陕西省府谷中学摄影:地理 纬度和经度基础知识

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人类对宇宙的认识经历了漫长的时间。古代自然哲学所讨论的天文学的宇宙,不外乎大地和天空。16世纪哥白尼倡导的“日心说”,认为“太阳是宇宙的中心”,意味着宇宙实际上就是太阳系。18世纪天文学家引进“星系”一词,在一定意义上也不过是宇宙的同义语。20世纪以来,尤其是60年代大型天文望远镜的使用,以及空间探测技术的发展,使天文观测的尺度大大扩展,达到上百亿年和上百亿光年的时空区域。人们对宇宙的认识不断加深。
宇宙是物质世界,而且物质的形态多种多样(图1.1)。晴朗的夜晚,我们用肉眼或借助望远镜,可以看见星光闪烁的恒星、在星空中移动的行星和圆缺多变的月亮,有时还可以看到轮廓模糊的星云、一闪即逝的流星、拖着长尾的彗星。借助天文望远镜和其他空间探测手段,还可以探测到存在于星际空间的气体和尘埃等。所有这些,通称天体。天体在大小、质量、光度、温度等方面存在差别。
宇宙处于不断的运动和发展之中。天体之间相互吸引和相互绕转,形成天体系统。目前,人们认识到的天体系统,从小到大排列,有以下几个层次(图1.2)。
●月球绕地球公转,构成地月系。月地平均距离为38.4万千米。
●地球和水星、金星、火星、木星、土星,天王星、海王星、冥王星等行星,以及小行星、彗星、流星体等天体围绕太阳公转,构成太阳系。太阳是太阳系的中心天体,占有太阳系总质量的99.86%。冥王星是距离太阳最远的行星,它的轨道直径约为120亿千米。
●太阳和千千万万颗恒星又组成庞大的恒星集团,称为银河系。在银河系中,像太阳这样的恒星有2000多亿颗。银河系主体部分的直径约为8万光年。
●银河系以外还有许许多多同银河系规模相当的天体系统,称为河外星系,简称星系。用目前最大的望远镜,可以观测到数以十亿计的星系,其中离我们最远的估计为 150亿—200亿光年。天文学上把银河系和现阶段所能观测到的河外星系,合起来叫做总星系,这就是目前我们能观测到的宇宙范围。
宇宙中的天体不是同时形成的,而且各自都有其发生、发展、衰亡的历史。作为整体的宇宙,也经历了温度从高到低,物质密度从密到稀的演化。

太阳是一个巨大炽热的气体球,主要成分是氢和氦,表面温度约为6000K。太阳源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量,这称为太阳辐射。太阳辐射的能量是巨大的,据计算,每分钟太阳辐射向地球输送的能量(图 1.4),大约相当于燃烧4亿吨烟煤产生的热量。
太阳辐射能量来源于太阳内部的核聚变反应。太阳内部在高温、高压的环境下,4个氢原子核经过一连串的核聚变反应,变成1个氦原子核。在核聚变过程中,原子核质量出现了亏损,其亏损的质量转化成了能量。太阳每秒钟由于核聚变而损耗的质量,大约为400万吨。按照这种消耗速度,太阳在50亿年的漫长时间中,只消耗了0.03%的质量。
虽然太阳辐射能只有二十二亿分之一到达地球,但是对地球和人类的影响却是不可估量的。
●太阳辐射能是维持地表温度,促进地球上的水、大气、生物活动和变化的主要动力。例如,太阳辐射的纬度差异,导致了地面不同纬度获得热量的差异。对于整个地球表层来说,热量应该是平衡的,因而热量多余和热量不足的地方,要发生热输送。地球上的热量,主要依靠大气和水体运动来传
递。大气和水体的运动形成大气环流和洋流,对地理环境的形成和变化具有极其重要的作用。
●太阳辐射能是我们日常生活和生产所用的能源。例如,人们直接利用太阳能发电,为生产和生活服务;人们把煤、石油等化石燃料作为工业的主要能源,而它们在形成的过程中固定了大量的太阳辐射能。
我国是世界上利用太阳能较早的国家之一。在一些太阳能比较丰富的农牧区,人们用太阳灶做饭,用太阳能干燥器加工农副产品,还用太阳能发电,看上了电视。
从古代起,人们就幻想穿过地球大气层,飞上太空。1957年10月,原苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上了天,开创了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。例如,各种科学卫星和空间探测器上天后,发现了地球大气层外还有磁层;宇宙中存在着大量的X射线、Y射线。还测量了许多行星表面的物理特性和化学成分。
20世纪60年代以来,各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空,实现了在没有地球大气干扰的情况下,人对月球、大行星的逼近观测和直接取样观测,以及对宇宙空间环境的直接探测,极大地充实和丰富了人类关于太阳系和宇宙的知识。
宇宙探测的发展,不仅使人们进一步了
解了地球的宇宙环境,而且还影响和改变着人们的社会生活。例如,人们利用卫星进行军事侦察、空间通信、气象观测,以及寻找资源、为飞机导航等,从中获得许多实际利益。
从1957年世界第一颗人造卫星上天,到 1981年世界第一架航天飞机试航成功,在这短短的24年中,人类对宇宙空间的认识,已经从空间探索阶段,逐步进入到了空间开发利用的新阶段。
我国的航天事业起步于20世纪50年代中期,现在已经步人世界上航天技术先进国家的行列。
地球绕其自转轴的旋转运动,叫做地球的自转。一般可以从地轴的空间位置,地球的自转方向、周期和速度等方面来说明地球自转的规律。
地球自转轴简称地轴。地轴的空间位置基本上是稳定的,地轴北端始终指向北极星附近。
地球自转的方向是自西向东。从地轴北端或北极上空观察,地球呈逆时针方向旋转;从地轴南端或南极上空观察,地球呈顺时针方向旋转。
地球自转一周360°,所需要的时间为23时56分4秒,这叫做1恒星日。
根据地球自转的周期,可以知道地球自转的角速度大约为15°/时。地球表面除南北两极点外,任何地点的自转角速度都一样。地球自转的线速度,则因各纬度的不同而有差异。

太阳直射点的移动,使地球表面接受到的太阳辐射能量,因时因地而变化。这种变化可以通过昼夜长短和正午太阳高度的变化来体现。昼夜长短反映了日照时间的长短;正午太阳高度是一日内最大的太阳高度,反映了太阳辐射的强弱。二者结合起来,可以定性地表达某时某地太阳辐射能量的多少。
(一)昼夜长短的变化 自春分日至秋分日,是北半球的夏半年。在此期间,太阳直射北半球,北半球各纬度昼长大于
夜长;纬度越高,昼越长夜越短。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,而且北极圈及其以北地区,太阳整日不落,出现极昼现象。南半球反之。
自秋分日至次年春分日,是北半球的冬半年。在此期间,太阳直射南半球,北半球各纬度夜长大于昼长;纬度越高,夜越长昼越短。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,而且北极圈及其以北地区,太阳整日不出,出现极夜现象。南半球反之。
在春分日和秋分日,太阳直射赤道,全球各地昼夜等长,各为12小时。
(二)正午太阳高度的变化 同一时刻,正午太阳高度由太阳直射点向南北两侧递减。
夏至日那天,太阳直射北回归线,此时,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。
冬至日那天,太阳直射南回归线,此时,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。正午太旧高度自赤道向两极递减。
综上所述,全球除赤道以外,同一纬度地夏,昼夜长短和正午太阳高度随季节而变化,吏太阳辐射具有季节变化的规律,形成了四车同一季节,昼夜长短和正午太阳高度随纬廷而变化,使太阳辐射具有纬度分异的规律,臣成了五带。

第一单元的内容很多,你是指哪个方面的?