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地球概论电子教案地球概论电子教案East China Normal University出版：高 等 教 育 出 版 社 高等教育电子音像出版社制作：华东师范大学地理系 束炯、李莉 第1页地球概论电子教案地球概论电子教案 第一章 地理坐标与天球坐标 第二章 地球宇宙环境 第三章 地球运动 第四章 地球运动地理意义 第五章 地球和月球 第六章 地球结构和物理性质制作：束炯 李莉华东师范大学地理系Essentials of Globe高 等 教 育 出 版 社高等教育电子音像出版社East China Normal University出版第2页使用说明使用说明 本电子教案，是为了方便教师与学生学习地球概论(金祖孟主编.北京：高等教育出版社，1997年第三版)而设计制作。地球概论是地球系统科学基本物理框架主要组成部分，是高等师范院校地理专业第一门基础课。地球概论任务，首先在于为全部地理专业一系列课程提供关于地球系统科学基本知识，尤其是提供同太阳辐射能在地球表面上分布和改变以及与地球运动参数相关天文知识。因为许多学校都采取这本教材，该教材至今已经历八个印次。为了便于教学，我们基本上按照原教材体系，安排教学内容。依然分为六章，即第一章地理坐标与天球坐标，第二章地球宇宙环境，第三章地球运动，第四章地球运动地理意义，第五章地球和月球，第六章地球结构和物理性质。East China Normal University第3页 本电子教案把与教学内容亲密相关图表、照片以及一些动画分门别类，加以组合，并给出了简要说明。主要是为授课提供一个基本思路、框架、体系和一些最基本素材，教师在授课时可以根据自己理解和掌握材料进行调整与修改。电子教案由束炯设计，束炯、李莉制作,在图片绘制过程中，华东师范大学地理系研究生黄嫣旻、段玉森、2000级本科生顾莹、张国钦、邱云峰、余韬同学付出了辛勤劳动。本教案制作得到了教育部理科人才培养基地和华东师范大学教改基金资助。高等教育出版社徐丽萍副编审也给予热情鼓励与支持。在电子教案出版之际，谨对全部关心和支持这项工作单位和个人表示衷心感谢！虽然教案设计几经修改，但鲁鱼亥豕，应不能免，敬请广大教师和使用者批评指正。联络信箱:。East China Normal University第4页第一章 地理坐标与天球坐标第一节 地理坐标 经线和纬线一、地球上经线和纬线 地理定位需要二直线相交于一点；每地点都可看作是特定经线和纬线交点。East China Normal University第5页q经线和纬线都是地球上圆v大圆：同一球面上最大圆，其圆心即为球心；v小圆：大圆以外圆。q纬线(parallel)v垂直于地轴平面同地球相割而成圆；v纬线相互平行，大小不等;v赤道(equator)：纬线中惟一大圆，将地球分为南北半球。East China Normal University第6页East China Normal Universityq经线(meridian)v经过地轴平面同地球相割而成圆；v经线都是大圆（通常指它半圆），都在两极相交，大小相同；v本初子午线：经过英国Greenwich(格林尼治)天文台0经线（1884年确定）。第7页图1-1 经线和纬线纬线平面垂直于地轴,经线平面都经过地轴East China Normal University第8页英国Greenwich天文台,现为天文博物馆天文台内展出早期天文望远镜、星象图和天文钟等East China Normal University第9页经过Greenwich天文台内古老天文望远镜观察宇宙脚跨东西半球,即经过Greenwich 天文台本初子午线(0经线)。East China Normal University第10页二、地球上方向和距离q 地球上方向v 通常指地平方向；v 南北方向（经线方向），有限方向；v 东西方向（纬线方向），无限方向；v 理论上亦东亦西；实际上非东即西。East China Normal University第11页q地球上方向与地球自转v我国传统上把正午太阳所在方向定为正南，而把日出日落方向视为东西方向；v东西方向与地球自转相联络；v在用时针方向表述地球自转方向时，必须明确观察者是立足于哪个半球观察地球自转。East China Normal University第12页图1-3 十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示东西。图1-2 地球自转方向向东。在北半球看，呈逆时针方向；在南半球看，呈顺时针方向。East China Normal University第13页q角距离与线距离简单换算关系v海里：经线1分弧长；v两地间弧分数=其长度海里数，由此推出经线全长：60海里180=10 800海里；v赤道周长：60海里360=21 600海里。East China Normal University第14页经度和纬度一、经度和纬度q是经线和纬线“编号”，本身代表一个角度q纬度：一地相对于赤道平面南北方向和角度v纬度是一个线面角，即当地法线与赤道平面交角；v纬度在当地经线上度量，南北纬各分90度。East China Normal University第15页q经度：当地子午面东西方向和角距离v经度是两面角，本初子午面为起始面；当地子午面为终面；v经度通常在赤道上度量，东西经各分180度。East China Normal University第16页图1-4 经度和纬度 纬度是线面角，即当地法线与赤道平面交角；经度是两面角，即当地子午面与本初子午面交角。East China Normal University第17页q 经线都是大圆，纬度间隔大致相等：v 1约折合111km。q 纬线是大小不等圆 v 经度间隔，随纬度增高而减小；v 与纬度余弦成反比。East China Normal University第18页图1-5 经线间隔随纬度增大而减小East China Normal University第19页q经（纬）度与经（纬）线v经度和纬度用来区分不一样经线和纬线；v经线即等经度线，纬线即等纬度线。二、地理坐标q一地经度和纬度相结合，叫做该地地理坐标East China Normal University第20页q同地理坐标相联络有三个大圆v赤道（横轴）；v本初子午线（纵轴）；v当地子午线。q书写按通例v先纬度，后经度；v数字在先，符号在后。例：北京40N,116EEast China Normal University第21页图1-6 在墨卡托投影图上经纬线。经线相互平行，纬线间隔由赤道向两极增大，以致格陵兰岛比南美洲还大。East China Normal University第22页第二节 天球坐标一、天球和天穹q天球：以地心为球心半径为任意假想球体，表示天体视运动辅助工具v是整球和圆球；v分地心天球和日心天球。q天穹：地平以上半个天球v是半球和扁球。East China Normal University第23页图1-7 天球示意图 天球半径是任意,全部天体,不论多远,都能够在天球上有它们投影。East China Normal University第24页q天球视运动v对于地球观察者：天球围绕我们以与地球自转相反方向（向西），和相同周期（1日）旋转；v天球周日运动；v周日圈：天体周日运动行经路线，天体愈近天极周日圈愈小，反之亦然。East China Normal University第25页图1-8 太阳周年运动方向向东(与地球公转方向相同),其视行路线被称为黄道。East China Normal University1第26页春：中天狮子 太阳 飞马夏：天蝎中天 太阳 猎户秋：飞马中天 太阳 狮子冬：猎户中天 太阳 天蝎图1-9 夜半中星随季节改变这是地球公转反应。由夜半中星改变间接推出太阳周年运动。East China Normal University第27页v太阳同时参加两种相反运动：因为地球自转而随同整个天球运动，方向向西，日转一周；因为地球公转而相对于恒星运动，方向向东，年巡天一周。East China Normal University第28页图1-10 天球视运动 左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。East China Normal University第29页q 天球上圆和点图1-11 天球大圆交点和远距点 左:地平圈与天赤道交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；右:黄道与天赤道交点（二分）和远距点（二至点和无名点）East China Normal University第30页v三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；v大圆极点：地平圈两极：天顶和天底；天赤道两极：天北极和天南极；黄道两极：黄北极和黄南极。v大圆交点：天赤道交地平圈：东点和西点；黄道交天赤道：春分点和秋分点。East China Normal University第31页v大圆大距点：地平圈对于天赤道：南点和北点；天赤道对于地平圈：上点和下点；黄道对于天赤道：夏至点和冬至点；天赤道对于黄道：无名点。East China Normal University第32页q 天球上方向和距离v方向：地球上方向延伸；v东西方向：俯视，逆钟向为东；v距离：只有角距离。East China Normal University第33页图1-12 天球上距离图1-13球面坐标普通模式由基圈、始圈和终圈组成球面三角形East China Normal University第34页二、天球坐标q球坐标系普通模式v以基圈、始圈和终圈组成一球面三角形；v纵坐标即纬度；v横坐标即经度。East China Normal University第35页q两大类天球坐标系v右旋坐标系：与天球周日运动（地球自转）联络，向西；v左旋坐标系：与太阳周年运动（地球公转）联络，向东。East China Normal University第36页q地平坐标系v用途：表示天体在天空中高度和方位；v圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈；v基本关键点：基圈：地平圈；原点：南点；始圈：午圈；纬度：高度；经度：方位(0到360度，自南点向西沿地平圈度量）。East China Normal University第37页图1-14 地平坐标系圆圈系统：地平圈上4个相距90点：东、南、西、北点；得到子午圈（过南、北点）和卯酉圈（过东、西点）。图1-15 天体地平坐标：高度和方位East China Normal University第38页q第一赤道坐标系(也称时角坐标系)v用途：用于时间度量；v圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈；v基本关键点：基圈：天赤道；原点：上点；始圈：午圈；纬度：赤纬；经度：时角（经圈改称时圈）自上点沿天赤道向西度量（为使天体时角“与时俱增”）。East China Normal University第39页图1-16(上)第一赤道坐标系圆圈系统。天赤道上4个相距90点：东、西、上、下点；得到子午圈和六时圈。图1-17（下）天体第一赤道坐标系：赤纬和时角East China Normal University第40页q第二赤道坐标系v用途：表示天体在天球上位置；v圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈；v基本关键点：基圈：天赤道；原点：春分点；始圈：春分圈；纬度：赤纬；经度：赤经，自天赤道向东度量（为使春分点沿天赤道向东度量，即当初“恒星时”）。East China Normal University第41页图1-18（下）第二赤道坐标系圆圈系统。天赤道上4个相距90点：二分点和二个无名点；得到二分圈和二至圈。图1-19（上）天体第二赤道坐标系：赤纬和赤经East China Normal University第42页q黄道坐标系v用途：表示日月行星位置及其运动；v圆圈系统：黄道，无名圈（经过春分点黄经圈）和二至圈；v基本关键点：基圈：黄道；原点：春分点；始圈：无名圈；纬度：黄纬；经度：黄经，自春分点沿黄道向东度量（为使太阳黄经“与日俱增”）。East China Normal University第43页图1-20（上）黄道坐标系圆圈系统。黄道上4个相距90点：二分点和二至点；得到无名圈和二至圈。图1-21（下）天体黄道坐标系：黄纬和黄经 East China Normal University第44页图1-22 仰极高度天顶赤纬当地纬度 地平座标系和第一赤道坐标系；始圈相同（午圈）但基圈不一样，因而高度不一样于赤纬，方位不一样于时角；二者详细差异与当地纬度相关；仰极高度表达地平系统与第一赤道向系统关系。East China Normal University第45页 第二赤道坐标系和黄道坐标系：赤经和黄经都向东度量：有共同原点（春分点）。但第一赤道坐标系以天赤道为基圈，春分圈为始圈；黄道坐标系以黄道为基圈，以无名圈为始圈。所以，赤纬不一样于黄纬，赤经不一样于黄经。图1-23 第二赤道坐标系和黄道坐标系East China Normal University第46页 基圈相同（天赤道）因而有相关纬度（赤纬）但始圈不一样，因而时角不一样于赤经；二者详细差异于当初恒星时相关；恒星时即春分点时角，或上点赤经。天体赤经天体当初时角当初恒星时S（恒星时）=tr(春分点时角)S（恒星时）=t*(恒星时角)+a*（恒星赤经）恒星中天：t*=0则S（恒星时）=a*（恒星中天赤经）图1-24 第一赤道坐标系 和第二赤道坐标系East China Normal University第47页