第2講 地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)
[課程標(biāo)準(zhǔn)] 結(jié)合實例，說明地球運動的地理意義。
[基本概念] 地球自轉(zhuǎn)、地球公轉(zhuǎn)、恒星日、太陽日、恒星年、回歸年；黃赤交角、太陽直射點回歸運動。
[基本原理] 地球自轉(zhuǎn)速度的變化規(guī)律、地球公轉(zhuǎn)速度的變化規(guī)律、太陽直射點回歸運動的規(guī)律。
[體系架構(gòu)]
課時6 地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)特征
1．地球的自轉(zhuǎn)特征
(1)自轉(zhuǎn)定義：地球繞其自轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動。
(2)自轉(zhuǎn)軸
①地軸——北端始終指向北極星附近。
②北半球緯度越高，北極星相對地平線的高度越高；北半球某點觀測北極星的仰角等于該地的緯度。
(3)方向：自西向東；北極上空看呈逆時針，南極上空看呈順時針。
(4)周期
參照物
時間
自轉(zhuǎn)角度
意義
恒星日
恒星
23時56分4秒
360°
地球自轉(zhuǎn)的真正周期
太陽日
太陽
24時
360°59′
晝夜交替的周期
(5)速度
①角速度：約為15°/h，除極點外任何地點都相等。
②線速度：由赤道至兩極遞減，極點為0。
思考
地球同步衛(wèi)星與地球表面對應(yīng)點的速度相等嗎？
答案 角速度相同，均為每小時15°；線速度大于地面上的對應(yīng)點。
2．地球的公轉(zhuǎn)特征
(1)概念：地球繞太陽的運動。
(2)方向：自西向東。從北極上空看呈逆時針方向轉(zhuǎn)動，從南極上空看呈順時針方向轉(zhuǎn)動。
(3)周期：1回歸年為365日5時48分46秒，是太陽直射點在地球表面南北移動的周期；1恒星年為365日6時9分10秒，是地球公轉(zhuǎn)的真正周期。
(4)軌道：近似正圓的橢圓軌道，太陽位于橢圓的一個焦點上。
(5)速度
位置
時間
速度
A點
近日點
1月初
線速度最快，角速度最快
B點
遠(yuǎn)日點
7月初
線速度最慢，角速度最慢
思考
為什么北半球夏半年與冬半年的天數(shù)存在差異？
答案 北半球夏半年，地球運動至遠(yuǎn)日點附近，地球公轉(zhuǎn)速度較慢，所用天數(shù)較多，為186天；北半球冬半年，地球運動至近日點附近，地球公轉(zhuǎn)速度較快，所用天數(shù)較少，為179天。
1．地球自轉(zhuǎn)方向的判斷方法
(1)常規(guī)法：地球自轉(zhuǎn)方向是自西向東，由此判斷地球自轉(zhuǎn)方向。
(2)極點法：北極上空看呈逆時針，南極上空看呈順時針。亦可根據(jù)自轉(zhuǎn)方向判斷所處半球。
(3)經(jīng)度法：東經(jīng)度增大的方向或西經(jīng)度減小的方向是地球自轉(zhuǎn)方向。
(4)海陸法：根據(jù)大洲和大洋的相對位置也可以判斷地球的自轉(zhuǎn)方向。如沿某一緯線從歐洲到亞洲的方向或從太平洋經(jīng)巴拿馬運河到大西洋的方向就是地球自轉(zhuǎn)方向。
2．地球自轉(zhuǎn)速度
(1)地球自轉(zhuǎn)速度的分布規(guī)律
①極點的角速度和線速度均為0。
②60°緯線上的線速度約是赤道上線速度的一半。
③赤道上空的地球同步衛(wèi)星運行的角速度與地面對應(yīng)點的角速度相同，均為15°/h；其運行的線速度大于地面對應(yīng)點的線速度。
(2)地球自轉(zhuǎn)的線速度
①影響因素
因素
影響
關(guān)系
緯度(同一海拔)
緯度相同，線速度相同；緯度越低，線速度越大
負(fù)相關(guān)
海拔(同一緯度)
海拔越高，線速度越大
正相關(guān)
②應(yīng)用
判斷南、北半球
由北向南，線速度越來越大的為北半球；越來越小的為南半球。如上圖位于北半球
判斷緯度帶
0～837 km/h→高緯度；837～1 447 km/h→中緯度；1 447～1 670 km/h→低緯度。如上圖位于中緯度
判斷地勢高低
地球自轉(zhuǎn)線速度等值線凸向數(shù)值低處，說明線速度比同緯度其他地區(qū)大，即地勢較高(如上圖中A處可能為山地、高原等)；地球自轉(zhuǎn)線速度等值線凸向數(shù)值高處，說明線速度比同緯度其他地區(qū)小，即地勢較低(如上圖中B處可能為谷地、盆地等)
(天津文綜)如圖所示照片是攝影師在夜晚采用連續(xù)曝光技術(shù)拍攝的。照片中的弧線為恒星視運動軌跡。讀圖回答1～2題。
1．據(jù)圖判斷，攝影師拍攝的地點位于( )
A．低緯地區(qū) B．中緯地區(qū)
C．北極附近 D．南極附近
2．圖中a恒星視運動轉(zhuǎn)過的角度約為50°，據(jù)此判斷攝影師連續(xù)拍攝的時間為( )
A．1個多小時 B．3個多小時
C．5個多小時 D．7個多小時
[關(guān)鍵信息點撥]
能觀察到北極星的地點只能是北半球，且北極星的仰角大小等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥取?div style="height:15px;">
恒星的視運動實際上是地球自轉(zhuǎn)運動的反映，地球自轉(zhuǎn)的角速度是15°/h；同時間天空中的
恒星視運動的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等。
答案 1.A 2.B
解析 第1題，能看到北極星，說明當(dāng)?shù)卦诒卑肭?；北極星的仰角很小，說明地理緯度較低。第2題，恒星的視運動實際上是地球自轉(zhuǎn)運動的反映，天空中的恒星視運動轉(zhuǎn)過的角度約為50°，說明地球自轉(zhuǎn)了約50°，地球自轉(zhuǎn)的角速度是15°/h，因此為3個多小時。
考向1 通過“地球的自轉(zhuǎn)特征”考查“區(qū)域認(rèn)知”
(2023·江蘇無錫市模擬)下圖中的圓是地球，N、S分別代表北極和南極。據(jù)此完成1～2題。
1．甲、乙、丙、丁四人看不到北極星的是( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
2．若某人在甲處觀察，此人所見的經(jīng)緯網(wǎng)為下圖中的( )
答案 1.D 2.C
解析 第1題，丁位于南半球，無法觀測到北極星，D正確。第2題，讀圖可知，在甲處觀測地球?qū)儆谠诒睒O上空俯視地球，此時中心點為北極點，緯線呈同心圓分布，經(jīng)線呈放射狀分布，地球呈逆時針旋轉(zhuǎn)，故選C。
考向2 通過“地球的公轉(zhuǎn)特征”考查“綜合思維”
下圖所示是“地球公轉(zhuǎn)的軌道圖”，圖中甲、乙、丙、丁四點將軌道均分成四等份。讀圖回答3～4題。
3．地球在公轉(zhuǎn)軌道上運動所用時間最多的一段是( )
A．甲→乙 B．乙→丙
C．丙→丁 D．丁→甲
4．2022年2月1日，中國傳統(tǒng)節(jié)日“春節(jié)”時，地球在公轉(zhuǎn)軌道的位置距甲、乙、丙、丁四點最近的是( )
A．甲點 B．乙點 C．丙點 D．丁點
答案 3.C 4.B
解析 第3題，地球位于遠(yuǎn)日點時公轉(zhuǎn)速度最慢，位于近日點時公轉(zhuǎn)速度最快。讀圖可知，當(dāng)?shù)厍蛟诠D(zhuǎn)軌道上的丙—丁時段，地球位于遠(yuǎn)日點附近，地球公轉(zhuǎn)速度慢，所用時間最多，故C正確。第4題，由圖可知，當(dāng)?shù)厍蛭挥赑點時，地球位于近日點，時間是1月初，由地球公轉(zhuǎn)方向可知，2月1日地球在公轉(zhuǎn)軌道的位置距乙點最近，故B正確。
答題指導(dǎo)3 航天發(fā)射基地區(qū)位條件評價
1．航天發(fā)射基地選址的條件
氣象條件
晴天多、陰雨天少，風(fēng)速小，濕度低，有利于發(fā)射和跟蹤觀測
緯度因素
緯度低，地球自轉(zhuǎn)線速度大，可以節(jié)省燃料和降低成本
地勢因素
同一緯度，地勢越高，地球自轉(zhuǎn)線速度越大
地形因素
地形平坦開闊，有利于跟蹤觀測
海陸位置
大陸內(nèi)部氣象條件好，隱蔽性強，人煙稀少，安全性強；海上人類活動少，安全性強
交通條件
對外交通便利，有利于大型航天裝備的運輸
安全因素
出于國防安全考慮，有的建在內(nèi)陸山區(qū)、沙漠地區(qū)等地廣人稀處，隱蔽性強
2.發(fā)射時間、方向
(1)我國發(fā)射時間：主要選擇在冬季，便于航天測控網(wǎng)對航天器的監(jiān)控、管理、回收。為實現(xiàn)全球監(jiān)測，我國在南半球中緯度大洋上設(shè)有多艘“遠(yuǎn)望號”監(jiān)測船，中緯西風(fēng)帶冬季風(fēng)大浪急，為避開南半球冬季惡劣的海況，多選擇在北半球冬季(南半球夏季)發(fā)射。
(2)發(fā)射方向：一般與地球運動方向一致，向東發(fā)射可充分利用地球自轉(zhuǎn)線速度的作用，節(jié)約能源。
3．航天器返回基地的選址條件
(1)平坦開闊、地質(zhì)條件穩(wěn)定。
(2)城市稀少、人煙稀少。
(3)無大河、湖泊，森林少。
(4)降水較少，大氣能見度高。如我國航天器返回基地在內(nèi)蒙古自治區(qū)中部地區(qū)。
1．閱讀圖文材料，完成下列各題。(14分)
材料一 2020年7月23日12時41分，在海南文昌航天發(fā)射場，長征五號遙四運載火箭將我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器送往太空。天問奔火，邁出了我國自主開展行星探測的第一步。衛(wèi)星發(fā)射窗口是允許運載火箭發(fā)射的時間范圍，其寬窄受發(fā)射地的氣象氣候條件影響，文昌發(fā)射基地的發(fā)射窗口很窄。圖1示意文昌衛(wèi)星發(fā)射中心位置。
材料二 北京時間2021年6月3日0時17分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，成功將風(fēng)云四號02星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功，為7月1日慶典活動提供服務(wù)保障。圖2為西昌衛(wèi)星發(fā)射中心位置及周邊地區(qū)等高線示意圖。
(1)從氣象氣候條件方面，分析文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射窗口窄的原因。(8分)
(2)從位置和地形的角度，分析西昌衛(wèi)星發(fā)射中心建立的有利條件。(6分)
答案 (1)文昌多雷電、強降雨天氣；沿海濕度大，云霧多，能見度較低；地處我國東南沿海，夏季風(fēng)影響時間長，雨季長；容易受臺風(fēng)等災(zāi)害影響。
(2)西昌緯度較低，海拔較高，自轉(zhuǎn)線速度大，有利于發(fā)射；地處川西山區(qū)，隱蔽性強；發(fā)射中心位于山谷之中，地勢平坦，利于基地建設(shè)。
2．閱讀圖文材料，完成下列要求。(12分)
材料一 航天器主著陸場，是航天器返回艙回收著陸的場所。在載人航天任務(wù)中，主著陸場需要最大程度保障航天員的生命安全。通過反復(fù)的科學(xué)計算與綜合論證，并多次對空中、地面進行詳細(xì)勘察，內(nèi)蒙古自治區(qū)中部的四子王旗最終被確定為中國載人航天飛船主著陸場。下圖為四子王旗位置示意圖。
材料二 四子王旗主著陸場位于陰山山脈的大青山北部，地勢平坦，平均海拔1000～1200 m。該地區(qū)屬沙質(zhì)草地，為溫帶大陸性氣候，干燥、少雨、多風(fēng)，年平均氣溫1～6℃，年平均降水量310 mm。該地區(qū)以畜牧業(yè)為主，牧民基本定居，偶爾可見蒙古包的影子，人煙稀少，平均每平方千米不超過10人。
(1)根據(jù)材料，說明我國將航天器主著陸場選擇在四子王旗的原因。(6分)
(2)在載人航天任務(wù)中，主著陸場需要最大程度保障航天員的生命安全。根據(jù)主著陸場的地理環(huán)境，分析主著陸場需要采取的安全保障措施。(6分)
答案 (1)地勢平坦，視野開闊，便于觀測；降水少，天氣干燥，陰雨天氣少，觀測視野好；人煙稀少，航天器著陸造成的危害小。
(2)主著陸場氣候干燥少雨，需要儲備淡水資源；主著陸場年平均氣溫低且多風(fēng)，需做好防風(fēng)、防寒措施；主著陸場人煙稀少，需配備交通工具、醫(yī)療設(shè)施等保障航天員的生命安全。
課時精練
地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)是地球最基本的有規(guī)律的運動形式，它們的特點也影響了地球上最基本的地理現(xiàn)象和地理規(guī)律。根據(jù)所學(xué)知識，完成1～3題。
1．下面四幅示意圖中，能正確表示地球自轉(zhuǎn)方向的是( )
2．下列地理現(xiàn)象受地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)直接影響的是( )
A．地球表面大氣層厚度適中
B．地球表面有適宜的溫度
C．地球上存在晝夜現(xiàn)象
D．北極夜晚出現(xiàn)極光現(xiàn)象
3．下列關(guān)于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的說法，正確的是( )
A．地球自轉(zhuǎn)的真正周期為1恒星日
B．地球自轉(zhuǎn)的真正周期為24小時
C．地球公轉(zhuǎn)的方向是自東向西
D．地球公轉(zhuǎn)的周期為365日
答案 1.C 2.B 3.A
解析 第1題，讀圖并結(jié)合所學(xué)知識可知，地球自轉(zhuǎn)方向為自西向東，從南極上空俯視呈順時針，從北極上空俯視呈逆時針，A、B錯誤；90°W位于0°經(jīng)線以西，因此地球自轉(zhuǎn)的方向表現(xiàn)為由90°W向東運動到0°經(jīng)線，C正確，D錯誤。第2題，根據(jù)所學(xué)知識可知，地球表面大氣層厚度適中，是因為地球體積和質(zhì)量適中，吸引了適量的大氣，與地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)無關(guān)，A錯誤；地球的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期適中，使地球表面有適宜的溫度，B正確；地球上存在晝夜現(xiàn)象的原因是地球是一個不發(fā)光、不透明的球體，C錯誤；北極夜晚出現(xiàn)極光現(xiàn)象是太陽活動對地球的影響，D錯誤。第3題，地球自轉(zhuǎn)的真正周期為1恒星日，時間長度為23時56分4秒，A正確，B錯誤；地球公轉(zhuǎn)的方向是自西向東，C錯誤；地球公轉(zhuǎn)的周期為1恒星年，長度為365日6時9分10秒，D錯誤。
如圖為我國某中學(xué)地理研究性學(xué)習(xí)小組野外宿營時，同學(xué)們把照相機固定，對準(zhǔn)北極星附近的星空，長時間曝光，得到的北極星附近星辰運動軌跡的圖片。據(jù)圖回答4～5題。
4．該圖像最能反映( )
A．地球自轉(zhuǎn) B．太陽系組成
C．流星運動 D．恒星運動
5．某一遙遠(yuǎn)的恒星A在該日23：00位于圖中的
位置，那么，第二天該恒星處于星空同樣位置時最接近的時間是( )
A．23：00 B．22：56 C．23：04 D．21：52
答案 4.A 5.B
解析 第4題，地球的自轉(zhuǎn)軸始終指向北極星附近，北極星位置固定，而照相機的位置隨地球自轉(zhuǎn)而移動，故北極星附近星辰的運動軌跡是由于地球的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。故該圖像最能反映地球自轉(zhuǎn)，選A。第5題，以恒星為參照，地球自轉(zhuǎn)一圈的時間為23時56分4秒，即第二天看到的時間會較太陽日提前3分56秒到達同一位置，最接近的時間是22：56，選B。
下圖是“地球表面自轉(zhuǎn)線速度等值線分布圖”。讀圖，回答6～7題。
6．圖示區(qū)域大部分位于( )
A．北半球中緯度 B．北半球低緯度
C．南半球中緯度 D．南半球低緯度
7．圖中a、b兩點緯度相同，但地球自轉(zhuǎn)的線速度明顯不同，原因是( )
A．a(chǎn)點地勢高，自轉(zhuǎn)線速度大
B．b點地勢低，自轉(zhuǎn)線速度大
C．a(chǎn)點地勢低，自轉(zhuǎn)線速度大
D．b點地勢高，自轉(zhuǎn)線速度大
答案 6.A 7.A
解析 第6題，南北緯60°處的地球自轉(zhuǎn)線速度為837 km/h，南北緯30°處的地球自轉(zhuǎn)線速度為1 447 km/h，讀圖可知，圖示大部分區(qū)域的線速度大于837 km/h小于1 447 km/h，故圖示大部分區(qū)域緯度大于30°小于60°，即位于中緯度；線速度自南向北逐漸減小，則該區(qū)域位于北半球。第7題，在緯度相同的情況下，海拔越高，地球自轉(zhuǎn)線速度越大。
(2023·廣東珠海模擬)一位航天員驕傲地對爸爸說：“爸爸，我已經(jīng)繞地球轉(zhuǎn)了20圈了?！彼职中χ卮穑骸拔冶饶愀瞬黄?，我已經(jīng)繞比地球更大的太陽轉(zhuǎn)了60圈了，還準(zhǔn)備再轉(zhuǎn)二三十圈呢！”讀圖，完成8～9題。
8．航天員爸爸的年齡是( )
A．30歲 B．45歲 C．60歲 D．90歲
9．地球公轉(zhuǎn)速度一直在變快的時段是圖中的( )
A．①→② B．②→③
C．③→④ D．④→①
答案 8.C 9.B
解析 第8題，由題干“我已經(jīng)繞比地球更大的太陽轉(zhuǎn)了60圈了”可知，航天員爸爸隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)了60圈，根據(jù)地球每公轉(zhuǎn)一周為一年分析，航天員爸爸的年齡是60歲。故C項正確。第9題，由圖可知，地球公轉(zhuǎn)方向為逆時針，④為春分日，依此類推①、②、③分別為夏至日、秋分日、冬至日。因地球公轉(zhuǎn)速度在近日點(1月初)最快，遠(yuǎn)日點(7月初)最慢，所以地球公轉(zhuǎn)速度一直在變快的時段是圖中的②→③，故B項正確。
讀“地球公轉(zhuǎn)速度隨月份變化圖”及“地球公轉(zhuǎn)軌道示意圖”，完成10～11題。
10．當(dāng)?shù)厍蚬D(zhuǎn)速度為左圖中N點時，地球位于右圖中公轉(zhuǎn)軌道的( )
A．甲點附近 B．乙點附近
C．丙點附近 D．丁點附近
11．當(dāng)?shù)厍蛟诠D(zhuǎn)軌道上位于右圖中甲點時( )
A．北京正值高溫多雨季節(jié)
B．太陽黑子數(shù)達一年中最大值
C．地球自轉(zhuǎn)角速度加快
D．地球公轉(zhuǎn)速度較其他三地快
答案 10.C 11.D
解析 第10題，當(dāng)?shù)厍蚬D(zhuǎn)速度為左圖中N點時，即為公轉(zhuǎn)速度最慢的時候，地球位于公轉(zhuǎn)軌道的遠(yuǎn)日點附近，根據(jù)右圖中四地的位置，可知在丙點附近距太陽最遠(yuǎn)。所以選C。第11題，當(dāng)?shù)厍蛟诠D(zhuǎn)軌道上位于右圖中甲點時，即為近日點附近，為1月初，地球公轉(zhuǎn)速度達到最快，即地球公轉(zhuǎn)速度較其他三地快；北京正值寒冷干燥的冬季；太陽黑子數(shù)的多少沒有季節(jié)變化規(guī)律；地球自轉(zhuǎn)角速度不隨季節(jié)發(fā)生變化。所以選D。
