地球公轉的地理意義

地球公轉就是地球環繞太陽的運動。因爲同地球一起環繞太陽的還有太陽系的其他天體,太陽是它們共有的中心天體,故被稱爲“公”轉。像地球的自轉具有其獨特規律性一樣,由於太陽引力場以及自轉的作用,而導致地球的公轉。地球的公轉也有其自身的規律。下面是小編給大家整理的地球公轉的地理意義,希望對大家有所幫助!

地球公轉的地理意義

正午太陽高度的變化;

晝夜長短的變化;

四季的形成;

五帶的形成.

(1)引起正午太陽高度的變化 ①太陽光線對於地平面的交角,叫做太陽高度角,簡稱太陽高度(用 H 表示) .同一時刻正午太陽高度由直 射點向南北兩側遞減.因此,太陽直射點的位置決定着一個地方的正午太陽高度的大小.在太陽直射點上,太陽 高度爲 90°,在晨昏線上,太陽高度是 0°.②正午太陽高度變化的原因:由於黃赤交角的存在,太陽直射點的南北移動,引起正午太陽高度的變化.③正午太陽高度的緯度變化規律:正午太陽高度就是一日內最大的太陽高度,它的大小隨緯度不同和季節變化而有規律地變化.例:極晝的南北極爲何冰雪不融呢?(太陽高度角小,冰雪反射率大,冰層厚海拔高.)

(2)晝夜長短隨緯度和季節變化 地球晝半球和夜半球的分界線叫晨昏線(圈) .晨昏線把所經過的緯線分割成晝弧和夜弧.由於黃赤交角的 存在,除二分日時晨昏線通過兩極並平分所有緯線圈外,其它時間,每一緯線圈都被分割成不等長的晝弧和夜弧 兩部分(赤道除外) .地球自轉一週,如果所經歷的晝弧長,則白天長;夜弧長,則白晝短.晝夜長短隨緯度和 季節變化的規律見下表:

(3)四季更替 ①從天文四季:夏季就是一年中白晝最長、正午太陽高度最高的季節.以 24 節氣中的立春、立夏、立秋、立冬爲起點.地 球在公轉軌道上的運行會產生天氣和季節的有規律變化,傳統農業中農民依此進行農業生產,有如:“穀雨前後 種瓜點豆”的諺語.黃赤交角是影響天文四季的直接原因.這是因爲:正午太陽高度隨緯度分佈是:低緯大而高緯小,春秋二分,從赤道向兩極遞減;夏至日,從北迴歸線向南北兩側遞減;冬至日,從南迴歸 線向南北兩側遞減.隨季節變化是:北迴歸線以北,夏至日前後正午太陽高度達最大值,冬至日前後達最小值.南迴歸線以南則相反.南北迴歸線之間地帶,太陽每年直射兩次.②氣候四季包含的.月份.春(3、4、5 月) 、夏(6、7、8 月) 、秋(9、10、11 月) 、冬(12、1、2 月) ③西方四季:春分、夏至、秋分、冬至爲起點.比我國天文四季晚一個半月.

(4)五帶劃分:以地表獲得太陽熱量的多少來劃分熱帶、溫帶、寒帶.熱帶:南北迴歸線之間有太陽直射機會,接受太陽輻射最多.溫帶:迴歸線與極圈之間,受熱適中,四季明顯.寒帶:極圈與極點之間,太陽高度角低,有極晝、極夜現象。

  地球公轉的軌道方向

概念

地球是在公轉過程中,所經過的路線上的每一點,都在同一個平面上,而且構成一個封閉曲線。這種地球在公轉過程中所走的封閉曲線,叫做地球軌道。如果我們把地球看成爲一個質點的話,那麼地球軌道實際上是指地心的公轉軌道。

軌道

地球軌道的形狀是一個接近正圓的橢圓,太陽位於橢圓的一個焦點上。橢圓有半長軸、半短軸和半焦距等要素,分別用a、b、c表示,其中a又是短軸兩端對於焦點(F1、F2)的距離。

關係式

半焦距與半長軸和半短軸之間存在着這樣的關係:

即c2=a2-b2

半焦距c與半長軸a的比值c/a,是橢圓的偏心率,用e表示,即e=c/a,

中心位置

嚴格地說,地球公轉的中心位置不是太陽中心,而是地球和太陽的公共質量中心,不僅地球在繞該公共質量中心在轉動,而且太陽也在繞該點在轉動。但是,太陽是太陽系的中心天體,地球只不過是太陽系中一顆普通的行星。太陽的質量是地球質量的33萬倍,日地的公共質量中心離太陽中心僅450千米。這個距離與約爲70萬千米的太陽半徑相比,實在是微不足道的,與日地1.5億千米的距離相比,就更小了。所以把地球公轉看成是地球繞太陽(中心)的運動,與實際情況是十分接近的。

偏心率

偏心率是橢圓形狀的一種定量表示,e的數值大於0而小於1。橢圓越接近於圓形,則e的數值就越小,即接近於0;反之,橢圓越扁,e的數值就越大。經過測定,地球軌道的半長軸a爲149,600,000千米,半短軸b爲149,580,000千米。根據這個數據計算出地球軌道的偏心率爲:

可見,地球軌道非常接近於圓形。

由於地球軌道是橢圓形的,隨着地球的繞日公轉,日地之間的距離就不斷變化。地球軌道上距太陽最近的一點,即橢圓軌道的長軸距太陽較近的一端,稱爲近日點。在近代,地球過近日點的日期大約在每年一月初。此時地球距太陽約爲147,100,000千米,通常稱爲日距。地球軌道上距太陽最遠的一點,即橢圓軌道的長軸距太陽較遠的一端,稱爲遠日點。在近代,地球過遠日點的日期大約在每年的7月初。此時地球距太陽約爲152,100,000千米,通常稱爲遠日距。近日距和遠日距二者的平均值爲149,600,000千米,這就是日地平均距離,即1個天文單位

計算公式

根據橢圓周長的計算公式L=2πα(1-0.25×e2)

計算出地球軌道的全長是940,432,870千米。

地球的公轉方向與自轉方向一致,從黃北極看,是按逆時針方向公轉的,即自西向東。這與太陽系內其它行星及多數衛星的公轉方向是一致的,自轉平均角速度爲每小時轉動15度。在地球赤道上,自轉的線速度是每秒465米。

  地球公轉的速度

地球公轉是一種週期性的圓周運動,因此,地球公轉速度包含着角速度和線速度兩個方面。如果我們採用恆星年作地球公轉週期的話,那麼地球公轉的平均角速度就是每年360°,也就是經過365.2564日地球公轉360°,即每日約0.986°,亦即每日約59′8″。地球軌道總長度是940,000,000千米,因此,地球公轉的平均線速度就是每年9.4億千米,也就是經過365.2564日地球公轉了9.4億千米,即每秒鐘29.8千米,約每秒30千米(線速度=940,000,000KM/365天=940,000,000秒/(365X24X3600)秒=29.8千米(近似爲30千米/秒)。

依據開普勒行星運動第二定律[2]可知,地球公轉速度與日地距離有關。地球公轉的角速度和線速度都不是固定的值,隨着日地距離的變化而改變。地球在過近日點時,公轉的速度快,角速度和線速度都超過它們的平均值,角速度爲1°1′11″/日,線速度爲30.3千米/秒;地球在過遠日點時,公轉的速度慢,角速度和線速度都低於它們的平均值,角速度爲57′11″/日,線速度爲29.3千米/秒。地球於每年1月初經過近日點,7月初經過遠日點,因此,從1月初到當年7月初,地球與太陽的距離逐漸加大,地球公轉速度逐漸減慢;從7月初到來年1月初,地球與太陽的距離逐漸縮小,地球公轉速度逐漸加快。

我們知道,春分點和秋分點對黃道是等分的,如果地球公轉速度是均勻的,則視太陽由春分點運行到秋分點所需要的時間,應該與視太陽由秋分點運行到春分點所需要的時間是等長的,各爲全年的一半。但是,地球公轉速度是不均勻的,則走過相等距離的時間必然是不等長的。視太陽由春分點經過夏至點到秋分點,地球公轉速度較慢,需要186天多,長於全年的一半,此時是北半球的夏半年和南半球的冬半年;視太陽由秋分點經過冬至點到春分點,地球公轉速度較快,需要179天,短於全年的一半,此時是北半球的冬半年和南半球的夏半年。由此可見,地球公轉速度的變化,是造成地球上四季不等長的根本原因。

首先了解幾個名詞:

1.一光年:是指光在真空中一年時間裏面走過的距離,注意,光年是長度單位。

2.地球公轉:我們的地球以每秒29.79公里的速度,沿着一個偏心率很小的橢圓繞着太陽公轉。走完大約約9.4億公里的一圈路程要花365天又5小時48分46秒,即大約一年。(日地平均距離是1.5億公里)

3.光在一年時間裏面走過的距離是地球公轉的周長的多少倍?由於1光年是光在一年時間裏面走過的距離,地球公轉周長是地球一年走過的弧長,時間都是一年。所以距離之比就是光速300,000km/s和地球公轉的速度29.79km/s之比:n=300,000/29.79≈10,000倍。

4.地球圍繞太陽公轉一週的距離是多少?此處的距離實際上是周長,一週的弧長。我們已經知道地球公轉軌道半徑1.5億公里,很容易算出周長的。根據公式s=2×3.14×1.5億,大約9.4億公里。

5.根據橢圓終極理論公式計算公轉周長爲近似爲939901691.151千米(由於計算機侷限暫時只能精確到此)

通常所指的地球公轉是以太陽爲參考系的二維平面,而地球在宇宙總空間和時間中轉行一年的行程,大約117億公里,軌跡是螺旋狀的,2011年的春分和2012年的春分,不是相交,而是距離數十億公里。