地轴不倾斜为什么不会有昼夜长短的变化

地轴不倾斜为什么不会有昼夜长短的变化

一、地球的自转运动 （一）自转及其方向地球自转是一种旋转运动，就是地球自身以地轴为轴心所作的旋转运动。自转方向，在北极上空看是反时针方向，在南极上空看是顺时针方向。

这样的旋转方向，根据日出于东的概念，称为向东运动，即地球自转方向是自西向东的。

（二）自转周期与自转速度地球约24小时自转一周360°，每小时转15°，这是地球自转角速度。

地球上的一切质点随地球自转作圆周运动就是自转线速度，它因纬度和海拔高度而不同。

由于纬线圈周长自赤道向两极逐渐减小，纬度愈高，圆圈周长愈短，自转线速度愈慢；反之愈快。

纬度相同，海拔高度愈高，自转线速度愈快，反之愈慢。 二、地球自转结果及其地理意义 （一）昼夜交替由于地球自转，产生昼夜交替现象。

昼半球与夜半球之间的界线，称为晨昏线。

地球向东自转，昼半球通过晨昏线进入夜半球，夜半球通过晨昏线进入昼半球。

昼夜交替，调节了地球表面大气温度，产生 气温的日变化；对生物界、农作物生长有利；为人类生产生活提供了自然周 期。

（二）水平运动物体产生偏向地球自西向东自转运动，使地球上的所有水平运动着的物体产生偏向。

在北半球，物体沿着前进方向的右侧偏；在南半球，物体沿着前进方向的左侧偏。

根据惯性原理，物体运动总是力图保持原来方向和速度。

如图所示，在北半球，当水平运动质点向北沿经线取a1b1方向前进，经过一段时间后，经线从s1转至s2位置。

沿经线运动的质点为保持其原来方向，必然取a2b2方向前进，此时在s2位置上来看，运动质点已离开经线方向而向右偏了。

同样道理，在北半球沿纬线运动的质点也沿着前进方向而向右偏。

在南半球向左偏。

地转偏向力大小主要与质点运动速度和纬度有关，即水平运动物体速度愈快、纬度愈高，地转偏向力愈大；反之，地转偏向力愈小。

在赤道上，纬度为0°，经线相互平行，所以水平运动物体不产生偏向。

在其他纬度都产生偏向。 由于地球自转产生偏向力，从而引起大气运动，大洋中的洋流，大陆上的河水流动等都产生偏向。

例如，北半球吹北风，受地转偏向力影响而向右偏，变为东北风。

这些变化，对地表热量与水分的交换、全球水热平衡等，都起着巨大的作用。

（三）为时间的确定提供了依据日月星辰每天东升西落，是地球自转引起的周期现象，为时间的正确表示提供了基本长度单位，这个单位称为“日” 或“天”。

太阳东升西落过程中，当其位于当地正南方或正北方①时刻称为中①在北半球北回归线以北地区，太阳位于观察者正南方时刻，南半球南回归线以南地区太阳位于观察者正北方时刻，就是中天时刻；南北回归线之间地区，视太阳直射在哪个半球而定。 天。

太阳连续两次通过某地（点）中天的时间间隔就是一天。有了中天时刻就可以用钟表来确定时间，即一天分为24小时，白天正午称上中天，定为12时；午夜12时称下中天，即24时或0时。

由于地球不停地向东自转，中天时刻因经度而不同，位置愈偏东，中天时刻愈早。

例如，当上海（东经121°）是中天时刻，日本东京（东经139°30′）中天时刻已过，太阳已在东京的偏西方向，而拉萨则尚未到达中天时刻，太阳在拉萨（东经91°）的偏东方向。

所以，经线圈又称为时圈。目前，世界上表示时刻的方法有以下三种：

1.地方时刻以本地中天时刻作为时刻标准，称为地方时刻。

优点是，适合本地使用，太阳位于本地正南方（或正北方）的时刻定为正午12时，但它只适合本地和经度相同的各地。地球在24小时内自转360°，每小时转15°，每4分钟转1°。这样，经度相差15°，地方时差1小时；经度相差1°，地方时差4分钟。例如当武汉（东经114°）地方时刻是正午12时，南京（东经118°）是12时16分，重庆（东经106°30′）是11时30分。旅行者从当地出发，向东或向西旅行，都要根据经度差相应地拨快或拨慢自己手表时针，所以使用地方时刻很不方便。 2.标准时根据经度相差15°时差1小时原理，将全世界划分24个时区，以每一时区中央经线的地方时刻作为该时区的时刻标准，称为标准时。 划分方法是：以0°经线作为中央经线的时区叫0时区，包括东经7°30′到西经7°30′的范围；以东经15°经线为中央经线，包括7°30′至22°30′的范围叫东1区，依次类推直到东12区。同样，以西经15°为中央经线的时区，包括西经7°30′至东经22°30′的范围叫西1区，依次类推直至西12区。两个相邻时区，标准时差1小时，并且由西向东递增，时区差数等于小时差数。由于东12区与西12区共同使用180°经线为中央经线，所以这两个时区是半时区，这两个相邻时区相差不是1小时，而是24小时，180°经线也就成为日界线。日界线是地球上新的一天的起点和终点。地球上日期的更替，都从这条线上开始。为了照顾180°经线附近一些地区和国家使用日期方便，日界线避免通过陆地，因此它不是一条直线，而有几处曲折。 详见图1－16。 3.世界时为适应科学技术发展需要，例如天文、气象、发射运载火箭试验等，需要有共同遵守的时刻标准，国际规定以0时区标准时刻为世界时标准。由于0时区中央经线即本初子午线，所以世界时又称格林尼治时。 我国采用的北京时，是以东八区中央经线（东经120°）中天时刻作为全国通用的标准时（北京位于东经116°，属于东八区）。 三、地球的公转运动 （一）公转及其方向地球绕太阳运动，称为公转运动。地球公转是按一定路线进行的，这路线叫轨道，所以公转运动又叫轨道运动。地球绕日轨道不是正圆，而是近似正圆的椭圆，太阳位于椭圆两个焦点之一，所以日地距离也有变化。根据地球绕太阳运行周期，每年1月初地球通过近日点，日地距离是14708万公里；7月初地球通过远日点。日地距离是15192万公里。日地平均距离大约是15000万公里。地球公转的方向与地球自转方向相同——自西向东的回转方向。 （二）公转周期与公转速度地球绕日轨道长度是94000万公里。走完 全程的时间是365.2422日或365日5时48分46秒，称为一个回归年。地球在轨道上的角速度大致每天向东推进1°。地球在轨道上的公转线速度，平均每小时108000公里，每分钟1800公里，每秒钟29.78公里（约等于30公里）。由于日地距离有变化，地球到太阳的连线称为向径。 根据开普勒①第二定律：向径在单位时间内扫过的面积必定相等。因此地球在近日点公转速度最快，每秒大约是30.3公里远日点公转速度最慢，每秒大约是29.3公里。 （三）黄赤交角概念宇宙本来没有中心，但是为了研究方便，假想以地球为中心，任意长为半径，得出“天球”概念。在这个天球上，把地球赤道面无限延长即为天赤道；把地球公转轨道面无限延长得出黄道面。由于黄道面与天赤道面二者不在同一个平面上，现在两者交角大约是23°26′，这就是黄赤交角。由于地轴垂直于地球赤道（也垂直于天赤道），所以地轴与轨道平面斜交，其交角是90°-23°26′=66°34′。地球绕轴自转的同时，以地轴与轨道平面始终保持66°。34′倾角作公转运动，即地轴与公转轨道面是倾斜的。 天赤道与黄道①这两个大圆相交的两点，分别称为春分点和秋分点，合称二分点；黄道与天球相交的两点，位于天赤道平面以北的那一点，叫夏至点，位于天赤道平面以南的那一点，叫冬至点。 四、公转结果及其地理意义 由于黄赤交角与地轴对轨道平面倾角的存在，地球在绕太阳运动过程中，产生以下结果，在地理上具有十分重要的意义。 （一）太阳直射点往返移动与正午太阳高度变化如前所说，地球表面是曲面，太阳光射达地表时，受到直射的只有一点。由于地球公转并有23°26′的黄赤交角，所以太阳直射点只在地球上的南北回归线之间，并以一年为周期南北往返移动：冬至（12月22日前后）这一天，太阳直射在地球上的南纬23°26′，冬至以后太阳直射点逐渐移向赤道，南纬23°26′是太阳直射南半球最南位置，所以南纬23°26′这条纬线称为南回归线；夏至（6月22日前后）这一天，太阳直射在地球上的北纬23°26′，夏至以后太阳直射点移向赤道，北纬23°26′是太阳直射北半球最北位置，所以北纬23°26′称北回归线；春分（3月21日前后）、秋分（9月23日前后），太阳直射在地球赤道上。地球上，只有南北回归线及其之间的纬度范围有太阳直射的机会。 太阳光线与当地地平交角最大时刻，称为正午太阳高度。太阳直射点纬度上的正午太阳高度是90°，随着地球公转，太阳直射点往返移动，正午太阳高度产生季节变化。 正午太阳高度大小，与纬度密切相关，是决定地表获得太阳热能多少和引起地球上的气候因纬度而不同的主要因素。 ①德国天文学家（1571—1630）。 ①太阳在天球上的视运动路径称为黄道，其所在平面与地球公转轨道面重合。 （二）昼夜长短有变化由于地轴与轨道面倾斜，地球绕太阳运动过程中，有一段时间地球北极朝向太阳，由于黄赤交角是23°26′，夏至日太阳直射在北回归线上时，晨昏线通过南北纬66°34′纬线圈，图1－18所示，北半球纬度愈高昼弧愈长，夜弧愈短，至北纬66°34′及其以北完全处于昼半球，称为极昼现象；南半球纬度愈高夜弧愈长，昼弧愈短，至南纬66°34′及其以南地区完全处于夜半球，称为极夜现象。另有一段时间，地球南极朝向太阳，冬至日太阳直射在南回归线上时，情况正好与前面所说夏至日相反。南北纬66°34′纬线因有极昼或极夜现象，所以分别称为南极圈与北极圈。随着地球公转，晨昏线分割地球状况有变化，南北半球昼弧与夜弧不断发生变化，所以白天与黑夜长短也相应发生变化。春、秋分日，太阳直射赤道，晨昏线通过地球两极，全球各地昼弧与夜弧等长，所以春秋分日全球各地昼夜等长（见图1－18）。由于黄道与天赤道相交于两点，在交点上二个平面重合，所以赤道上全年昼夜等长。 （三）四季的形成以北半球为例，从春分到夏至，正午太阳高度逐渐增大，日照时间逐日延长，地表接受太阳热能相应逐步增多，气温相应逐步升高，这就是夏季。从秋分到冬至，北半球正午太阳高度逐渐减小，日照时间逐日缩短，地表获得太阳热能日益减少，气温相应下降，这就是冬季。南半球相反。从夏季到冬季，又从冬季到夏季，是随着地球公转而逐步变化的，其间存在着过渡季节，这就是春秋两季，从而在地球上形成以一年为周期的四季交替。不过，地球上并非到处都有四季现象，如果不考虑其他因素的影响，地球上以中纬度地区四季变化最明显。这是由于中纬度地区正午太阳高度、昼夜长短变化既明显而又适中的缘故。 （四）五带的划分地球绕太阳运动，太阳直射点只是在南北回归线之间移动，并有两次直射机会，正午太阳高度只有在南北回归线及其之间有90°，所以南北回归线之间获得太阳热能最多，气温最高，形成热带；南北极圈至南北极，有极昼和极夜现象。极昼期间日照虽长，但太阳高度很低，热能损失多，气温仍然很低，形成两个寒带——南寒带、北寒带；介于热带与寒带之间，获得太阳热能多于寒带而少于热带，形成两个温带——南温带与北温带，从而在地球上形成五个气候带。但应说明，由于海陆分布、大气环流等因素的影响，地球上实际出现的气候带远比上面所讲的五带要复杂得