自转线速度的变化规律（人教版高一地理地球运动一般特点 太阳直射点的移动）

第1课地球运动的一般特点　太阳直射点的移动

1．地球自转和公转的一般特点。

2．黄赤交角的大小及意义。

3．太阳直射点的移动规律。

一、地球运动的一般特点

1．地球自转

(1)概念：地球绕其自转轴的旋转运动。

(2)方向：自西向东。

①从北极上空看，呈逆时针方向旋转。

②从南极上空看，呈顺时针方向旋转。

(3)周期

(4)速度

①角速度：除极点外，其余各处均约为15°/时。

②线速度：由赤道向两极递减，极点处最小，为0。

2．地球公转

(1)概念：地球绕太阳的运动。

(2)方向：自西向东。

(3)周期：1恒星年，时间长度为365日6时9分10秒。

(4)速度

二、太阳直射点的移动

1．黄赤交角

(1)概念：赤道平面与黄道平面之间的交角。

(2)大小：目前为23°26′，图中表示黄赤交角的是字母B。

2．太阳直射点的移动规律

(1)周期：回归年，时间长度为365日5时48分46秒。

(2)范围：最北到达北纬23°26′，最南到达南纬23°26′。

(3)轨迹

1．从北极上空看，地球自西向东呈逆时针方向自转。(√)

2．黄赤交角永远是23°26′。(×)

3．地球处于公转轨道近日点时公转速度慢，处于远日点时公转速度快。(×)

4．教师节(9月10日)这天，太阳直射点的位置是( C )

A．23°26′N B．23°26′S C．赤道附近 D．90°N

5．每年的1月份，太阳直射点一直向北移动。(√)

[问题探究]

一、地球自转速度

分析教材P14图1.16地球自转角速度和线速度，探究有关问题。

探究1　观察同一经线上不同纬度的点，其每小时转过的角度有什么变化？极点上也一样吗？

提示：图中同一条经线上赤道、30°N、60°N各点每小时转过的角度都是15°，其他纬度上也一样；由于地球绕地轴自转，地轴两端为两极点，每小时转过的角度为0°。因此除极点外，地球上所有点的自转角速度均为15°/h。

探究2　不同纬度上15°角所对的弧线长度有什么变化？反映的是什么规律？

提示：图中赤道上15°角对的弧线长度为1 670km，30°N上15°角对的弧线长度为1 447km，60°N上15°角对的弧线长度是837km，由此可总结出，随着纬度增加，地表上的点每小时转过的弧线长度逐渐减小，即地球自转线速度变化规律：由赤道向两极递减，赤道上自转线速度最大，极点自转线速度为0。

探究3　试思考如果地表某点(极点除外)上空1 000m处一物体与地球同步运动，该物体的自转角速度和线速度与地表对应点会有什么不同？

提示：地球自转角速度可以理解为以地轴为中心的15°同心扇形的顶角，因此与距地轴的远近无关，即高空的点与地表对应点的自转角速度相同。但距地轴不同距离的弧线长度并不相同，距地轴越远的弧线长度越大，即高空点自转线速度比地表对应点的自转线速度大。

二、地球公转速度

分析教材P14图1.17地球公转轨道，探究以下问题。

探究1　为什么会出现近日点和远日点？什么时间地球公转到两点处？

提示：地球绕太阳公转的轨道是接近正圆的椭圆，太阳位于其中一个焦点上，因此地球在公转过程中有一个点距离太阳最近，为近日点，时间为1月初；有一个点距离太阳最远，为远日点，时间为7月初。

探究2　地球公转到近日点和远日点时，公转角速度和线速度有什么不同？试总结其中的规律。

提示：地球公转到近日点时，与远日点相比，公转角速度快，线速度也快，因此可总结出地球公转角速度和线速度规律是“近快远慢”。

探究3　每年从暑假结束(8月底)到寒假开始(2月初)前这段时间，地球公转角速度和线速度怎样变化？

提示：暑假结束为8月底，寒假开始一般在2月初，地球公转到远日点是在7月初，近日点是在1月初，因此8月底至1月初这段时间地球公转逐渐加快，1月初之后至2月初这段时间，地球公转速度逐渐减慢。

二、地球公转速度

分析教材P14图1.17地球公转轨道，探究以下问题。

探究1　为什么会出现近日点和远日点？什么时间地球公转到两点处？

提示：地球绕太阳公转的轨道是接近正圆的椭圆，太阳位于其中一个焦点上，因此地球在公转过程中有一个点距离太阳最近，为近日点，时间为1月初；有一个点距离太阳最远，为远日点，时间为7月初。

探究2　地球公转到近日点和远日点时，公转角速度和线速度有什么不同？试总结其中的规律。

提示：地球公转到近日点时，与远日点相比，公转角速度快，线速度也快，因此可总结出地球公转角速度和线速度规律是“近快远慢”。

探究3　每年从暑假结束(8月底)到寒假开始(2月初)前这段时间，地球公转角速度和线速度怎样变化？

提示：暑假结束为8月底，寒假开始一般在2月初，地球公转到远日点是在7月初，近日点是在1月初，因此8月底至1月初这段时间地球公转逐渐加快，1月初之后至2月初这段时间，地球公转速度逐渐减慢。[总结深化]

1．地球自转和公转运动的特征比较

地球自转和公转运动的特征既有相同点也有不同点，还有相关性，具体如下表所示：

2.近日点、远日点的判定方法

(1)从日期判断

每年1月初，地球位于近日点附近，每年7月初，地球位于远日点附近。

(2)从公转速度判断

地球在近日点附近时，公转速度(线速度、角速度)较快，反之则较慢。

(3)从地球公转轨道的长轴和短轴判断

近日点和远日点位于长轴两端。距离太阳最近的点为近日点，反之为远日点。

[对点演练]

读地球自转速度示意图，回答下列问题。

(1)图中∠α、∠β的度数是______，从其大小及其所对应的弧长可分析出地球自转速度的特点是什么？

(2)当图中的A点以遥远的恒星为参照点，跟随地球转一周又回到出发点时，所用时间是________________，叫做一个________日。

(3)自5月1日至该年中秋节时，地球公转速度将先变________，后变________。

解析：第(1)题，根据经度的概念得出∠α、∠β的度数为45°。地球自转角速度的分布规律是：除两极点外，任何地点的角速度都相同；自转线速度的分布规律是：从赤道向两极递减；两极点既无角速度也无线速度。第(2)题，属识记知识。第(3)题，地球的公转速度是近日点(1月初)较快，远日点(7月初)较慢。从5月1日到远日点(7月初)，地球公转速度逐渐变慢，之后到中秋节地球公转速度逐渐变快。

答案：(1)45°　除南北两极点既无角速度又无线速度外，角速度各处都相等，线速度由赤道向两极递减

(2)23时56分4秒　恒星

(3)慢　快

[问题探究]

分析教材P15图1.18　黄赤交角与二分二至日地球位置，探究问题。

探究1　为什么会出现黄赤交角？

提示：地球绕太阳公转过程中，北极始终指向北极星，因此地轴保持倾斜，赤道平面与地轴保持垂直，地球公转轨道面即黄道平面呈水平方向，导致赤道平面与黄道平面出现夹角，即黄赤交角。

探究2　黄赤交角的存在会使地球公转过程中出现什么现象？利用二分二至日四节气位置加以说明。

提示：黄赤交角导致地球公转过程中在不同位置时，太阳直射点在地球表面的纬度位置不断变化，即太阳直射点南北移动。如春分日时太阳直射点位于赤道，夏至日时太阳直射点位于北纬23°26′(北回归线)，秋分日时太阳直射点位于赤道，冬至日时太阳直射点位于南纬23°26′(南回归线)。

探究3　在下面的图上绘制出太阳直射点随季节变化在地球表面的移动轨迹曲线和二分二至日时太阳直射光线和直射点所在纬度。

提示：

[总结深化]

1．黄赤交角的特点

黄赤交角的特点，可以概括为“一轴、两面、三角度”和“三个基本不变”。其含义如下：

[学法点津]

(1)黄赤交角的大小决定了太阳直射点的范围。

(2)黄赤交角的度数＝南北回归线的纬度数＝太阳直射点能达到的最北、最南纬度数。

(3)极圈的度数＝90°－黄赤交角的度数。

(4)若黄赤交角增大，则热带范围增大，温带范围减小，寒带范围增大。

2．太阳直射点的回归运动

由于黄赤交角的存在，引起了太阳直射点在南北回归线之间的周期性往返运动，其运动周期为365日5时48分46秒，叫做1个回归年。太阳直射点的位置和季节移动可用下图来表示：

3．二分二至日的判读技巧

(1)在公转轨道图上判断二分二至日的方法

在高中阶段对公转轨道图进行了一定的简化，基本上左右两个被固定为夏至日和冬至日这两天；上下两个被固定为春分日和秋分日这两天。因此可根据此特点进行判读。

第一步：先确定出地球公转方向，如图1。(可根据地球自转、南北极指向等来确定地球公转方向)

第二步：在图中过球心作地轴的垂线，即赤道，如图2。

第三步：作条直线连接左右两个球心，如图3。

第四步：如果直线指向北半球(北回归线)，为北半球夏至日，即图3中的A；如果直线指向南半球(南回归线)，为北半球冬至日，即图3中的C。

第五步：再根据二至日的位置和公转方向，确定D为春分日，B为秋分日。

图1　　　　　　 图2　　　　 　 图3

(2)在太阳直射点回归运动图上判断二分日的方法

太阳直射点在赤道上，若由南半球移向北半球，此时为春分日；若由北半球移向南半球，此时为秋分日。