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專題 3 地球和宇宙科學(xué)領(lǐng)域
第 13 講 晝夜交替和四季變化
一、地球的自轉(zhuǎn)
（一）古人對晝夜現(xiàn)象的解釋
1、古代中國人認(rèn)為，太陽是住在東海上的一只三足金烏，于是就把金烏出來時(shí)看作白天，把金烏休息時(shí)看作夜晚。
2、“地心說”：地球是球體。地球處于宇宙中心，而且靜止不動。所有的日月星辰都繞著地球旋轉(zhuǎn)，這樣就形成了白天和夜晚。（古希臘天文學(xué)家托勒密）
3、“日心說”：地球是球形的。地球是運(yùn)動的，每 24 小時(shí)自轉(zhuǎn)一周。太陽是不動的，而且處于宇宙的中心，地球以及其他的行星都一起圍繞太陽做圓周運(yùn)動，晝夜的變化是地球自轉(zhuǎn)的結(jié)果。（波蘭天文學(xué)家哥白尼）
（二）地球的自轉(zhuǎn)（晝夜）
1、在地球上，被陽光照射到的地區(qū)是白天，沒有被陽光照射到的地區(qū)是夜晚；由夜晚逐漸過渡到白天的那段時(shí)間是清晨，由白天逐漸過渡到夜晚的那段時(shí)間是傍晚。
2、穿過地球南北極的軸叫作地軸。地軸是一根假想的軸，一端始終指向北極星附近。地球像陀螺一樣繞著地軸逆時(shí)針自轉(zhuǎn)，約 24 小時(shí)轉(zhuǎn)一圈。
3、地球的自轉(zhuǎn)方向是自西向東（逆時(shí)針），自轉(zhuǎn)周期為 24 小時(shí)（一天），因此地球的自轉(zhuǎn)形成了太陽東升西落、晝夜交替、各地迎來黎明的時(shí)間和順序不同等現(xiàn)象。地球圍繞地軸自轉(zhuǎn)，地軸傾斜并且北端指向北極星附近。
4、地球自轉(zhuǎn)的證明：法國物理學(xué)家傅科在刻度盤正上方懸掛一個(gè)單擺，使它擺動。隨著時(shí)間的流逝，刻度盤所指方向與單擺擺動的方向發(fā)生著“偏轉(zhuǎn)”，并且是沿順時(shí)針方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于擺具有保持?jǐn)[動方向不變的特點(diǎn)，因此證明了地球在自轉(zhuǎn)。
5、時(shí)區(qū)的劃分：
（1）經(jīng)線：將通過英國倫敦格林尼治天文臺的經(jīng)線，定為 0 度經(jīng)線。從 0 度經(jīng)線向東 180度屬東經(jīng)，向西 180 度屬西經(jīng)。
（2）人們以地球的經(jīng)線為標(biāo)準(zhǔn)，將地球分成 24 個(gè)時(shí)區(qū)。
（3）經(jīng)線每隔 15 度為一個(gè)時(shí)區(qū)，相鄰兩個(gè)時(shí)區(qū)的時(shí)間相差 1 小時(shí)。
（4）由于地球自轉(zhuǎn)的方向是自西向東，也就意味著越是東邊的時(shí)區(qū)，就越先迎來黎明。
（三）晝夜對動植物的影響
1、在自然界中，有些花和葉子白天張開，夜晚收攏；有些花和葉子夜晚張開，白天收攏。開花植物不僅有一定的花期，有的花還會在一天中的固定時(shí)間開放或閉合。200 多年前，瑞典生物學(xué)家林奈根據(jù)這一現(xiàn)象編排出一個(gè)富有情趣的“花鐘”。
2、有些動物白天活動，夜晚休息；有些動物白天休息，夜晚活動。
3、為什么有些植物白天開花，夜晚閉合？為什么有些動物白天活動，夜晚休息？這都是由生物體內(nèi)的生物鐘所控制的。
4、一天合理安排：
（1）早上 6：00-7：00 適合記憶性學(xué)習(xí)、工作。
（2）上午 10：00-11：00 工作、學(xué)習(xí)效率最高。
（3）中午 12：00 至下午 1：00 吃午餐、休息。
（4）下午 4：00-6：00 適合鍛煉。
（5）晚上 10：00 睡覺。
二、地球的公轉(zhuǎn)
1、每個(gè)地方，一年四季中的氣溫、降水、晝夜長短、太陽高度角的變化，都有一定的規(guī)律。
2、由于地軸傾斜，地球在圍繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，各地每天的正午太陽高度角各不相同。太陽高度角大時(shí)，單位面積接收到的太陽輻射就多，反之就少，因而形成了四季。
3、地球繞著太陽逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，就是地球的公轉(zhuǎn)，地球公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為一年。地球在公轉(zhuǎn)的同時(shí)還繞地軸自轉(zhuǎn)，地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為一天。
4、極晝和極夜是地球兩極地區(qū)奇特的自然現(xiàn)象。在一年中的某段時(shí)間，白天越來越長，直至太陽全天不落下，即全天 24 小時(shí)都是白天，這種現(xiàn)象叫作極晝；而在一年中的另一段時(shí)間，夜晚變得越來越長，直至太陽不再升起，即全天 24 小時(shí)都是夜晚，這種現(xiàn)象叫作極夜。南極地區(qū)和北極地區(qū)，極晝和極夜情況是相反的：當(dāng)北極地區(qū)出現(xiàn)極晝時(shí)，南極地區(qū)就出現(xiàn)極夜：反之也一樣。
5、陽光照射到地面，光線與地平面的夾角就是太陽高度角。用太陽高度角可以表示太陽的高度。
6、古代人早就注意到太陽的移動與陽光下物體影子的變化有關(guān)系，而且這種變化是有規(guī)律的，于是制造出了計(jì)時(shí)工具。這一類計(jì)時(shí)工具在西方被稱為太陽鐘，在中國被稱為日晷。

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