第一单元 地球运动的意义

第一节　地球自转的意义

第1课时　自转特征、昼夜交替和偏转规律

逐点探究(一)　地球的自转

[必备基础]

1．自转概念：地球绕其自转轴的旋转运动。

2．自转方向

3．自转周期：约为23时56分4秒，称为1恒星日。

[微点拨]　(1)地球自转的假想轴为地轴，其北端指向北极星附近，因此只有在北半球才能观测到北极星，南半球观测不到。北半球的纬度越高，北极星相对地平线的高度越高。北极星的仰角等于观测地的地理纬度。

(2)地球自转周期是选择某一颗遥远的恒星作为参照物，看其自转360°所需的时间，因此称为1恒星日，是地球自转的真正周期。

4．自转速度

(1)角速度：地球表面除南北两极点外，任何地点的自转角速度都相同，大约为15°/时。

(2)线速度：因纬度不同而异，赤道上最大，为1 670 km/h；两极点最小，为0。

[关键能力]

1．地球自转方向的判断方法

(1)根据南北极判断：从北极上空俯视地球为逆时针，从南极上空俯视地球为顺时针。(如下图)

(2)根据经度判断：地球自西向东自转，东经度增大的方向与自转方向一致，而西经度增大的方向则与自转方向相反。(如下图)

2．地球自转的周期

3．地球表面自转线速度

(1)计算公式：v＝1 670×cos θ(θ为当地纬度)。

(2)地球自转线速度的分布规律

①极点的线速度均为0。

②纬度相同的两点，海拔相同，自转的速度相同；海拔越高，线速度越大。

③60°纬线上的线速度约是赤道上线速度的一半。

④地球同步轨道卫星运行的线速度大于地面上对应点的线速度。

(3)地球自转线速度的应用

①判断南、北半球

由北向南，线速度越来越大的为北半球；反之，为南半球。

②判断纬度带(纬度越高，线速度越小)

自转线速度：0～837 km/h→高纬度；837～1 447 km/h→中纬度；1 447～1 670 km/h→低纬度。

③判断地势高低

某地线速度等值线凸向低值处，说明该地线速度比同纬度其他地区大，即地势较高；线速度等值线凸向高值处，说明该地线速度比同纬度其他地区小，即地势较低，如右图中，A可能为山地、高原，B可能为谷地、盆地。

 [学科素养]

2020年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，开启我国首次地外天体采样返回之旅，这是我国探月工程“绕、落、回”三步走中，第三步的首次任务。文昌卫星发射中心位于中国海南省文昌市龙楼镇境内，是世界上为数不多的低纬度发射场之一。该发射中心可以发射“长征五号”系列火箭与“长征七号”运载火箭，主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。如图是我国四大卫星发射中心位置图。

[思考探究]

1．分析文昌卫星发射中心主要承担大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器发射任务的原因。

提示：文昌地处海南岛，纬度较低，自转线速度较大，航天器发射时初速度大，利于发射。

2．比较地球同步轨道卫星与地球表面对应点的角速度、线速度的大小。

提示：角速度相同，线速度卫星大于地球表面对应点。

3．“嫦娥五号”发射时，现场的观众发现探测器发射升空后，接着转向东方飞行。其主要原因是什么？

提示：地球自转的方向是自西向东，探测器向东飞行可借助地球自转的速度，使得火箭用较小的推力就可以使卫星到达预定轨道。

[训练评价]

读图，完成1～2题。

1．如果右图是从极地上空俯视地球，图中箭头表示地球自转方向，则甲点和乙点都位于(　　)

A．东半球　　　　 B．西半球

C．北半球  D．南半球

2．下列叙述正确的是(　　)

A．自转线速度甲地小于乙地

B．自转角速度甲地小于乙地

C．甲、乙两地线速度和角速度相等

D．以上都不对

解析：1.D　2.A　第1题，如果题中图是从极地上空俯视地球，图中箭头表示地球自转方向，图中显示，地球呈顺时针方向自转，因此中心极点为南极点，图示区域则为南半球，因此甲点和乙点都位于南半球，D正确、C错误；据图中信息无法判断甲、乙两点东西半球位置，故A、B错误。第2题，根据所学知识可知，除极点外，全球各地自转角速度相等，纬度越高，自转线速度越小。读题图可知，甲地比乙地离中心极点更近，因此甲地纬度高于乙地，两地自转角速度相同，自转线速度甲地小于乙地。

天文摄影爱好者小王在澳大利亚旅行时，以某处房屋为背景，长时间曝光拍摄了一张星轨局部图。完成3～4题。　

3．拍摄图片时，该房屋位于小王的(　　)

A．东南方　　　　　　　 B．东北方

C．西南方  D．西北方

4．下列关于星轨的说法，正确的是(　　)

A．该图反映了恒星真实的运动轨迹

B．观测到夜空中的恒星作顺时针运动

C．拍摄该图的曝光时间约为5小时

D．该星轨构成整圆的周期刚好24小时

解析：3.A　4.B　第3题，图中天体运动的方向是东升西落，拍摄地位于南半球，星轨图以南天极为中心的区域，南天极位于拍摄者的正南，左侧为东方天空，右侧为西方天空，房屋在左侧为东南方向。第4题，该图反映恒星的视运动轨迹，是在地球上观测的运动情况，故A错误。恒星运动由地球自转引起，图示为南半球星空图，南半球地球自转方向为顺时针，故B正确。由于地球自转每小时15°，图示星轨约90°，所以地球自转6小时，曝光时间超过5小时，地球自转周期为23小时56分4秒，故C、D错误。

5.读图，并根据要求完成以下问题。

(1)在图中用箭头标出自转方向。

(2)比较图中A、B两点的自转速度(请填入“＝”“＜”或“＞”)：角速度A____B；线速度A____B。

解析：第(1)题，读题图可知，图示中心为北极点，该图为北半球俯视图，地球自转方向为逆时针，在图中标逆时针方向箭头。第(2)题，南北极点角速度为0，其余地区的角速度都相等，所以角速度A＝B；赤道上的自转线速度最大，由赤道向两极递减，所以，线速度A >B。

答案：(1)画图略(呈逆时针方向)。

(2)＝　>

逐点探究(二)　地球自转的意义——产生昼夜交替

[必备基础]

1．昼夜现象

(1)成因

(2)昼夜半球

上图甲、乙两处中，所在半球为夜半球，所在半球为昼半球。

(3)昼夜界线：AB线为晨昏线。

[微点拨]　地球向着太阳的半球为昼半球，背着太阳的半球为夜半球，昼、夜半球为大小相等的两个半球，二者的分界线—晨昏线是平分地球的大圆。

2．昼夜交替

(1)原因：地球不停地自转。

(2)周期：24小时，称为1太阳日。

(3)意义：周期长短适宜，使得地球白天升温不至于过高，夜晚降温不至于太低，昼夜温差不至于过大，从而保证生命有机体的生存和发展；人们的作息规律受昼夜交替的影响。

[微点拨]　假如地球没有自转只有公转，也有昼夜交替现象，只不过昼夜交替的周期为一年。

[关键能力]

1．晨昏线的构成

2．晨昏线的六个特点

(1)平分地球，是过球心的大圆。

(2)晨昏线所在平面与太阳光线垂直，晨昏线上各地太阳高度角为0°。

(3)晨昏线永远平分赤道。

(4)晨昏线与经线圈的夹角(α)变化范围为0°～23°26′，且与太阳直射点的度数相同，即图2中∠α＝∠β。

(5)晨昏线在二分日时与经线圈重合，在二至日时与极圈相切。

(6)晨昏线以15°/h的速度自东向西移动。

3．晨昏线的判读方法

[学科素养]

现如今的智能手机，几乎都有晨昏线功能，让整个地球白天和黑夜的分界一目了然，各个地区的昼夜交替变得无比直观。更有趣的是，盯着屏幕看，你会发现晨昏线随着时间的流逝缓缓移动，看着世界上的某些角落暗了，某些角落又即将迎来曙光，时间流逝的感觉变得无比鲜活。下图为昼半球和夜半球示意图。

[思考探究]

1．观察手机地图上显示的晨昏线，你会发现晨昏线在地球表面的移动方向是什么？

提示：自东向西，与地球自转方向相反。

2．地球上存在昼夜现象的原因是什么？

提示：地球本身是一个既不发光又不透明的球体，其被太阳照亮的一面出现白昼现象，背离太阳的一面出现黑夜现象。

3．观察图示，说出太阳光线与晨昏线的关系，并判断图示晨昏线是晨线还是昏线？

提示：太阳光线与晨昏线垂直。图示晨昏线是晨线。

[训练评价]

读下面四幅图，完成1～2题。

1．图中四点处于黄昏的是(　　)

A．①　　　　　　　　 B．②

C．③  D．④

2．图中四点所在晨昏线平面与太阳光线垂直的是(　　)

A．①③  B．②④

C．①③④  D．①②③④

解析：1.B　2.D　第1题，从图中可知①②③④四点分别位于晨线、昏线、晨线、晨线上。第2题，晨昏线所在平面始终与太阳光线垂直。

3．下面四图中的阴影部分代表黑夜，其中代表晨线的线段数字是(　　)

A．②④⑥  B．①③⑤

C．①③④  D．②⑤⑥

解析：选B　顺着地球自转方向，晨昏线上各地即将进入昼半球是晨线，晨昏线上各地即将进入夜半球是昏线。①②两线所在图是地球侧视图，地球自转方向自西向东，顺着自转方向，①线上各地即将进入白昼，②线上各地即将进入黑夜，所以①为晨线，②为昏线；③④线所在图是极地俯视图，图中箭头表明，地球自转方向为逆时针方向，顺着自转方向，③线上各地即将进入白昼，④线上各地即将进入黑夜，所以③为晨线，④为昏线；⑤⑥线所在图为方格经纬网图，地球自转方向为自西向东，顺着自转方向，⑤线上各地即将进入白昼，⑥线上各地即将进入黑夜，所以⑤为晨线，⑥为昏线。由此判断，图中①③⑤为晨线，因此B正确。

4．读图，回答下列问题。

(1)在甲、乙两图中，表示北半球的是________。

(2)在甲图中，表示晨线的是________，在乙图中，表示昏线的是________，在丙图中，弧线NMS表示________(晨线或昏线)。

(3)甲、乙、丙三图中的晨昏线特点：平分________(纬线)。

解析：第(1)题，读图可知，甲呈逆时针方向转动，为北半球的俯视图；乙呈顺时针方向转动，为南半球的俯视图。第(2)题，甲图中，顺着地球自转方向，经过弧BC后由夜进入昼，所以弧BC表示晨线；乙图中，顺着地球自转方向，经过弧ED后由昼进入夜，所以弧ED表示昏线；丙图中自西向东经过弧线NMS后由昼进入夜，所以表示昏线。第(3)题，晨昏线始终平分赤道。

答案：(1)甲　(2)BC　ED　昏线　(3)赤道

逐点探究(三)　地球自转的意义——使地表物体水平运动方向发生偏转

[关键能力]

1．地球自转使沿地表水平运动物体的运动方向发生偏转

2．左右手判断沿地表水平运动物体的偏转

3．应用

河流沿岸人类活动的选址受地转偏向力的影响，北半球河流冲蚀右岸，在左岸淤积，故港口、防洪堤坝一般建于右岸，聚落、挖沙场宜选在左岸(如下图)。

[学科素养]

历史研究表明，长江入海口在水的冲积及三角洲地质的影响下均在向南漂移，现今被崇明岛划分成的北支河槽日渐丧失泄潮功能，日益淤浅，渐趋衰亡。可以预见，如今的中国第三大岛崇明岛终将与历史上镇江的“瓜洲”“泊洲”一样，被北岸大陆所吞没，现今的崇明岛偏南的长兴、横沙等年轻小岛也将取而代之成为新的河口沙坝。

[思考探究]

1．长江入海口不断向南漂移的主要原因是什么？

提示：长江位于北半球，自西向东流，受地转偏向力的影响，南岸冲刷严重，北岸淤积明显。

2．如果在北半球的河流上新设港口，应该优先考虑河流的哪岸？为什么？

提示：右岸。受地转偏向力的影响，北半球河流右岸冲刷严重，河水较深，适宜建港。

[训练评价]

1．一国际地理奥林匹克考察小组在厄瓜多尔的赤道地区做了如下的实验：当水杯下的木塞拔下，水下漏时，下列哪种现象是可信的(　　)

A．在赤道以北时，观察花朵浮在水面做顺时针转动

B．在赤道以南时，观察花朵浮在水面做顺时针转动

C．在赤道上时，观察花朵浮在水面做逆时针转动

D．在赤道上时，观察花朵浮在水面做顺时针转动

解析：选B　随地球自转，水平运动的物体发生偏转，北半球向右偏，南半球向左偏，赤道地区不偏转。图示木塞位于水杯的中央，当木塞拔下，则表层水流由四周向中心辐合，若位于赤道以北，则地转偏向力向右偏，形成逆时针方向的运动，A错误；若位于赤道以南，则地转偏向力向左偏，形成顺时针方向的运动，B正确；若位于赤道，则水流方向不偏转，C、D错误。故选B。

下图为某一平直河段的剖面图，面对河流下游，左手方视为左岸，右手方视为右岸。读图回答2～3题。

2．该段河流位于(　　)

A．南半球　　　　　　　 B．北半球

C．赤道上  D．南回归线上

3．若该段河流是一条自东向西流动的河流，该段河流需要特别加固的河堤是(　　)

A．东岸河堤  B．南岸河堤

C．西岸河堤  D．北岸河堤

解析：2.B　3.D　第2题，材料信息显示，面对河流下游，左手方视为左岸，右手方视为右岸；读图可知，水流向右岸冲刷，泥沙淤积于左岸，说明地转偏向力向右偏，故此河流位于北半球。故选B。第3题，如果此河是自东向西流向，面对河流下游，故右岸为北岸，左岸为南岸，由于北半球受地转偏向力向右的影响，河流右岸(北岸)冲刷较重，需要加固，左岸(南岸)发生堆积，不需要加固。故选D。

4．下面两图是两条大河河口示意图，因泥沙堆积小岛不断扩展，预测最终与小岛相连的河岸是(　　)

A．甲、丙　       B．甲、丁　       C．乙、丙　       D．乙、丁

解析：选D　根据图中纬度变化分析，左图中纬度向南增大，为南半球，左图河流受向左的地转偏向力影响，北侧河道流速快，南侧河道流速慢，泥沙易淤积，小岛最终与乙岸相连；右图纬度向北增大，为北半球，河流受向右的地转偏向力影响，东侧河道流速慢，泥沙易淤积，最终小岛和丁岸相连，D正确。故选D。

[体系构建]

[学以致用]

1．地球同步卫星是人类发射的一种卫星，它相对于地球静止于赤道上空。从地面上看，卫星保持不动，故也称静止卫星。在平常的计算中，我们认为这是匀速圆周运动，运转周期24小时，地球同步卫星距赤道的高度约为36 000 km，线速度的大小约为每秒3.08 km。

请思考：你能否说出地球同步卫星与赤道上的人们的角速度与线速度有何差异？从纬度位置看，发射地球同步卫星的发射基地选址时最好选择在什么地方？

提示：地球同步卫星与地球运动同步，因此其运动的角速度与地球相同，但由于其定点于赤道上空，故其线速度比赤道大。发射地球同步卫星的发射基地最好选择在纬度较低的赤道地区。

2．清朝的钱泳在《履园丛话·艺能·铜匠》中这样写道：测十二时者，古来惟有漏壶，而后世又作日晷、月晷，日晷用于日中，月晷用于夜中，然是日有风雨，则不可用矣。

请思考：古人用日晷、月晷测时是根据什么原理？有什么缺点？

提示：原理：根据昼夜交替的现象，1太阳日为24小时。缺点：阴雨天没有太阳、月亮，不能形成影子，无法测时。

3．2020年12月30日早上9时15分，随着一声汽笛长鸣，盐通高铁首趟发往上海的G8321次列车从盐城站1号站台平稳驶出，11时36分抵达上海虹桥站。这是苏北腹地首条时速350 km的高铁，正线全长约157 km。至此，江苏沿海大通道“缺失的重要一段”补齐，基本建成“三纵四横”高铁网，大大压缩了苏中、苏北地区与上海的时空距离。可以说，盐通高铁建成通车，标志着江苏沿海高铁通道全面贯通，是建设“轨道上的长三角”的重要成果。

请思考：从江苏盐城驶向上海的高铁哪一侧的铁轨磨损较严重？

提示：在北半球，自北向南运行的列车，受到向右的地转偏向力影响，西侧的铁轨更易受到磨损。