地球運動課堂

地球運動總覽

地球同時進行著兩種運動：繞地軸的自轉（週期約 1 天）和繞太陽的公轉（週期約 1 年）。自轉帶來晝夜交替與時差；公轉加上地軸傾斜，帶來太陽直射點的移動、晝夜長短與正午太陽高度的變化，最終形成四季。

拖動旋轉視角、滾輪縮放；拖動日期或點擊“播放一年”，看地球沿軌道運行。

注意地軸始終指向同一方向（北極星附近），所以一年中北半球有時朝向太陽、有時背向太陽。

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地球自轉

地球繞地軸自西向東旋轉：從北極上空看呈逆時針，從南極上空看呈順時針。

角速度：除南北兩極點外，各地約 15°/小時。

線速度：赤道最大約 1670 km/h，向兩極遞減，60° 約為赤道的一半，極點為 0。圖中金色箭頭長短即線速度大小。

晝夜交替與晨昏線

地球不透明、不發光，被太陽照亮的一半是晝半球，另一半是夜半球，二者的分界線叫晨昏線。隨著自轉，由夜進入晝的一側是晨線，由晝進入夜的一側是昏線。

晨昏線 ⟂ 太陽光線晨昏線上太陽高度為 0°；晨昏線平分赤道，所以赤道上全年晝夜等長。

看城市標籤：北京、倫敦、紐約隨自轉依次進入白天，經度每差 15°，地方時相差 1 小時，東早西晚。

切換“北極上空俯視”，這是考試中最常見的光照圖視角：逆時針自轉，晨線在逆時針方向的前方。

地球公轉

地球繞太陽自西向東公轉，週期 1 恆星年（365日6時9分10秒）。公轉軌道是近似正圓的橢圓，太陽位於一個焦點上：1 月初過近日點，公轉速度較快；7 月初過遠日點，速度較慢。

黃赤交角 23°26′赤道面（藍環）與黃道面（金環）的夾角。地軸在公轉中始終指向北極星附近，傾斜方向保持不變。

黃赤交角的存在，使太陽直射點在南北迴歸線之間往返移動——下一節。

北半球冬半年地球離太陽較近、公轉較快，所以冬半年（約 179 天）比夏半年（約 186 天）短。

太陽直射點的移動

由於黃赤交角的存在，太陽直射點在南北迴歸線之間往返移動，週期為一個迴歸年（365日5時48分46秒）。

晝夜長短

晨昏線把緯線圈分成晝弧（金色）與夜弧（藍色）。晝弧越長，白晝越長：晝長 = 晝弧度數 ÷ 15°。

太陽直射哪個半球，哪個半球晝長夜短，且緯度越高晝越長；北極圈內可出現極晝。

赤道全年晝夜等長；春分、秋分全球晝夜等長。

夏至日北半球各地晝長達一年最大值；冬至日達最小值。

直射點向北移動，北半球晝漸長；向南移動，北半球晝漸短。

正午太陽高度

正午太陽高度是一天中最大的太陽高度角。它由太陽直射點向南北兩側遞減，與緯度差有關：

北迴歸線以北：夏至日最大、冬至日最小。

南迴歸線以南：冬至日最大、夏至日最小。

南北迴歸線之間：一年有兩次直射（迴歸線上一次）。

樓間距：保證冬至日正午底樓有陽光，樓間距 ≥ 樓高 × cot H冬至（右下角已按所選緯度算出）。

太陽能熱水器：集熱板與地面夾角 = 90° − H，使陽光直射板面。

四季更替

晝夜長短與正午太陽高度隨季節變化，使各地獲得的太陽熱量不同，形成四季。從天文意義看，夏季是一年中白晝最長、太陽最高的季節，冬季相反，春秋是過渡。

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