阳高度角达到一年中的最大值，相反，北半球的正午太阳高度角达到一年中的最小值。
正午太阳高度角的差异和变化造成地球表面不同地区太阳辐射的强度不同。
思考：你所在地区一年中的正午太阳高度角哪天最大？哪天最小？
昼夜长短的变化
地球自转一周所经历的昼弧长，夜弧短，则白昼长，黑夜短；反之，则黑夜长，白昼短。
全球昼夜长短的变化规律是：
①赤道上全年昼夜平分；其他地区随纬度的增高，昼夜长短变化幅度加大；极圈内出现极昼、极夜的现象。
②北半球夏半年（3月21日前后至9月23日前后)，太阳直射北半球，北半球各地昼长夜短，且纬度越高，昼越长，夜越短。夏至日时，北半球昼最长夜最短，极昼范围达到最大，北极圈及其以内都有极昼现象。北半球冬半年（9月23日前后至来年3月21日前后）各地昼夜长短情况与夏半年正好相反。南半球的情况与北半球正好相反。
③每年3月21日前后和9月23日前后，太阳直射赤道，全球各地昼夜平分，均为12小时。
昼夜长短的差异和变化导致地球表面不同地区接受太阳辐射的时间长短不同。
思考：昼夜长短及其变化规律和太阳直射点之间的关系。
季节更替
地球上的季节变化，是昼夜长短和正午太阳高度角的季节变化，这种变化取决于太阳直射点在纬度上的周年变化。地球上不同纬度地区的季节变化情况是不同的。
①赤道附近的低纬度地区，一年中昼夜长短和正午太阳高度角变化不大，全年正午太阳高度角都较大，季节更替现象不明显。
②极地附近的高纬度地区，昼夜长短变化最大，南北极圈内有极昼和极夜现象，且全年正午太阳高度角都很小，季节更替现象也不明显。
③中纬度地区，一年中昼夜长短和正午太阳高度角变化都很大，四季更替明显。
夏季是一年内白昼最长、正午太阳高度角最大的季节；冬季是一年内白昼最短、正午太阳高度角最小的季节；春秋二季是冬夏的过渡季节。中国传统上以立春（2月4日或5日）、立夏（5月5日或6日）、立秋（8月7日或8日）、立冬（11月7日或8日）为起点来划分四季。但是，各地气候实际的变化与此并不一定相符。
中国大部分地区，在立春时，气候上还处于冬季；立秋时，在气候上还处于夏季。为了使季节与气候相符，气候统计工作中一般把3、4、5三个月划分为春季，6、7、8三个月划分为夏季，9、10、11三个月划分为秋季，12、1、2三个月划分为冬季。
五带的划分
由于黄赤交角的存在，使太阳直射点有回归运动，从而使各纬度的昼夜长短和正午太阳高度角各不相同，进而形成不同的热量带。天文学上根据有无极昼极夜和有无太阳直射将地球划分为五带。南北回归线之间有太阳直射，获得热量最多，称之为热带；南北极圈内有极昼极夜现象，获得热量少，气温很低，称之为寒带；南北极圈和南北回归线之间既无极昼极夜现象，也无太阳直射现象气温适中，四季分明，分别称之为南温带和北温带。
案例研究：历法
地球的自转在时间上形成日，地球的公转在时间上形成年。为记录和计算较长的时间序列，安排年、月、日、时等计时单位时所依据的法则称为历法。
古埃及天文学家根据天狼星每年首次出现的时间间隔来计算1年的天数。利用这个方法，他们发现1年有365天。于是，古埃及人把一年按365天计，从而发明了世界上最早的历法。同时，古埃及人根据月球运行周期对1年做进一步划分，两个满月之间的时间间隔为29.5天，这样，1年中有12个这样的“整月”，加起来只有354天，由此创立了这样一种历法：1年12个月，每个月有30天，而多余的5天在年终作为节日。罗马人借鉴埃及历法并做了较大的改进，最终形成了世界认可的历法：1年中的11个月有30天或31天，还有一个月（2月）只有28天或29天。我们称之为公历。
千百年来，人们通过对天象的观测来记录一年中的时间。世界各地不同文化背景的人们一直在努力创立实用的计算一年中时间的方法。
中国的农历属于阴阳历，它是将月相变化和地球绕日公转的规律结合应用的一种历法，对中国农业生产有指导意义。
中国人将太阳周年运动轨迹划分为24等份，每一等份为一个“节气”，合称“二十四节气”。“二十四节气”严格按照太阳视运动的规律确定一年四季的时间，是以地球绕太阳公转的运动周期为基础而制订的太阳历。“二十四节气”是中国人认知一年中时令、气候、物候等方面的变化规律所形成的知识体系和社会实践。在国际气象学界，这一时间认知体系，曾被誉为中国的第五大发明。“二十四节气”渗透在中国人生活实践的方方面面，围绕每一个时令节点，人们自发组织农事生产，有序安排家庭和个人的衣食住行，使传统知识体系在丰富多彩的实践仪式和民俗生活中得以存续。
2016年，“二十四节气”获批列入联合国教科文组织《人类非物质文化遗产代表作名录》。二十四节气长期标注在国家通用日历中，《二十四节气歌》也为人们所熟知。
思考：为什么不同历法中年和月的长度不同？
中国的传统节日分别在农历的什么时间？
作业题
1.根据你在本节中学到的知识，填写下面的表格。
2.太阳能集热板与地面的夹角可调节，为使集热效率达到最高，应保持正午太阳光与集热板垂直。若当地的地理纬度为φ，则集热板与地面的夹角应为多少？写出推算过程（提示：集热板与地面的夹角和正午太阳高度角之和为90°时，集热效率最高。）
3.根据材料和图片，完成下列各题。日晷是一种利用太阳投影指示时间的工具。它由晷盘和晷针组成。晷盘是一个圆盘，晷盘面上有刻度，晷针安装在晷盘中央与盘面垂直。下图中的日晷盘面平行于赤道面，晷针指向南北极。从北半球春分到秋分的半年时间里，看晷盘上面（即赤道以北）的刻度；从北半球秋分到来年春分的半年里，看晷盘下面（即赤道以南）的刻度。
课题1：检查进度：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。
（1）分析该日晷上下盘面使用时间存在差异的原因。
（2）尝试说出该日晷晷针与地面的夹角，并用简图表达。
一、地球自转的地理意义
（一）导致昼夜交替现象
地球是一个不发光、不透明的球体，因而在同一时间里，太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球，是白昼；背着太阳的半球，为黑夜。昼半球与夜半球的分界线，称为晨昏线（圈）。由于地球不停地自转，昼夜也就不断地交替。因此，各地温度发生昼夜变化，生物形成昼夜节律（又称“生物钟”）。
晨昏线（圈）把所经过的纬线圈分割成昼弧和夜弧。
- 物体水平运动方向发生偏转
受地球自转的影响，沿地表做水平运动的物体，无论朝着哪个方向运动，都会偏离其初始的运动方向。在北半球，向其运动方向的右侧偏转；在南半球，向其运动方向的左侧偏转。促使物体水平运动方向发生偏转的力，称为地转偏向力。沿赤道运动的物体，不受地转偏向力的影响，其运动方向不发生偏转。
- 产生时差
地球自西向东自转，在同一纬度地区，相对而言，东边的地点比西边的地点先看到日出。这样，时刻就有了早晚之分。东边的地点比西边的地点时刻要早。这种因经度不同而出现的不同时刻，称为地方时。同一时刻，地球上不同经度的地方，有不同的地方时。
经度每隔15°，地方时相差1小时；经度每隔1°，地方时相差4分钟。经度相同的地方，地方时相同。
时区和区时：为了便于使用，国际上规定将全球划分为24个时区，每个时区跨15个经度。各时区都以本时区中央经线的地方时作为本区的统一时间，这叫作区时，又称标准时。
区时的换算：一般而言，位于同一时区的各地，采用相同的区时；位于不同时区的各地，采用各自的区时；相邻时区的区时相差1小时。在同一日期内，东早西迟。
日期和国际日界线：在世界地图或地球仪上，可以看到一条大体沿180°经线穿行的折线，这就是国际日界线。它的设定，旨在消除因地球是球形而导致的日期换算的不同结果。为了确保180°经线上同一地区和岛屿的地方日期相同，故在有的地方改用折线。
活动：1.议一议世界时区划分方案的合理性，并说明理由。
2.已知某地的经度，根据你学习过的地理和数学知识，提出求该地时区的简捷方法，并举例说明。
活动：动手演示昼夜交替现象，完成相关任务。
为了取得理想的演示效果，本活动宜在悬挂不透光窗帘的房间内开展，也可在夜间进行。演示步骤及相关要求如下：
①在一张较大的桌子上，将一盏台灯放置在桌面中央代表太阳，在离台灯约1米远的桌边，放上一个地球仪代表地球。
②关闭房间门窗、拉上窗帘、熄灭灯光，在黑暗的房间里，打开台灯，看一看地球仪哪些部分被照亮，哪些部分照不到，观察昼半球、夜半球和晨昏线（圈）。
③在地球仪上标注你所在的大致位置，自西向东匀速转动地球仪，大约每5秒钟旋转1周。观察你所在的位置什么时候是亮的，什么时候是暗的。
1.在上面的演示中，昼夜交替现象是怎样产生的？多少秒钟代表1日？
2.晨昏线（圈）由晨线和昏线组成。顺着地球自转的方向，由夜入昼，为晨线；由昼入夜，为昏线。自西向东拨动地球仪，分别演示你所在的位置处于晨线和昏线上的情形。
3.在地球仪上找到北京和纽约，调整地球仪在桌子上的摆放方位，自西向东拨动地球仪，看一看，两地是否可以同时处在昼半球或夜半球？
阅读：地转偏向力
地转偏向力由法国工程师和数学家科里奥利（1792—1843）首先确定，故又称科里奥利力，简称科氏力。地转偏向力只作用于水平运动的物体，始终垂直于物体的水平运动方向，它只能改变物体运动的方向，而不能改变其速率。地转偏向力随纬度的增高和物体水平运动速度的增加而加大。
地转偏向力对许多地理事物会产生深远影响。例如，在北半球，河流对右岸的冲刷往往比左岸强烈，常导致大河右岸相对陡峻，左岸相对平缓；高速列车正常运行时，右侧轨道受到的压力比左侧轨道要大；气流、洋流的流向也会因地转偏向力的作用而发生偏转。
活动：根据下列材料，完成相关任务。
已知一个地方的区时，求另外一个地方的区时时，先计算出两个地方的时区之差。如果所求的地方在已知地方的东边，则加上这个差值；如果在西边，则减去这个差值。例如，纽约位于西五区，当北京时间（东八区区时）是8日下午4时时，纽约的时间为（12＋4）－（8＋5）＝3，即纽约是8日凌晨3时。
1.在类似上面的计算中，如果两项相加超过了24小时，应该怎么办？如果两项相减不够减时，又该怎么办？
2.因为地球是球形的，所以东西相距较远的甲、乙两地，我们既可以说乙地在甲地的东边，也可以说乙地在甲地的西边。这时按照上面的方法进行日期和时间的计算，会出现什么样的结果呢？读图1-8，用不同的方法计算纽约的日期和时间，将计算结果填入下表。
3.从上述计算结果中，可以看出什么问题？你认为应该如何解决这样的问题？试提出一些具体的方案。
活动1
- 读图1-8，完成相关任务。
（1）在进行日期和时间的计算时，如果“穿越”了国际日界线，应该怎样计算？将你认为正确的方法提出来，与同学交流。
（2）有了国际日界线，在世界时区中就有了一个特殊的时区，为什么？
2.世界同时存在着两个不同的日期：一部分已进入“今天”，另一部分仍滞留在“昨天”。划分“今天”与“昨天”的日期分界线有两条，一条是国际日界线，另一条是夜半线，即地方时为24时（或0时）的那条经线。据此，完成相关任务。
（1）跟随地球自转，哪条日期分界线是不断移动的，向什么方向移动？
（2）设计示意图，表示世界“今天”与“昨天”的范围，并与同学交流。
（3）2008年8月8日20时，第二十九届夏季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场隆重举行。这一时刻，全世界是否处在同一天？议一议，什么情况下，全世界同属“今天”？
3.用观测日影的方法，估测学校所在地的经度。活动过程如下：
①在晴天，选择校内一块较空旷的地方，用一根细直的竹竿（或细木棒）作日影杆，垂直插入地面，测量日影杆的长度（设为b）。
②以日影杆所插的点（图1-9中O点）为圆心，上午某时刻在地面上画一个半径略小于当时杆影长度的圆。
③当日影杆的影端落在圆周上时，标记为A点；下午，当日影杆的影端又落在圆周上时，再标记为B点；将A、B两点连成直线，取其中点C，将中点与圆心连成直线OC。
④第二天，当日影杆的影子与直线OC重合时（即学校所在地地方时正午12时），记下此时的北京时间（即120°E地方时），并测量此时杆影的长度（设为a）。
⑤计算学校所在地地方时与北京时间的差值，利用所学知识，就可算出学校所在地的大致经度。
⑥与同学交流，说一说在活动中你感到困难的地方，对活动方案可做哪些改进，以及改进的理由。
注：北回归线以北的地区，该活动无时间限制；赤道与北回归线之间的地区，最好在秋分日至春分日的时段内开展。所测量的数据a、b供本章后面的活动使用。
课前探究
阿布·辛拜勒神庙是古埃及第十九王朝法老拉美西斯二世（约公元前1304—公元前1237）建造的大型岩窟神庙。3000多年前的神庙设计者精确地运用多学科的知识，把神庙设计成为一年中只有拉美西斯二世生日（2月21日）和登基日（10月21日）的清晨，太阳光才能从神庙大门射入，穿过60多米长的庙廊，照到神庙尽头拉美西斯二世的石像上。人们把这一奇观发生的时日，称为“太阳节”。
20世纪60年代，因兴建阿斯旺水坝，将阿布·辛拜勒神庙按原样向高处搬迁了60米，以确保它不会被水淹没。不过，现在太阳节奇观出现的时间已有偏差。
1.计算拉美西斯二世生日至春分日、秋分日至登基日的天数，你有何发现？
2.太阳节奇观的出现，与太阳光的入射方向和入射角度密切相关。想一想，在每年的2月21日和10月21日这两天内，太阳照耀石像的时间是否会持续很久？
二、地球公转的地理意义
由于黄赤交角的存在，地球公转过程中引起正午太阳高度、昼夜长短的周年变化，从而在地球上产生了四季的更替。
- 正午太阳高度的变化
太阳光线与地平面之间的夹角（即太阳在当地的仰角），叫作太阳高度角，简称太阳高度。在太阳直射点上，太阳高度为90°；在晨昏线（圈）上，太阳高度为0°。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度。太阳直射点南北移动，引起正午太阳高度有规律地变化。同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。夏至日，太阳直射北回归线，正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，北回归线及其以北各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值；南半球各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值。冬至日，太阳直射南回归线，正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，南回归线及其以南各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值；北半球各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值。春分日和秋分日，太阳直射赤道，正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。
- 昼夜长短的变化
一个地方的昼夜长短，与它所在纬线昼弧与夜弧的长度有关。
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。赤道与晨昏线（圈）始终相互平分，昼弧的长度等于夜弧，因而赤道上终年昼夜等长。
北半球夏半年（自春分日至秋分日），太阳直射北半球，北半球各纬度昼长夜短。纬度越高，昼越长，夜越短；北极四周，出现极昼现象。其中，夏至日这一天，北半球各纬度的昼长达到一年中的最大值，极昼范围也达到最大。北半球冬半年（自秋分日至次年春分日），太阳直射南半球，北半球各纬度昼短夜长。纬度越高，昼越短，夜越长；北极四周，出现极夜现象。其中，冬至日这一天，北半球各纬度的昼长达到一年中的最小值，极夜范围也达到最大。南半球的情况与北半球相反。春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长，各为12时。
白居易有诗云：“夏至一阴生，稍稍夕漏迟。”（《思归·时初为校书郎》）结合课文内容，谈一谈你对该诗句的理解。
- 四季的更替
地球公转导致地球中纬度地区出现明显的四季变化。作为一种天文现象，四季更替表现为一年中正午太阳高度和昼夜长短的季节变化。夏季是一年中正午太阳高度最大、白昼最长的季节；冬季是一年中正午太阳高度最小、白昼最短的季节；春秋两季是冬夏两季的过渡季节。
为了使季节划分与气候变化相吻合，北温带国家多把3、4、5月确定为春季，6、7、8月确定为夏季，9、10、11月确定为秋季，12月和次年1、2月确定为冬季。南半球与北半球的季节恰好相反。
活动2
1.结合课文关于正午太阳高度变化的描述，依据图1-16、图1-17中的相关数据，在图1-18中分别绘出夏至日、冬至日正午太阳高度的纬度分布。
2.简易测量学校所在地某日的正午太阳高度。如图1-19，图中a、b为本章第9页活动第3题的测量数据。利用所学的数学知识，求出学校所在地当日的正午太阳高度H。
3.如图1-20，图中A点为太阳直射点，其纬度为δ，B点的纬度为φ，H为B点的正午太阳高度。读图，完成相关任务。
（1）B点正午太阳高度的大小，可用下列公式来计算：H＝90°－│φ－δ│。式中φ取正值；当地夏半年δ取正值，冬半年取负值。据图1-20，利用“两直线平行，同位角相等”这个几何知识点，理解上述公式。
（2）利用上述公式，完成表格内容。
（3）与同学一起交流，说一说在完成上表过程中你感到困难的地方，并讨论一个解决方案。
活动3
使用地球仪，或者以其他小型球体当作地球的模型，用一个手电筒射向这个球体，以代表太阳光。据此，完成相关任务。
1.当太阳直射赤道时，在地球自转过程中，全球各地的昼夜交替现象如何？
2.当太阳直射南（北）回归线时，在地球自转过程中，有没有无昼夜交替现象的地方？如果有，是哪些地方？会出现什么样的现象？
3.绘制在地球公转过程中太阳直射赤道和南（北）回归线的示意图，并用图解法求出地球上另外两条特殊纬线的纬度，完成下表内容。
活动4
1.读图1-21，完成相关任务。
（1）结合课文关于昼夜长短变化的描述，依据图1-15、图1-17中的相关数据在图1-21中分别绘出冬至日、二分日昼夜长短的纬度分布。
(2)根据所绘图示，你能归纳出什么规律?
2.回答丹霞、经纬提出的问题，如果你有问题也提出来，与同学共同探讨.
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自转意义一、产生昼夜交替
地球是一个自身不发光、不透明的球体。在同一瞬间，地球只有一半面向太阳。向阳的半球形成白天，为昼半球；背阳的半球形成黑夜，为夜半球。昼半球与夜半球的分界线叫晨昏线（圈）。由于地球自转，昼夜不断交替，昼夜交替的周期为24小时，称为1太阳日。
昼夜交替现象对自然环境的形成及人们的生产、生活产生了很大的影响。例如，昼夜交替的周期长短适宜，使得地球白天升温不至于过高，夜晚降温不至于太低，昼夜温差不至于过大，从而保证了生命诞生、繁衍、生活、发展所需要的温度条件。再如，人们自古以来形成的“日出而作，日落而息”的作息规律就是受昼夜交替的影响。
活动：模拟演示昼夜交替现象
1.用手电筒照射地球仪，观察其明暗半球的分界线（晨昏圈），据此说明该分界线与手电筒光线的关系。
2.用地球仪演示地球自转，观察晨昏圈位置的变化，说明晨昏圈的移动方向，并解释昼夜形成和交替的原因。
自转意义二、产生时差
由于地球自西向东自转，同纬度但经度不同的地点看到日出的时刻会有早晚。相对位置偏东的地点，要比位置偏西的地点先看到日出，时刻较早。这种因经度不同而出现的不同时刻，称为地方时。经度每隔15°，地方时相差1小时。同一经线上的各地，地方时相同。
为便于不同地区进行交流，1884年国际经度会议决定按统一标准划分时区，实行分区计时。全球以经度每15°范围作为1个时区，共划分为24个时区。每个时区中央经线的地方时即为该时区的标准时——区时。相邻时区的区时相差1小时。每往东1个时区，区时早1小时（即加1小时）；每往西1个时区，区时晚1小时（即减1小时）。为避免日期紊乱，规定大致以180°经线为“国际日界线”，简称“日界线”。当由西向东跨越日界线时，必须将日期减去1日；反之，由东向西跨越日界线时，则必须将日期加上1日。
实际上，各国所执行的计时方法并不完全与区时相同。有的国家为了充分利用太阳光照，采用本国东部时区的区时作为统一时间。有的国家考虑到本国所跨的经度范围，采用半区时，即采用与中央经线相差7.5°的经线的地方时。还有的国家领土跨度大，为方便不同地域间的交流与联系，统一采用1个时区的区时。例如，我国东西跨经度约62°，分属5个时区，但统一采用北京所在的东八区的区时（东经120°地方时），称为“北京时间”。时差的存在深刻影响着人们的生活，如北京与乌鲁木齐的学生，他们作息时间就有较大的差异。
活动：推算不同城市新年开始的先后顺序
新年零时敲响的钟声称为“新年钟声”，它表示新一年的开始。世界各地的人们都喜欢伴随新年钟声互致祝福。北京、悉尼、伦敦、莫斯科、纽约等城市，哪一个城市的新年钟声是最早敲响的？当北京的新年钟声敲响时，其他城市各是什么时间？
自转意义三、使地表物体水平运动方向发生偏转
受地球自转的影响，地表作水平运动的物体，除在赤道外，其运动方向有发生偏转的现象。在北半球向其运动方向的右侧偏转；在南半球向其运动方向的左侧偏转。这种使水平运动物体方向发生偏转的力，称为地转偏向力。
地转偏向力对地理环境产生影响的实例有很多。例如，北半球台风中心附近的气流往往呈逆时针方向旋转；北半球河流的右岸易被侵蚀，南半球河流的左岸易被侵蚀。
活动：探究长江河口变迁的原因
距今7000年以来，长江河口（以河口沙坝为参照）的位置从扬州、镇江附近逐渐迁移到现在的位置。读图1-1-7，完成下列任务。
1.距今7000年以来，长江河口位置是如何变迁的？
2.地转偏向力对长江河口位置的变迁起到了什么作用？
3.导致长江河口位置发生变迁的原因还可能有哪些？
公转意义引入：
公转意义一、正午太阳高度角的变化
太阳光线与地平面之间的夹角，叫作太阳高度角，简称太阳高度。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度。黄赤交角的存在、太阳直射点的南北移动，引起正午太阳高度的大小随着纬度和季节作有规律的变化。
同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。春分日和秋分日时，太阳直射在赤道上，正午太阳高度由赤道向南北两侧递减；夏至日时，太阳直射在北回归线上，正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减；冬至日时，太阳直射在南回归线上，正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减。
同一地点正午太阳高度随着季节作有规律的变化。夏至日时，北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球的各纬度地区达到一年中的最小值。冬至日时，南回归线及其以南地区正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球的各纬度地区达到一年中的最小值。春分日和秋分日时，除赤道上正午太阳高度达到一年中最大值外，其他地区正午太阳高度介于最大值和最小值之间。
活动：探究正午太阳高度与物体影长的变化规律
开展小组合作学习，按以下活动步骤探究学校所在地的正午太阳高度与物体影长的变化规律。
活动步骤
1.查找学校所在地的经度，计算当地正午时刻的北京时间。
2.确定一个参照物，如学校的旗杆，作为观测对象，测量其高度为________米。
3.在此后的3个月内，大约每隔30天左右，选择一个晴天，测量旗杆在正午时刻的影长，并推算当日的正午太阳高度，将测算结果填写在下表中。
4.根据观测结果，归纳当地正午太阳高度的变化规律，说明其与地球公转的关系。
公转意义二、昼夜长短的变化
晨昏线（圈）将地球上的纬线圈分成两部分，位于昼半球的部分叫昼弧，位于夜半球的部分叫夜弧。昼弧和夜弧的长度，反映了该纬度地区昼夜的长短。若昼弧长于夜弧，则昼长夜短；反之，则昼短夜长；若昼弧等于夜弧，则昼夜等长。昼弧占纬线圈总长度的比例越大，则昼越长。
由于赤道与晨昏线（圈）始终相互平分，因此赤道上终年昼夜等长。其他纬度地区除春分日、秋分日外，昼夜长短不等。
北半球夏半年（春分日至秋分日），太阳直射于赤道和北回归线之间，北半球各地昼长夜短，且纬度越高，昼越长，北极附近出现极昼现象。夏至日时，北半球各地昼长达一年中最大值，极昼范围也达最大。北半球冬半年（秋分日至次年春分日），太阳直射于赤道和南回归线之间，北半球各地昼短夜长，且纬度越高，昼越短，北极附近出现极夜现象。冬至日时，北半球各地夜长达一年中最大值，极夜范围也达最大。南半球情况与北半球相反。
活动：探究昼夜长短的变化
图1-2-9表示四个不同地点一年中昼夜长短的变化情况。读图，完成以下任务。
1.春分日和秋分日，四个地点昼夜长短有何共同特点？
2.四个地点中，哪一个位于南半球？判断的依据是什么？
3.请将这四个地点的纬度按由南到北的顺序排列。
公转意义三、五带与四季的形成
五带的形成
理论上，正午太阳高度越大的地区，单位面积获得的太阳辐射能量越多。由于正午太阳高度从直射点向南北两侧递减，导致地球表面不同纬度地区接受的太阳辐射能量不同。根据太阳直射点的变化特征以及地表所接受的太阳辐射量的多少，可将地球表面划分为热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带五个热量带。
四季的形成
生活在温带地区的人们，能够明显感受到一年中春、夏、秋、冬四季的变化，这主要是由地球公转造成的。夏季，正午太阳高度大，白昼时间长，所获太阳辐射能量多，气温较高；冬季，正午太阳高度小，白昼时间短，所获太阳辐射能量少，气温较低。
地球上不同纬度地区，季节变化的状况是不同的。热带地区的正午太阳高度终年较大，全年气温较高，四季更替不明显。寒带地区的昼夜长短变化很大，全年正午太阳高度很小，全年气温较低，四季更替也不明显。
知识窗：四季的划分
天文意义上，夏季是一年中太阳高度最大、白昼最长的季节；冬季是一年中太阳高度最小、白昼最短的季节；春秋季则是冬夏季之间的过渡季节。我国传统上以二十四节气中的立春、立夏、立秋、立冬分别作为四季的开始，而西欧、北美地区的中高纬度国家传统上则以春分、夏至、秋分、冬至分别作为四季的开始，两者存在较大的差异。
为了使季节的划分与气候的变化大致吻合，北温带的一些国家常将3、4、5三个月划为春季，将6、7、8三个月划为夏季，将9、10、11三个月划为秋季，将12、1、2三个月划为冬季。有时还根据候平均气温来划分四季。每5天为一候，一年共73候。每5天的平均气温即为候平均气温。候平均气温超过22℃的时期为夏季，候平均气温低于10℃的时期为冬季，介于两者之间的时期为春季和秋季。
单元活动：认识二十四节气
2016年11月30日，我国申报的“二十四节气”被正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。这对传承和发扬我国传统文化具有重大意义。
问题：你能说出多少个节气？二十四节气是如何划分的？
二十四节气产生于黄河流域，是古代中国人通过观察太阳周年运动，总结一年中时令、气候、物候等方面的变化规律所形成的知识体系。它深刻影响着人们的农业生产、风俗习惯、传统节日和祭祀等活动，是古代中国人生产、生活的重要依据。
一、地球运动与二十四节气
我国古代历法将地球绕日公转的规律与地球上的气候变化、动植物生长等自然现象变化规律相结合，将一年分为24个等份，并给每一个等份取了个专有名称，合称为二十四节气。在国际气象学界，二十四节气被称为“中国的第五大发明”。
可以将地球绕太阳公转的黄道划分为24等份，每一份对应一个节气。如果以春分点作为0°起点，地球每运行15°，日期大约经过15天，对应一个节气。在二十四节气中，从立春开始，逢单的为节气，简称为“节”，逢双的为中气，简称为“气”，合称为“节气”。一般情况下，一个阴历月内有一节一气，当某个月不包含中气时则将该月作为上个月的闰月，这就是农历中闰月的来历。
活动：查阅日历，距离今天最近的是哪个节气？说出此时太阳直射点所在的大致位置。
知识窗：节气的传统测定方法
我国古代主要利用圭表测日影的方法测定节气。人们将一根直立的、长度固定的杆子立在地上，这根杆子称为“表”。杆子的下方朝正北修一条土埂子，称为“圭”。每当正午，杆子的影子便投射到“圭”上，影子的长度随太阳高度的变化而变化。通过观测，人们把一年中杆影最短、日照时间最长的一天叫作“日长至”，也就是“夏至”；把杆影最长、日照时间最短的一天叫作“日短至”，也就是“冬至”；把杆影不长也不短且日照时间和夜晚时间一样多的两天，定为“春分”和“秋分”。
1279年，元代杰出天文学家郭守敬设计建造了河南登封观星台，它是中国现存最早、保护较好的天文台。整个观星台相当于一个测量日影的圭表，其中城楼高9.46米，相当于“表”；正北方向设31.19米长量天尺，相当于“圭”。
在城楼房屋中间有一根横梁，每当正午，横梁的影子便投射到量天尺上，从而测量出每天正午时刻日影的长度。
除圭表测日影法，古代的人们还通过观察北斗星斗柄的指向等方法测定节气。
活动：阅读、识记《二十四节气歌》，说出每个节气的名称，推算各个节气对应的大致日期。
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。每月两节不变更，最多相差一两天。上半年来六、廿一，下半年来八、廿三。
二、二十四节气与人类活动
二十四节气是古代中国人民智慧的结晶，充分体现了尊重自然、顺应自然规律的可持续发展理念。二十四节气能够揭示季节的更替、冷暖的变化、雨雪的规律、物候的变化，在生产、生活中发挥着重要的指示作用。
二十四节气与季节划分
西周时期农业、手工业的发展促进了早期天文学的发展，由此催生出春、夏、秋、冬四季的划分。春秋战国时期，人们使用圭表测日影的方法确定了春分、夏至、秋分、冬至四个节气。秦朝在二分二至的基础上，加上了立春、立夏、立秋、立冬四个节气。到西汉时期，二十四节气已经基本确立并运用于实践。
二十四节气与气象规律
二十四节气能够很好地揭示寒来暑往的气候变化规律，其中有些节气说明气温的冷暖状况，有些节气说明降水的形态与多少。例如，小暑节气中的“暑”是指炎热，“小”是指炎热的程度，其时间节点是7月6—8日，“三伏天”即将到来，说明炎热的天气已经开始，但还未
到达最热的时节。再如，大雪节气直接反映降水特征，其时间节点是12月6—8日，与小雪节气相比，此时冷空气势力更加强盛，寒潮天气频发，容易带来大雪，甚至暴雪。
二十四节气与农事活动
“掌握季节，不违农时”是农业生产的基本要求之一。二十四节气与农业生产有着紧密联系，一些节气名称就由农事活动而来。例如，“谷雨”是说降雨增多对谷类作物有利，即“雨生百谷”的意思；“小满”是指麦类等夏熟作物籽粒开始饱满，但还未成熟的意思；“芒种”代表麦类等有芒作物已经成熟。
二十四节气与节庆民俗
二十四节气与中国人的节庆、民俗等密不可分。例如“春夏养阳，秋冬养阴”“冬病夏治”“冬至饺子夏至面”等谚语都是重要的生活智慧。再如，清明祭祖是中国人格外重视的祭祀活动。
活动：1.仔细识读二十四节气的名称，说出哪些节气表示季节的变换，哪些节气反映气温的变化，哪些节气体现降水的变化，哪些节气显示物候的变化。
2.搜集描写节气特征的谚语，说说其蕴含的地理意义。
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