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考点三 地球的公转
一、地球公转的方向、轨道、速度与周期
1.地球运动的轨道与速度
图1
图2
图3
如上图所示，地球绕日公转的轨道是一个近圆椭圆，地球在1月初位于近日点附近，7月初位于远日点附近。公转速度在近日点附近快，在远日点附近慢。
易错点提示
1.应注意地球公转示意图中地轴倾斜方向与近、远日点的配置关系，如图2中所示配置是错误的。
2.冬、夏至日地球在轨道上的位置与近、远日点的位置不同。如图3所示，b、e分别为远、近日点，而c、f分别为夏、冬至日。
2.周期：1个回归年（365日5时48分46秒）
二、黄赤交角与太阳直射点的周年回归运动
1.黄赤交角及其影响
地球公转过程中有两个重要特点：
（1）地球总是斜着身子绕太阳公转的，地轴与公转轨道斜交成66.5°的倾角；
（2）地轴在宇宙空间的倾斜方向不因季节而变化，地轴的北端永远指向北极星附近。
以上两个特点引起了地球在绕日公转过程中太阳直射点的回归运动：
由于黄赤交角的存在，3月21日前后春分日，太阳直射赤道；6月22日前后夏至日，太阳直射北回归线；9月23日前后秋分日，太阳再次直射赤道；12月22日前后冬至日，太阳直射南回归线。由于太阳直射点这种位置的变化，引起了昼夜长短与正午太阳高度的变化，也从而产生了四季的变化，划分了五带。
2.黄赤交角与五带
黄赤交角的大小决定着太阳直射点的移动范围，即南北回归线之间的范围大小，也就决定着南北回归线和南北极圈的度数。
黄赤交角的度数等于南北回归线的度数；南北极圈的度数＝90°－黄赤交角。
理解黄赤交角的变化带来的影响，关键是理解几种数据间的关系。如图：
①黄赤交角＝回归线的度数；②黄赤交角与极圈度数互余；③黄赤交角＝晨昏线与地轴的最大夹角。
3.黄赤交角与季节变化
黄赤交角是形成地球上四季变化的根本原因。若是黄赤交角等于0，就没有太阳直射点的南北移动，也就没有正午太阳高度和昼夜长短的周年变化，也就不可能有四季的变化。
三、太阳直射点
在一天之中，太阳依次直射南北回归线间的某条纬线上的所有点。但在某个时刻，则只直射其中一点，该点地方时为正午12：00。
1.太阳直射点位置的求算：
（1）直射经度的求算：太阳直射点的经度在日照图上是平分昼半球的经线所在经度，即地方时为12：00的那条经线。
（2）直射纬度的求算：即δ的确定。可通过如下途径得到：
①特殊日期：依据太阳直射点的移动规律，可以确定特别日期太阳直射纬度。3月21日和9月23日前后太阳直射赤道，6月22日前后太阳直射北回归线，12月22日太阳直射南回归线。
②极昼极夜范围：等于90-δ。
2.太阳直射点的移动速度：
太阳直射点以一个回归年为周期，在南北回归线之间来回移动，故直射点大约每个月移动纬度为8°，每移动1°大约需要4天。
四、地球公转的地理意义
1.昼夜长短及其变化
（1）晨昏线：
昼半球和夜半球的分界线。其判断方法是：“东昼晨，西昼昏”
（2）昼夜长短，即昼与夜的比例关系（昼弧与夜弧比例），昼长 夜长=24小时：
（3）昼夜长短与日出日落时刻：
由于昼是以正午12：00点为中间，上午与下午对称于正午，则：日出时刻=12-昼长/2；日落时刻=12 昼长/2
（4）太阳直射点与昼夜长短变化：
①太阳直射点所在半球（该半球为夏半年）昼长夜短，并且越向高纬昼越长，极地附近出现极昼现象；另一半球相反。②太阳直射点向哪个半球方向移动，哪个半球的昼就越来越长，夜越来越短。
特别提示
①赤道终年昼夜平分；②春秋分日，全球昼夜平分；
2.正午太阳高度的变化
（1）纬度分布：从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
（2）季节变化：离太阳直射点越近，正午太阳高度越大，反之，越小。
对于最大值：在北回归线及其以北地区，夏至日（6月22日前后）正午太阳高度达到一年中的最大值；在南回归线及其以南地区，冬至日（12月22日前后）正午太阳高度达到一年中的最大值；在南北回归线之间地区，因有太阳直射现象，在直射时达最大值，且此最大值为90°。即：离太阳直射点越近，正午太阳高度越大，最近时达到最大。
对于最小值：北半球，冬至日（12月22日前后）正午太阳高度为一年中的最小值；南半球夏至日（6月22日前后）正午太阳高度为一年中的最大值。
误区警示
认为某地正午太阳高度最大时该地昼一定最长是错误的，因为这一结论不适用于南北回归线之间的地区。如20°N昼长最长的时间是6月22日，但其正午太阳高度最大时为太阳直射该地的时间。
（3）正午太阳高度的计算：
①运用计算公式：H＝90°-两地纬度差，即：H＝90°-（φ±δ）；②运用三角涵数：tanH =h/L
3.太阳方位与影子朝向及长短变化：
（1）日出、日落方位：日出、日落方位是站在晨线、昏线上看到的太阳所在方位。
太阳直射赤道时，全球日出正东，日落正西。
太阳直射北半球，全球日出东北，日落西北。
太阳直射南半球，全球日出东南，日落西南。
（2）正午太阳方位
正午太阳方位与太阳直射点的位置密切相关，在太阳直射点以北各地，正午太阳位于正南；在太阳直射点以南各地，正午太阳位于正北。
由于太阳直射点在南北回归线之间移动，则北回归线以北地区，正午太阳总是位于正南；南回归线以南地区，正午太阳总是位于正北；南北回归线之间地区，正午太阳有时位于正南，有时位于正北，直射时位于头顶。
（3）影子朝向及长短变化：影子朝向与太阳方位相反，太阳高度越大，影子越短。
4.对称现象：
（1）日出时间、日落时间关于当地正午（12：00）对称。
（2）在同一天中，φ°N的昼长等于φ°S的夜长；φ°N的夜长等于φ°S的昼长。
（3）关于夏至、冬至对称的两个日期，其昼长、夜长、日出时间、日落时间相等。
因为关于夏至或冬至对称的两个日期，其太阳直射点在同一条纬线上。见下图
（4）关于春分、秋分对称的A、B两天，则A昼长等于B夜长，A夜长等于B昼长。
因为关于春分或秋分对称的两个日期，其太阳直射点所在纬线关于赤道对称。见下图。
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