宇宙
宇宙是物质世界,是一切物质及其存在形式的总称。“宇”指空间,“宙”指时间。它在空间上无边无际,在时间上无始无终。组成宇宙的各种天体物质是客观存在的,并且相互联系、相互转化,处于不断地运动、变化和发展之中。宇宙是可以认识的,目前借助于各种天文仪器,人们已能探测到距地球约 100 亿光年的天体。随着科技的进步,人类对宇宙的认识将日益深入。
天体
宇宙间物质存在的形式。天体的数量浩如烟海,性质千差万别,按照它们的形态、质量、运动特点,大体分为恒星、行星、卫星、彗星、流星体和星云等自然天体。从地球发射到外层空间的人造卫星、宇宙飞船、航天飞机,称为人造天体。
天球
为研究天体位置和运动而引进的以观测者或地心为中心,以无穷大为半径的假想的圆球。由于天体之间的距离以及天体到地球的距离比观测者随地球移动的距离大得多,故看上去天体几乎距我们同样远,好像是镶嵌在同一大圆球的内表面上,宇宙间的每一个天体在天球上都有自己的投影。观测者可直接辨别天体的位置。
恒星
由炽热气体组成的能自己发光的球状或近似球状的天体。恒星都有巨大的质量和强大的吸引力,能在相互吸引的过程中使质量小的天体围绕它运动。恒星是宇宙间最基本的天体。夜空里的点点繁星,几乎都是恒星。恒星距地球十分遥远,在地球上看来,恒星之间的相对位置似乎是固定不变的,因此古代人称之为恒星,实际上恒星都在不停地运动和变化之中。
星云
由气体和尘埃物质组成,呈云雾状外表的天体。与恒星相比星云具有体积大、质量大、密度小的特点。它们存在于太阳系以外银河系以内,其形状不一,亮暗不等。
光年
指计量天体之间距离的一种单位。即光在一年之内在真空中所走过的距离。光速为 3 × 10 8 米/秒,一光年约等于 94605 亿千米。
天文单位
天文学上的一种距离单位, 1964 年国际天文学会定为 1 496 × 108 千米,它相当于太阳到地球的平均距离。
星座
为了便于识别恒星,人们将星空划分为若干区域,这些区域称为星座。每一星座均以其中的亮星为标志组成图形,其名称大都以古希腊神话中的英雄或动物来命名。人们据此来辨认星空中的星座。国际上规定,整个天球划分为 88 个星座。
天体系统
宇宙间的天体都在不停地运动并相互吸引和互相绕转。因而形成不同物质结构层次的天体系统。它实际上是宇宙中物质结构的一个层次,它有不同的级别,如地月系、太阳系、银河系、总星系等。
地月系
地球同它的天然卫星——月球所构成的天体系统,地球为地月系的中心天体。通常所说的月球绕地球公转,实际上是地球同月球相互绕着一个共同的质量中心的运动。这个中心在地球和月球质量中心的连线上,距地球质量中心约 4278 千米。地月系是最低一级的天体系统。
太阳系
指以太阳为中心,受万有引力支配而绕太阳运动的天体所构成的天体系统。包括:太阳和已知的九大行星、小行星、彗星、流星体、行星际物质以及绕行星运转的卫星等。太阳是太阳系的中心天体,其质量占太阳系总质量的 99 86% ,其他的天体都沿着各自的轨道绕太阳公转,它们之间相互联系有规律地运动着。
银河系
银河是由包括太阳在内的许许多多的恒星和形形色色的星云组成的一个庞大的恒星系统,因其投影在天球上的乳白色的光带——银河而得名。银河系由银核 ( 核球 ) 、银盘、旋臂和银晕等部分组成。银核是银河恒星密集的区域,离中心愈近,恒星愈密集。银核的质量约占银河系总质量的 5% 。银核外为银盘,呈圆盘状,它以轴对称的方式分布在银核的四周,自中心向边缘逐渐变薄。银盘的质量约占银河系总质量的 85% ~ 90% 。它的直径约 10 万光年,中心厚度约两万光年,边缘厚度约 1000 光年。从银盘两端伸出几条螺旋状的旋臂。整个银盘被笼罩在一个直径十几万光年的“雾球”中,这个雾球就是银晕。
河外星系
银河系以外的星系。与银河系一样,由几十亿乃至几千亿颗恒星和大量的星际气体与尘埃组成的庞大的天体系统,因其位于银河系以外,故名。又因其距离地球十分遥远,看起来呈云雾状,故又称“河外星云”。
总星系
目前人类观测所及的宇宙部分称为总星系。一般认为尺度约 200 亿光年,年龄为 200 亿年,它包括现代观测工具所能观测到的全部宇宙空间以及其中已被发现的大约 10 亿个星系。其范围只是无限宇宙中的一个有限部分。
太阳
为银河系中一颗普通的恒星。直径为 140 万千米,约为地球直径的 109 倍。体积相当于地球体积的 130 万倍。太阳的质量为 1 989 × 1033 克,为地球质量的 33 万倍。平均密度为 1 41 克 / 厘米3。
太阳是一个能发光发热的气体星球。其大气成分以氢和氦为主,还有一些较重的元素,按质量计,氢约占 71% ,氦占 27% ,其他元素占 2% 。据测量,太阳表面温度可达 6000K 。中心温度约 1500 万度, 3000 亿个大气压,在高温高压下,太阳内部的原子核运动速度极快,克服了原子核之间的电斥力而碰撞,使四个较轻的氢原子聚变成一个较重的氦原子,同时放出大量的热能,这就是核聚变反应。太阳质量十分巨大,氢含量又丰富,预计以氢为“大燃料”的热核反应可稳定 100 亿年的时间。
太阳是太阳系的中心天体,组成太阳系的九大行星及太阳系的其他天体都围绕它运动。太阳本身也在自转,并且带着太阳系所有成员环绕银心旋转。
太阳大气
太阳从中心到边缘依次分为:核反应区、辐射区、对流区和太阳大气几个层次。太阳大气是太阳分层结构的外部层次,它是由光球、色球、日冕三个层次构成的。
光球
光芒夺目的太阳表面称光球。位于太阳大气底层,厚约 500 千米,温度为 6000K 。光球的物质组成是一些处在电离状态下的气体,光球表面漫无次序地分布着光亮的、形状不规则的、长圆形的小斑点,形似米粒,在天文学上称作“米粒结构”。它是由光球下的气体对流所造成的,表示太阳表面温度不同的区域。米粒中心的温度比边缘至少高 100 ℃~ 300 ℃。平均寿命约 8 分钟,个别米粒的寿命长达 15 分钟。光球表面是太阳黑子、光斑、米粒组织等现象的活动舞台,这些现象时常发生。
色球
位于光球之上,日冕之下,是太阳大气的一个薄层。因其呈玫瑰色,故称色球或色球层。其平均厚度约 2000 千米,亮度仅为光球的千分之一。在令人目眩的光球作用下,人们看不见这层气体,只有在日全食时才能见到在日轮边缘有一条美丽的花边。色球层温度由底层的四五千摄氏度上升到顶部的几万度。
色球表面向外喷射出一种火焰状气体,叫日珥,它同色球上某些地区短时间内突然增亮而形成的耀斑,均称太阳活动,出现频率为 11 年。
日冕
太阳大气的最外层,它是一层稀薄的、完全电离的气体。其物质十分稀薄,非常暗弱,只有在日全食时才能完全看到它,呈白色或淡黄色。日冕的范围很大,厚度可达几个太阳半径或更厚。其形状和大小与太阳黑子关系密切,当太阳黑子极盛时,日冕呈圆形,黑子极衰时,日冕呈不对称形状,在太阳两极处缩短,赤道处突出。日冕的温度高达 100 万度,并且随高度的增加而递增。高温使物质成为高能带电粒子向外运动,日冕是太阳风和射电爆发的源地。
太阳活动
出现在太阳大气各层次的物理现象和物理过程的总称。主要指光球层上的太阳黑子、光斑,色球上的耀斑、日珥,以及日冕层的太阳风等活动。这些活动时强时弱,高潮和低潮迭起。活动强烈时的太阳,称为扰动太阳;活动微弱时的太阳,称做宁静太阳。太阳活动即指前者。太阳活动的明显标志是太阳黑子和耀斑。
太阳黑子
是太阳光球表面呈现较为黑暗的暂时性扰动区域,表现为光球上的黑色斑点,故名太阳黑子,简称黑子。它是扰动太阳最为明显的标志之一。黑子区的温度低于光球表面温度 1000 ~ 1500K ,因而显得黑暗一些。
黑子在光球表面分布不均,主要出现在太阳赤道南北纬 30 °以内,其他区域少见。黑子区磁场极强。黑子多成群成对出现,它的存在时间平均为三个月,少则一天即逝,多则长达一年之久。黑子大小也有差别,大的直径达 10 万千米,小的直径只有几千米,很难发现。由于地球自转,引起黑子在光球表面不断移动。黑子的多少,平均 11 年为一个变化周期,这也是太阳活动的周期。黑子活动对地球影响很大。
耀斑
是色球层上空突然发亮并迅速增强的现象,又称色球爆发。这种爆发十分猛烈,为各种太阳活动中最为剧烈的现象。一次爆发,时间很短,由数分钟到几小时。但其释放能量巨大,最大可达 1025 焦耳,其大小相当百万吨级氢弹威力的 100 亿倍 ! 耀斑的产生同磁场变化有关,它多出现在黑子区上空,并有同一兴衰过程,活动周期为 11 年。耀斑能使太阳辐射出的粒子流和各种射线迅速增强。当它们到达地球时,会引起磁暴、极光、无线电短波通讯中断等现象。故称耀斑为太阳活动主要标志。
日珥
是色球层表面向日冕喷射出的绯红色的火焰状气体。又称红焰。日珥物质从色球层抛出后,在很短时间内迅速上升达 80 万千米的高空,然后又跌落下来。其主要成分为氢,密度高于周围的日冕,但温度稍低。日珥是太阳活动的重要标志之一,它的多少与太阳黑子相同,也有一个平均为 11 年的周期。日全食时可以看到它,平时使用仪器也能观察到。
太阳风
日冕温度高达 100 万度以上,又距太阳表面较远,受到的引力较小,高温发出的大量高能带电粒子流不断地飞逸到行星际空间,称之为太阳风。这样,整个太阳系都在太阳风的劲吹下。在地球轨道附近,太阳风的速度每秒达 450 千米。黑子等太阳活动频繁时,太阳风的强度和速度也相应地加大。在太阳风的影响下,还产生“磁暴”等现象。
磁暴
地球磁场的强烈扰动叫磁暴。平均每年可发生十次左右,一般发生在太阳活动较为强烈的时候。当磁暴发生时,朝向太阳一侧的地球磁层顶部,由于太阳风磁场和地球磁场相作用,使地球磁场的磁层顶由通常距地心 8 ~ 11 个地球半径被压缩到距地心只有 5 ~ 7 个地球半径。在地球的背日面,地球磁场的磁力线都向后弯曲,并在背向太阳的方向延伸形成磁尾。此外,在磁暴发生时,高纬度地区常伴有极光现象;无线电通讯也将受到严重干扰。
极光
指出现在高纬度地区上空大气中的一种彩色发光现象。一般呈带状、弧状、幕状或放射状。这些形状有时比较稳定,有时会连续地变化。极光的出现与太阳活动有关。太阳耀斑产生的高能带电粒子流在地球磁场的作用下,基本上沿着地磁场的磁力线向地磁场的两极地区运动,并冲击南北两极地区上空的大气,使地球高层大气分子或原子激发或电离而产生极光。极光离地面 100 千米~ 300 千米,极大发光处的高度为 110 千米。一般纬度愈高,看到极光的机会愈多。
行星
在椭圆轨道上环绕恒星旋转的主要天体。行星的名称是相对于恒星而定的,即在星空中移动位置的星,故称之为行星。行星一般不发光,常反射太阳光而显得明亮。太阳系有九大行星,按照离太阳由近到远的顺序依次为:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除太阳系外,邻近的恒星,也可能有行星存在。太阳系的九大行星根据它们的质量、大小、化学组成等特征,可分为三类:①类地行星;②巨行星;③远日行星。另外,根据行星在地球轨道的内外,又可分为内行星和外行星。
小行星
太阳系中沿着椭圆形轨道围绕太阳运转的小天体,叫小行星。多数小行星处在火星和木星的轨道之间,数量非常大,形成一个小行星带。也有少数小行星进入火星和金星的轨道之内,有的还进入了水星的轨道。
小行星的特点是体积小,目前已发现的最大的小行星——谷神星,直径仅 760 千米;最小的行星直径仅几十米。
现已发现并确定编号的小行星有近 3000 个,已发现但尚未编号的就更多。
一般认为小行星是大行星破裂而成,形状各异,有的近似球体,有的很不规则。
水星
太阳系九大行星之一,是离太阳最近的大行星。与太阳的平均距离约 5790 万千米。水星绕太阳运转的公转周期约为 88 天。自转周期是公转周期的 2/3 ,约为 59 天。水星是太阳系中较小的一颗行星,比冥王星稍大,其直径为 4880 千米,质量约为地球的 1/20 ,它的表层是由较轻的硅酸盐岩石所组成。地表崎岖不平,环形山星罗棋布。水星上没有水和大气,白天表面温度可达 427 ℃,夜间剧降到 -173 ℃,昼夜温差可达 600 ℃。故缺乏生命存在所必需的基本条件。
金星
太阳系九大行星之一。我国古代称之为太白,黎明前在东方出现时称启明星,日落后在西方天空出现时叫长庚星。
金星直径比地球小 5% ,质量是地球的 0 815 倍,略小于地球。它的自转周期为 243 天,公转周期为 224 7 天,由于自转和公转反向,在金星上看太阳是西升东落。
金星表面和水星相似,有丘陵、高原、平原等类型,其中平原约占 60% 。绝大部分表面覆盖着玄武岩。
金星大气稠密,大气主要成分为二氧化碳,约占 97% 以上。由于二氧化碳产生的温室效应,表面温度高达 465 ℃~ 485 ℃。而且基本上没有地区、季节和昼夜的差别,因此,金星上没有生命。
火星
火星是最靠近地球轨道的一颗行星。中国古代称“荧惑”,它以火红的颜色引人注目。
火星直径为 6790 千米,相当于地球的一半,质量只有地球的九分之一强,它有两颗卫星。其自转周期为 24 小时 37 分 23 秒,公转周期约为 687 天。火星上有同地球相似的昼夜和四季变化。
火星表面最引人注目的是,在两极地区有由二氧化碳干冰和水冰组成的极冠,其大小随季节发生着变化。火星上还有环形山、火山、峡谷、河床等地理特征。
火星有一层稀薄的大气层,其主要成分是二氧化碳。火星表面温度,正午时火星赤道接近 28 ℃,夜间降到 -100 ℃以下。火星是一个极其荒凉的世界,那里没有液态水,大气极其稀薄,非常寒冷。火星表面没有存在生命的可能性。
木星
太阳系最大行星。中国古代称为岁星。
木星的直径是 142800 千米,相当于地球的 11 倍,质量是地球的 318 倍,它有 16 个卫星围绕它旋转,其中有 3 个卫星比月亮大。木星自转周期为 9 小时 50 分 30 秒。公转周期为 11 8 年。
木星是没有固体表面的气体星球,它有浓密的大气,主要成分是氢和氦,还有氨气、甲烷等。木星表面温度比地球表面低得多,为 -150 ℃。木星与其他行星区别的标志是有明暗不一的云带。亮带是浅色云,高度大,是暖气流上升形成的带,暗带高度低,是较冷气团下降形成的。最突出的是大红斑,已有 300 多年,它是一个巨大的风暴,其强度比地球上最大的台风还要大。
木星有光环,光环宽数千千米,厚约数十千米。
土星
太阳系九大行星之一,是距太阳第六个远的行星。我国古代称“填星”或“镇星”。
土星直径为 12 万千米,体积是地球的 745 倍,质量是地球的 95 倍。土星公转周期为 29 46 年。自转速度很快,在赤道地区自转周期为 10 小时 14 分,从赤道向两极自转周期随纬度增加而增加,说明土星同木星一样,也没有固体表面。
土星的大气类似木星。只因温度更低 (-180 ℃ ) ,有许多氨气已结晶成液态氨,故土星大气中气态甲烷的含量较多,而氨气的含量较少。
土星周围有一个美丽的光环,光环由三个主环和两个暗环组成。光环是由细小的冰屑和带冰壳的微粒组成。
土星有 23 个卫星,有的远、有的近,都在光环之外绕土星旋转。
天王星
太阳系九大行星之一,其主要特点是自转轴的倾斜度特别大,它的自转轴与其轨道的垂线竟倾斜到 98 °。使它的四季、昼夜同地球上的大不相同。
天王星直径为 51800 千米,质量是地球的 14 倍,它有 5 个卫星。天王星公转周期为 84 01 年。它的自转方向和金星一样,由东向西。自转一周历时 24 小时。
天王星的内部结构与外部情况与土星、木星类似,表面有浓密的大气,主要成分是氢和氦,其次为甲烷、氨等,也有一个光环。
海王星
太阳系九大行星之一。是距太阳第八个远的行星。
海王星直径为 49500 千米,质量为地球的 17 22 倍。它有 8 个卫星,其中“海卫 1 ”为逆行。海王星公转周期为 164 8 年,自转周期为 24 小时左右。
海王星表面温度为 -237 ℃,大气中含有甲烷比率最高,并含微量的氧。最近发现也有光环。
冥王星
太阳系九大行星之一。是距太阳最远的行星。其在九大行星中质量最小、半径最短。赤道半径为 1350 千米。质量仅为地球的 0 24% ,甚至比月球的质量还小。冥王星公转周期为 248 6 年,自转周期为 6 天 9 小时 17 分 49 秒。
冥王星的表面温度在 -240 ℃以下,绝大部分物质已成固体或液体,只有氢、氦、氖还可是气态,故大气极为稀薄。
冥王星有一颗卫星,该卫星的公转周期与冥王星的自转周期相同,是太阳系中惟一的天然同步卫星。
卫星
围绕行星运动的天体叫卫星。一般指天然卫星。本身不发光,靠反射恒星的光辉而发亮。除月球以外,其他卫星的反射光都很微弱,一般肉眼难以看到。目前太阳系中,除水星和金星外,其他行星都有卫星。据统计九大行星的卫星共有 64 颗,其中土星的卫星最多,约有 23 个,木星的卫星也多达 16 颗。
月球
地球惟一的天然卫星。与地球平均距离 384400 千米。本身不发光,靠反射太阳光而发亮。月球直径 3476 千米,为地球的 1/4 ,质量为地球的 1/81 ,体积为地球的 1/49 ,重力加速度为地球的 1/6 。月球的自转周期和绕地球公转周期一样,都为 27 3 天。故月球总是以正面对着地球,而背面永远不能被人直接看到。
月球表面没有大气层,没有水,也没有各种天气的变化,月面上昼夜温差很大,白天温度可达 127 ℃,夜晚可达 -183 ℃。月球表面的明亮部分,是月面上的山脉、高原;黑暗部分是广阔的平原和低地,曾被人误认为海,取名“风暴海”、“雨海”、“云海”等。此外,月球表面上分布最广的是环形山,总数约三万余个。
月球内部和地球相似,呈圈层结构,分为月核、月幔和月壳三部分。
彗星
环绕太阳运行或行经太阳附近的云雾状天体。它有一个既小又亮的彗核,核的四周是较暗的呈云雾状的彗发,彗发与彗核组成彗头。由彗头向外延伸的部分称为彗尾。彗尾形如扫帚,因此彗星也叫“扫帚星”。
彗星由陨石物质和冰状物质组成。当彗星逐渐接近太阳时,这些物质在太阳辐射和太阳风的作用下,在彗星的背日一侧,形成一条很长的彗尾。彗尾离彗头愈远就愈宽,亮度愈弱。当彗星远离太阳的时候,它是一个朦胧的圆点。彗星运行轨道有三种形状,即椭圆、抛物线和双曲线。其中椭圆轨道彗星称周期彗星。抛物线和双曲线轨道彗星称非周期彗星,它们绕过太阳就一去不复返了。
目前人们发现绕太阳运行的彗星有 1600 多颗。
哈雷彗星
英国天文学家、数学家哈雷发现:在 1531 年、 1607 年和 1682 年出现的三颗大彗星,具有十分相似的轨道,故推断这是同一彗星,每隔 75-76 年回归一次,他预言这颗彗星将于 1758 年底或 1759 年初再度回归。结果,这颗彗星果然如期而至。后来,人们便称这颗卫星为“哈雷彗星”。
哈雷彗星的公转周期为 76 年,近日距为 8800 万千米,远日距为 53 亿千米。其原始质量估计小于 1 万亿吨,每公转一周质量减少约 20 亿吨。预计 2062 年哈雷彗星将再次出现。
流星体
在太阳系,特别在地球轨道附近,存在着许许多多绕日运转的细小天体,叫流星体。当流星体进入地球大气层时,由于高速与大气摩擦而发光发热,成为曳光的流星。
陨星
质量大的流星体,在地球大气圈中未被烧尽而降落到地面的整块或残片,称为陨星。根据其物质组成,可以分为陨石和陨铁。
类地行星
亦称“内行星”。太阳系中以地球为典型代表的一类行星。包括水星、金星、地球和火星。它们距离太阳近,表面有较高的温度,体积和质量都小,有较大的平均密度,中心主要由铁、镍等重物质组成,都有固体表面,卫星很少或没有,自转较慢。
巨行星
包括木星和土星。它们的质量和体积远大于太阳系的其他行星。它们离太阳比类地行星远,质量和体积都很大,平均密度小,表面温度低,主要由氢、氦、氖等物质组成,卫星数目多,自转较快,并有光环。
远日行星
包括天王星、海王星和冥王星,其体积较巨行星为小。因其离太阳远,表面温度最低,都在 -200 ℃以下,平均密度介于类地行星与巨行星之间,表面气体以氢和甲烷为主。远日行星都有卫星,天王星还有光环。
九大行星运动特征
九大行星绕日公转有共面性 ( 九大行星绕日公转的轨道面几乎在同一平面上 ) 、同向性 ( 它们公转方向与地球公转方向一致 ) 、近圆性 ( 它们的公转轨道接近圆 ) 。
日食
太阳的光辉被月影 ( 月盘 ) 所遮,这种现象称日食。如果月球运行到地球和太阳之间,日月地三者恰好或近于形成一条直线,则月影就会投向地球,在月影扫过的地面将会发生日食。月影分本影、伪本影和半影三部分。因观测者所在影区不同,其所见到的掩食的情况也不同,可分为日全食 ( 太阳圆面全部被月球所遮掩 ) 、日偏食 ( 太阳圆面局部被月球遮掩 ) 、日环食 ( 太阳圆面的中央被月球所掩遮,但四周依然放光的现象 ) 三种。日食一般发生在农历初 ( 朔 ) 时。
月相
指在地球上看到月球盈亏的各种形状。月球本身不发光,只能反射太阳光,故其始终为对着太阳的半个月球亮,背着太阳的半个月球暗。由于月、地、日三者的相对位置在不断地变化,所以在地球上看月球被日光照射的部分便有增加或减少的现象,造成月球周期性的圆缺盈亏变化。月相的变化周期为 29 53 日。
月食
当地球运行到太阳和月球之间,三者几乎成一直线时,地球的影子投到月球上,使月球失去光亮,这种现象叫做月食。
月食分为月全食和月偏食两种。前者月球完全被地球的影子遮盖,后者月球只被地球的影子遮蔽一部分。
上中天
天体每天经过观测者的子午圈平面两次,离天顶较近的一次叫上中天。
恒星日
地球自转的周期。即以天空中某一恒星为参照物,当这一恒星连续两次经过上中天的时间间隔。在一个恒星日内,地球自转 360 °,为 23 小时 56 分 4 秒。恒星日是地球自转的真正周期。
太阳日
以太阳为参照点所度量的地球自转周期,即昼夜交替的周期,即一昼夜。
太阳日为太阳连续两次经过上中天的时间间隔,长 24 小时,比恒星日多 3 分 56 秒,因地球在自西向东自转的同时,还在公转轨道上自西向东运行 59 ′所致。地球自转 59 ′正好需要 3 分 56 秒。故太阳日比恒星日多 3 分 56 秒。
地球自转角速度
地球自转的角速度大约是每小时 15 °,每 4 分钟 1 °。因地球的每一个纬线圈都为 360 °,被 24 小时来除,每小时转动 15 °。由于地球表面是固体,除南北两极点外,任何地点的自转角速度都相同。
地球自转线速度
地球自转的线速度,因各地纬度的不同而有差异。由于纬线圈的周长自赤道向两极逐渐减小。赤道处纬线圈最长,自转线速度最快,每小时旋转 1670 千米;到南北纬 60 °,纬线圈周长缩小,地球自转线速度约减小为赤道处的一半。到南北两极点,则无线速度。
地转偏向力
地球自转产生的使地球上水平运动的物体方向发生偏转的力。只有当物体相对于地面有运动时才产生,若物体静止则不受其影响。地转偏向力的方向同物体运动的方向相垂直。但地转偏向力只改变物体运动方向,不改变物体运动的速度。
地转偏向力在北半球使运动物体向其运动方向之右偏转;在南半球使运动物体向其运动方向之左偏转。随纬度增大地转偏向力增大,极地最大,赤道上无偏向。
地方时
地球自西向东不停地自转,不同经度的地方,时刻便不相同,这种因经度不同而造成的不同时刻叫做地方时。经度相差一度,地方时相差 4 分钟。地方时的计算公式为:所求地方时=已知地方时±经度差× 4 分钟 ( 自西向东求用加法,自东向西求用减法 ) 。例如:我国最东端 135 ° E 和最西端 73 ° E 的地方时大约相差 4 小时零 8 分。
时区
为了统一时间标准,国际上规定按经度将全球划分为 24 个时区。时区划分以本初子午线为标准 ( 即以 0 °经线为中央经线 ) ,东经 7 5 °和西经 7 5 °间的范围为中时区或零时区;从零时区的边界分别向东、向西,每隔经度 15 °划一时区,东、西各划分为 12 个时区,东十二区和西十二区各占 7 5 °,合为一个时区;全球共 24 个时区,各时区都以本时区的中央经线的地方时为本区的区时,各时区中央经线分别为 0 °,东、西经 15 °、 30 °、 45 °、……东十二区和西十二区都以 180 °经线为中央经线。相邻两时区的区时相差 1 小时。时区界线原则上按地理经线划分。但在具体实施中,各国往往依据自己的政区界线或自然界线来确定。
区时
为了避免地方时给人们使用上带来的不便,人们采用以时区为单位的标准时间制度。即将全球划分为 24 个时区,各时区均以其中央经线的地方时为本区的区时。区时又称“标准时”。
标准时
见“区时”。
北京时间
我国幅员辽阔,东西跨 5 个时区。计时多有不便。为了全国计时方便,而采用北京所在的东八区 ( 中央经线为 120 ° E) ,亦即东经 120 °的地方时作为全国的共同时间,即北京时间。
乌鲁木齐时间
新疆地区为了计时方便,采用东六区的区时,即东经 90 °的地方时,称为乌鲁木齐时间。
格林尼治时间
以英国格林尼治天文台旧址所在地的本初子午线为标准经线的中央时区时间,称为格林尼治时间。
地轴
通过地心连接南北两极的假想轴线,称为地轴。地球围绕地轴旋转。地轴与赤道平面垂直,与地球公转轨道平面相交成 66 ° 34 ′的夹角。
地心
地球的球心。若把地球看作质量均匀的正球体,则地心就是地轴的中点,并位于地球赤道平面的中心。
南极
一般指地球南极。地轴与地球表面相交的南端点,即地球上的最南点,位于南极洲上,其纬度为南纬 90 °。
北极
一般指地球北极。地轴与地球表面相交的北端点,即地球上的最北点,位于北冰洋中,其纬度为北纬 90 °。
地理坐标
用经纬度表示地面点位置的球面坐标,用以确定地球上或地图上某一点的位置。同一地点的经度和纬度值称为该地点的地理坐标。
赤道
地面上距南、北两极各为 90 °的大圆。由通过地心垂直于地轴的平面与地球表面相交而成。赤道长约 40075 千米,是地球上最大的纬线圈,也是纬度的起算点。
赤道将地球分为南、北两半球。
经线
地球上连接南、北两极假想的半圆弧线叫经线,也叫子午线。两条正相对的经线,构成一个经线圈。所有经线圈组成的平面通过地心把地球平分成两个半球。经线指示所在地的南、北方向。所有经线互不平行,但长度大致相等。
经度
它是以度、分、秒表示地球表面某一点所在经线的位置的数值。某一点的经度,就是它所在经线平面与本初子午线平面的夹角度数。本初子午线是国际上规定的经过英国伦敦格林尼治天文台原址的一条经线,将其定为 0 °经线。在本初子午线以东称东经,以西称西经,自本初子午线起算,各为 180 °。东经习惯上用“ E ”作代号,西经习惯上用“ W ”作代号。东经 180 °和西经 180 °的经线实际上是同一经线,称 180 °经线,它同 0 °经线组成一个经线圈。
东、西半球
地球表面以西经 20 °和东经 160 °所组成的经线圈为界,将地球平分为东、西两个半球。从西经 20 °往东经过 0 °经线到东经 160 °的半球称为东半球。从西经 20 °向西经过 180 °经线到东经 160 °的半球称为西半球。这样划分的原因是为了使分界线基本上在大洋上通过,避免将欧洲、非洲的一些国家被分割在东、西两个半球上。
纬线
地球上平行于赤道的假想圆圈叫纬线。纬线互相平行,但大小不等,赤道是最大的纬线圈,越往两极纬线圈越小,到两极已缩小为点了。它指示当地的东、西方向,并与所有的经线相垂直。
纬度
地球上某地的纬度是指地球表面上的该点到地心的连线同地球赤道平面的夹角。纬度自赤道向两极量算,将赤道定为 0 °,向南、北两极各分为 90 ° ( 在度以下又有分和秒的计量 ) 。北极是北纬 90 °,南极是南纬 90 °,由赤道向北为北纬,通常用“ N ”作代号;赤道向南为南纬,通常用“ S ”作代号。习惯上把 0 °~ 30 °称为低纬;把 30 °~ 60 °称为中纬;把 60 °~ 90 °称为高纬。每一纬度的距离均相等,约为 111 千米。
南半球
地球赤道将地球分为两个半球,赤道以南称为南半球。在南半球中,海洋面积占 80 9% ,陆地面积占 19 1% 。
北半球
赤道以北的半球称为北半球。在北半球中,海洋面积占 60 7% ,陆地占 39 3% 。
回归线
南、北纬 23 ° 26 ′是地球上太阳能够直射的最南和最北界线,太阳直射点总是在这两条纬线之间往返移动。似乎太阳直射点一遇到这两条纬线立即回归,故名。回归线还是地球上热带与南、北温带的分界。
极圈
地球上南、北纬 66 ° 34 ′的纬线称极圈。在北半球的叫北极圈,南半球的叫南极圈。极圈以内地区,太阳终年斜射,而且有一段时期根本受不到太阳的照射,因而得到的太阳光热较少,是地球上的寒带。极圈既是寒带与温带的分界线,还是有无极昼、极夜的最北、最南界。从极圈开始,纬度越高,极昼、极夜的时间越长。
经纬网
在地球仪或地图上,由经线和纬线互相交织成的网称为经纬网。用来表示地球表面上各地点、各地区和各种地理现象所在的地理位置,还可知道一地与另一地的相互位置关系。
地球公转
地球的绕日运动。地球公转方向自西向东,公转轨道为一椭圆,轨道长约 9 4 亿千米,轨道扁心率为 0 0167 。太阳位于椭圆轨道的一个焦点处。
公转周期为 365 天 5 小时 48 分 46 秒。一年转 360 °,大约每日向东推进 1 °,这是地球公转平均角速度,公转线速度平均为 30 千米/秒。近日点的线速度较快,远日点的线速度较慢。
地球公转的地理意义:使地球上有了四季更替,各地正午的太阳高度和昼夜长短随季节而有规律地变化。
回归年
地球绕太阳公转一周,走完轨道全程所需的时间,也就是太阳中心在黄道上连续两次经过春分点 ( 或秋分点,冬至点和夏至点 ) 的时间间隔,所需时间约为 365 日 5 小时 48 分 46 秒。在一回归年期间,恰好太阳两次直射北回归线 ( 或南回归线 ) ,故取名回归年。
全球各地昼夜的长短、正午太阳高度的季节变化,都是以回归年为周期,我国的二十四节气的划分,也是以回归年为依据。
近日点
行星绕日公转轨道上距太阳最近的一点。地球轨道的近日点距太阳约 14710 万千米,地球在每年 1 月初经过近日点。地球在近日点受太阳引力大,运动速度较快。
远日点
行星绕日公转轨道上距太阳最远的一点。地球轨道的远日点距太阳约 15210 万千米,地球在每年 7 月初经过远日点。地球在远日点受太阳引力小,运行速度较慢。
赤道平面
狭义的赤道平面是指赤道与地球中心的平面。地球的赤道平面无限扩大与天球相交割的大圆,称天赤道。天赤道与地心的平面是广义的天赤道平面。
黄道平面
地球绕太阳公转的轨道平面称黄道平面。
黄赤交角
黄道平面与天赤道平面的交角叫黄赤交角。目前其角度为 23 ° 26 ′。黄赤交角不是固定的。其周期变化在 22 °与 24 5 °之间。当前黄赤交角每世纪减小 47 ″左右,大约持续 15000 年左右转为增大。由于黄赤交角的存在,使太阳直射点往返于南、北回归线之间,并产生正午太阳高度和昼夜长短的变化,从而产生了地球上的四季和五带。
昼夜长短
指昼夜交替的时间间隔。昼夜长短,除赤道外,全球各地均不相等。由于地球自转时还在公转,地轴与公转轨道面有 66 ° 34 ′的交角,说明地轴是倾斜地绕太阳公转,而且倾斜的方向不变,始终指向北极星。于是就产生了太阳直射点在南、北回归线之间往复运动,导致不同纬度 ( 除赤道 ) ,在不同季节里 ( 除春、秋分日 ) ,昼弧和夜弧大小的变化,最终引起昼夜长短变化。晨昏圈无论任何季节,都平分赤道,因而赤道全年昼夜等长。其他各纬线圈,除春分、秋分日外,昼弧和夜弧均不等长,故有昼夜长短的变化。
正午太阳高度
正午太阳光线与地平面的交角。对一个地点来说,正午太阳高度是变化的。由于地球公转与黄赤交角的存在,引发太阳直射点的南、北移动。在太阳直射点上,太阳高度是 90 °;在晨昏线上,高度是 0 °。正午太阳高度的大小随纬度和时间的不同而有规律地变化。在同一纬度,正午太阳高度角随季节而变化。如北京 ( 约北纬 40 ° ) ,夏至日达最大值,冬至日达最小值,春分、秋分日适中。在同一季节,正午太阳高度角则随纬度而变化。二分日,赤道最高,由赤道向两极递减;冬至日,南回归线上达最大值,以南回归线向南、北递减;夏至日,北回归线达最大值,从北回归线向南、北递减。总的趋势:从赤道向两极,正午太阳高度角逐渐变小。这是引起全球气温从赤道向两极逐渐降低的根本原因。
四季更替
四季是个半球性现象,南北半球季节相反,全球没有统一的季节。四季只是在温带才有鲜明的春、夏、秋、冬的变化。
从天文现象看,夏季是一年内的昼最长、太阳最高的季节;冬季相反。春秋两季为冬夏两季的过渡季节。这种变化以中纬最明显。
我国古代以立春、立夏、立秋、立冬分别为春、夏、秋、冬的开始;欧美则以春分、夏至、秋分、冬至为各季的开始。在北半球,一、七月分别为一年中最冷和最热月,近代常以这两个月分别作为冬、夏的中间月份,以 3 ~ 5 月为春, 6 ~ 8 月为夏, 9 ~ 11 月为秋, 12 ~ 2 月为冬。
二十四节气
十二个节气和十二个中气的总称。节气是四季的深化和发展。节气就是将黄道一周 (360 ° ) 划分为 24 段,每段大约 15 °,作为一个节气,合成二十四个节气。每个月有两个节气,在月初的称节气;在月中的叫中气。因地球公转速度不等,故两个节气之间的日数也不等。冬至前后,节气较短为 14 日多,夏至日前后,节气较长为 16 日多。为便于记忆,人们编出了二十四节气歌诀:“春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连,秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒,上半年来六廿一,下半年来八廿三。”它对记忆二十四节气的名称、顺序和日期,都有重要作用。
春分
太阳每年两次直射赤道,或者说太阳在天球上一年两次经过天赤道的日期,合称“二分”,以昼夜等长为其特征。出现在仲春季节的叫“春分”。北半球的春分大约为 3 月 21 日前后,南半球的春分大约为 9 月 23 日前后。人们通常讲的春分是指北半球的春分。春分为我国二十四节气之一。春分过后,北半球昼渐长夜渐短。
夏至
太阳每年分别直射南、北回归线各一次的日期,合称至日。出现在仲夏季节的称夏至。北半球夏至日约为 6 月 22 日前后,南半球的夏至日约为 12 月 22 日前后。我们通常讲的夏至是指北半球的夏至。夏至日是我国二十四节气之一。夏至日以白昼最长,黑夜最短为其特点。
秋分
太阳每年两次直射赤道,或者说太阳在天球上一年两次经过天赤道的日期。合称“二分”,以昼夜等长为其特征。出现在仲秋季节的叫秋分。北半球的秋分日大约在 9 月 23 日前后,南半球的秋分日是 3 月 21 日前后。人们通常所说的秋分是指北半球的秋分。秋分为我国二十四节气之一。自秋分过后,北半球昼渐短夜渐长。
冬至
太阳每年分别有一次直射南、北回归线的日期,合称至日。北半球夏至日大约在每年的 6 月 22 日前后,冬至日大约在每年的 12 月 22 日前后。人们通常所说的冬至日是指北半球的冬至日。冬至日是我国二十四节气之一。冬至日这一天是北半球白昼最短、黑夜最长的一天。
地球上的五带
由于地球公转,产生了正午太阳高度变化和昼夜长短的季节变化,使地球表面各地接受太阳热能的多少不同。根据地球表面冷热差异而划分成热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带五个带,简称地球上的五带。五带是按天文因素划分的,并以回归线和极圈等纬线圈作为分界线,因此五带与气候学上的气候带不同。
热带
五带之一,指南、北回归线之间的地带,约占地球总面积的 40% 。这里阳光直射或近于直射。昼夜长短变化不显著,且没有极昼和极夜现象。是全球获得光热最多的地带,故称热带。
温带
泛指南、北回归线与南、北极圈之间的两个地带。在北半球的为北温带,南半球的是南温带。两个地带的面积约占全球总面积的一半。这里既无阳光直射,也无极昼、极夜现象,四季分明,昼夜长短变化大,纬度越高变化越大;正午太阳高度在冬夏之间变化也大,纬度越高,变化越大。故温带季节更替明显。南、北温带季节正好相反。
寒带
泛指南、北极圈以内的两个地带。在北半球的是北寒带,南半球的是南寒带。寒带约占全球面积的 10% 。太阳高度角最小,终年无夏。有极昼、极夜现象。极昼和极夜越近极点,时间越长,在两极长达半年之久。是全球获得太阳光热最少的地带。故称寒带。