·第一篇·自然地理總論

地球的運(yùn)動(dòng)

地球的自轉(zhuǎn)

地球在繞太陽公轉(zhuǎn)的同時(shí)還在不停地自轉(zhuǎn)，地球的自轉(zhuǎn)帶來了晝夜交替的現(xiàn)象。因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)的方向是自西向東，所以在地球上可以看到太陽東升西落的現(xiàn)象。

地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為23小時(shí)56分4秒，這被稱為一個(gè)恒星日。但是，因?yàn)榈厍蛟谧赞D(zhuǎn)的同時(shí)還在繞太陽公轉(zhuǎn)，所以地球上的人們想再次看到太陽，除了一個(gè)恒星日外，地球還要再轉(zhuǎn)一點(diǎn)才能再次對(duì)準(zhǔn)太陽，這要用24小時(shí)，這被稱為一個(gè)太陽日，也就是人們通常所說的一晝夜。人們常常出于自己的直接觀察，認(rèn)為一個(gè)太陽日才是地球的自轉(zhuǎn)周期，其實(shí)這是錯(cuò)誤的。

地球的自轉(zhuǎn)角速度也不是永恒不變的，由于宇宙的長期演化，地球自轉(zhuǎn)的速度在逐漸減慢。據(jù)科學(xué)家對(duì)貝殼和珊瑚生長式樣做出的判斷，大約在15億年以前，地球自轉(zhuǎn)一周為9小時(shí)左右，比現(xiàn)在要快1.5倍左右。造成地球自轉(zhuǎn)減慢的原因主要是潮汐、大氣層與地球表面的摩擦及地心引力的減弱等。因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)速度的減慢是非常緩慢的，所以人們感覺不到，并且地球自轉(zhuǎn)速度的減慢目前也不會(huì)影響人們的正常生活。

時(shí)區(qū)和區(qū)時(shí)

過去，世界各地區(qū)的人們通過觀察太陽的位置來制定時(shí)間。中國就有根據(jù)太陽在天空中的運(yùn)行規(guī)律而制定出來的十二時(shí)辰。世界各個(gè)國家和地區(qū)的人們使用的時(shí)間都是各不相同的，甚至不同的城鎮(zhèn)之間的時(shí)間就有所不同。時(shí)間的使用是相當(dāng)混亂的。隨著交通和電信的發(fā)達(dá)，各地交流日益頻繁，不同的地方時(shí)間，造成許多困擾，于是人們就規(guī)定了世界時(shí)區(qū)。

時(shí)區(qū)

時(shí)區(qū)以子午線為中心，依次由東向西每15度劃分一個(gè)時(shí)區(qū)，這樣全球劃分為了24個(gè)時(shí)區(qū)，每個(gè)時(shí)區(qū)范圍內(nèi)的時(shí)間都是相同的。具體是：以通過英國格林尼治天文臺(tái)的本初子午線為標(biāo)準(zhǔn)，其東西經(jīng)度7.5度的范圍為零時(shí)區(qū)，以東為東1區(qū)～12區(qū)，以西為西1區(qū)～12區(qū)，每個(gè)時(shí)區(qū)中央經(jīng)線上的時(shí)間就是各時(shí)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

區(qū)時(shí)

每個(gè)時(shí)區(qū)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為區(qū)時(shí)，相鄰的每個(gè)時(shí)區(qū)之間的時(shí)間差為1小時(shí)。時(shí)區(qū)的界線原則上按照地理經(jīng)線劃分，但在具體實(shí)施中往往根據(jù)各國的行政區(qū)界或自然界線來確定，所以時(shí)區(qū)的界限并不完全是同經(jīng)線重合的。目前，全世界多數(shù)國家都采用以區(qū)時(shí)為單位的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，并保持與格林尼治時(shí)間相差整小時(shí)數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間以本初子午線上的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，又叫格林尼治時(shí)間。但有些國家仍然采用其首都或重要商埠的地方時(shí)為該國的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，所以這些國家的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間與格林尼治時(shí)間的差數(shù)甚至?xí)嗖畹椒昼?。中國采用的全國?biāo)準(zhǔn)時(shí)間為北京所處的東8區(qū)的區(qū)時(shí)。

國際日期變更線

太平洋中的180度經(jīng)線為“國際日期變更線”，因?yàn)檫@里是東12區(qū)與西12區(qū)的分界線，也叫日界線。從180度經(jīng)線向西，日期要加一天，從180度經(jīng)線向東，日期則要減一天。為了避免一個(gè)國家同時(shí)出現(xiàn)不同的日期，所以，實(shí)際的國際日期變更線并不是直線。

時(shí)差

時(shí)差是真太陽時(shí)與平太陽時(shí)的時(shí)刻之差。所謂真太陽時(shí)是以真正的太陽為參考點(diǎn)，以真正的太陽在人們的視覺中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來計(jì)算地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間。平太陽時(shí)又叫平時(shí)，主要是以地球自轉(zhuǎn)周期為基準(zhǔn)的一種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。日常生活用的鐘和手表都用的是平太陽時(shí)。

時(shí)差產(chǎn)生的原因一方面是因?yàn)榈厍蚶@太陽運(yùn)動(dòng)的速度不勻速，另一方面是因?yàn)榈厍蚬D(zhuǎn)軌道面和地球赤道面之間存在著傾角，真太陽在地球公轉(zhuǎn)軌道面上不同點(diǎn)的時(shí)角變化率各不相同，也會(huì)引起真太陽時(shí)的不均勻。

時(shí)差的值一年之中每天都在變化，每年有4次為零，在4月16日、6月15日、9月1日和12月24日前后；4次為極值，在2月12日（負(fù)極大）、5月15日（正極?。?、7月26日（負(fù)極小）和11月3日（正極大）前后。最大值能夠達(dá)到16分鐘。

相鄰兩個(gè)時(shí)區(qū)時(shí)間相差1小時(shí)，東時(shí)區(qū)較早，西時(shí)區(qū)較遲。計(jì)算兩地的時(shí)差，先算出相隔多少個(gè)時(shí)區(qū)，然后確定東、西的位置，向東則順時(shí)針方向增加，向西則逆時(shí)針方向減去，由此可以算出兩地的時(shí)差。

中國古代計(jì)時(shí)單位

我國古代的計(jì)時(shí)單位有時(shí)、刻、更、鼓、點(diǎn)。

時(shí)：指時(shí)辰，古時(shí)一天分12個(gè)時(shí)辰，采用地支作為時(shí)辰名稱。子時(shí)，夜半，從23點(diǎn)到1點(diǎn)；丑時(shí)，雞鳴，從1點(diǎn)到3點(diǎn)；寅時(shí)，平旦，從3點(diǎn)到5點(diǎn)；卯時(shí)，日出，從5點(diǎn)到7點(diǎn)；辰時(shí)，食時(shí)，從7點(diǎn)到9點(diǎn)；巳時(shí)，隅中，從9點(diǎn)到11點(diǎn)；午時(shí)，日中，從11點(diǎn)到13點(diǎn)；未時(shí)，日映，從13點(diǎn)到15點(diǎn)；申時(shí)，哺時(shí)，從15點(diǎn)到17點(diǎn)；酉時(shí)，日入，從17點(diǎn)到19點(diǎn)；戌時(shí)，黃昏，從19點(diǎn)到21點(diǎn)；亥時(shí)，人定，從21點(diǎn)到23點(diǎn)。

刻：古代使用漏壺計(jì)時(shí)，分一晝夜為100刻，一刻折合成現(xiàn)代計(jì)時(shí)單位14分24秒。

更：一夜分五更，每更約2小時(shí)，晚七時(shí)至九時(shí)為一更，晚九時(shí)至夜十一時(shí)為二更，其余類推。

鼓：古代夜間擊鼓報(bào)更，故以其為更的代稱。

點(diǎn)：一更又分五點(diǎn)。一點(diǎn)合現(xiàn)在24分鐘。

地球的公轉(zhuǎn)

地球圍繞著太陽做周期性的繞轉(zhuǎn)，被稱為地球的公轉(zhuǎn)。從北極上空來看，地球的公轉(zhuǎn)呈逆時(shí)針方向，也就是地球公轉(zhuǎn)的方向同地球自轉(zhuǎn)的方向是一致的，也是自西向東。地球公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是一恒星年，準(zhǔn)確時(shí)間為365天6小時(shí)9分10秒。

地球公轉(zhuǎn)的軌道呈橢圓形，所以地球與太陽之間的距離隨著地球在公轉(zhuǎn)軌道上的位置變化而時(shí)近時(shí)遠(yuǎn)。當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)的時(shí)候，地球與太陽之間的距離約為1.471億千米；當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)的時(shí)候，地球與太陽之間的距離約為1.521億千米。同時(shí)，地球的公轉(zhuǎn)速度也在不斷變化。當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)時(shí)，它的公轉(zhuǎn)速度最快；當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，它的公轉(zhuǎn)速度最慢。由于地球每年約1月初過近日點(diǎn)，7月初過遠(yuǎn)日點(diǎn)，因而從秋分到春分的冬半年約179天，春分再到秋分的夏半年則需要186天。

盡管地球公轉(zhuǎn)的軌道形狀是橢圓，但它的偏心率和扁率卻很小，所以地球的公轉(zhuǎn)軌道十分接近正圓?！敖鼒A性”既是地球公轉(zhuǎn)軌道的一個(gè)特點(diǎn)，也是所有行星繞日運(yùn)行軌道的共同特征之一。

另外，地球的公轉(zhuǎn)加上黃赤交角的存在，也給地球帶來了一年四季的季節(jié)變化。

極晝和極夜

極晝與極夜是出現(xiàn)在南北兩極地區(qū)的一種奇特的現(xiàn)象。極晝，就是太陽24小時(shí)都不落山，天空總是亮的，這種現(xiàn)象也叫白夜；極夜，正好與極晝相反，就是一天24小時(shí)也見不著太陽，天空總是黑的。兩極地區(qū)這種神奇的自然現(xiàn)象是其他大洲所沒有的。

極晝與極夜現(xiàn)象的出現(xiàn)是因?yàn)榈厍螯S赤交角的存在，也就是地球赤道面與地球公轉(zhuǎn)軌道面存在著23.5°的交角。因?yàn)辄S赤交角，當(dāng)?shù)厍蛟诠D(zhuǎn)過程中北半球朝向太陽的時(shí)候，北極就會(huì)出現(xiàn)極晝。當(dāng)北半球是夏至日的時(shí)候，整個(gè)北極圈都會(huì)處于極晝之中。此時(shí)南半球正好與此相反，處于極夜之中。

晝夜交替出現(xiàn)的時(shí)間是隨著緯度的升高而改變的，緯度越高，極晝和極夜的時(shí)間就越長，緯度越低，極晝和極夜出現(xiàn)的時(shí)間就會(huì)越短。在南北兩極的極點(diǎn)上，極晝與極夜出現(xiàn)的時(shí)間各為半年，也就是說，那里白天黑夜交替的時(shí)間是整整一年，一年中有半年是連續(xù)白天，半年是連續(xù)黑夜，那里的一天相當(dāng)于其他大陸的一年。在極圈上，一年當(dāng)中則僅有一天會(huì)出現(xiàn)極晝或極夜。

四季的變化

俗話說：春有百花夏有雨，秋有涼風(fēng)冬有雪。一年當(dāng)中之所以會(huì)出現(xiàn)這種四季的變化，是因?yàn)榈厍虻墓D(zhuǎn)和黃赤交角的存在。地球的自轉(zhuǎn)軸與垂直于公轉(zhuǎn)軌道面的軸線傾斜成大約23.5°的交角，這就使地球在公轉(zhuǎn)過程中，太陽直射點(diǎn)會(huì)在地球的南北回歸線之間產(chǎn)生有規(guī)律的移動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致在回歸年當(dāng)中地球離太陽越近反而越冷，離太陽越遠(yuǎn)反而越熱。

在一個(gè)回歸年當(dāng)中，人們發(fā)現(xiàn)每年1月初當(dāng)?shù)厍蚩拷柕臅r(shí)候，北半球反而正值寒冬，而7月初北半球盛夏時(shí)節(jié)地球卻正經(jīng)過遠(yuǎn)日點(diǎn)。發(fā)生這種現(xiàn)象是因?yàn)樘柵c地球之間的距離變化，但這只是使整個(gè)地球從太陽接受的總熱量產(chǎn)生一些微小的差異，這一點(diǎn)差異并不足以造成地球上一年的季節(jié)變化。

事實(shí)是這樣的：每年3月21日左右，陽光直射赤道，這時(shí)太陽在春分點(diǎn)，北半球?yàn)榇杭?。此后，太陽直射點(diǎn)逐漸向赤道以北移動(dòng)，北半球所得的熱量逐漸增多。每年6月22日前后夏至?xí)r，太陽光直射北回歸線，北半球接受太陽光最多，這時(shí)北半球便是夏季。到9月23日前后秋分時(shí)，太陽光直射赤道，此時(shí)南北半球接受太陽光相等，北半球便是秋季。秋分后，太陽光直射點(diǎn)移到南半球，到12月22日前后冬至?xí)r，太陽光直射南回歸線，北半球接受太陽光最少，這時(shí)北半球便是冬季。地球不停地公轉(zhuǎn)，春、夏、秋、冬四季便不斷地交替出現(xiàn)。

四季變化在地球南北溫帶的地方比較顯著，并且南半球的四季現(xiàn)象與北半球正好相反，當(dāng)北半球是春季時(shí)南半球是秋季，北半球是夏季時(shí)南半球是冬季。

一年當(dāng)中有春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)，由這四季構(gòu)成的一年，就是回歸年，天文學(xué)家給它的定義是平太陽連續(xù)兩次通過春分點(diǎn)的時(shí)間間隔。一年當(dāng)中有24個(gè)節(jié)氣，當(dāng)北半球正值春分的時(shí)候，太陽直射點(diǎn)正好照射在赤道上。當(dāng)太陽直射點(diǎn)第三次再照射到赤道的時(shí)候，正好是平太陽第二次通過春分點(diǎn)。這個(gè)周期為365.2422日，即365天5小時(shí)48分46秒，也就是一個(gè)回歸年的長度。這是人們根據(jù)長期的天文觀測得出的結(jié)果。如今人們通用的公歷與中國傳統(tǒng)的農(nóng)歷都是根據(jù)回歸年來制定的。

四季的劃分

關(guān)于四季的劃分，不同地區(qū)有很大的差異。西方分別以春分、夏至、秋分、冬至作為春、夏、秋、冬四季的開始，而中國則習(xí)慣以立春、立夏、立秋、立冬作為四季的起點(diǎn)，把春分、夏至、秋分、冬至作為四季的中點(diǎn)。中國民間習(xí)慣以農(nóng)歷正月、二月、三月為春季，四月、五月、六月為夏季，七月、八月、九月為秋季，十月、十一月、十二月為冬季。氣候統(tǒng)計(jì)上，因一般以1月為最冷，7月為最熱，故以公歷3、4、5月為春季，6、7、8月為夏季，9、10、11月為秋季，12月和次年1、2月為冬季。這種四季分法與四季分明的溫帶地區(qū)較為符合。

五帶的劃分

在同一個(gè)季節(jié)內(nèi)，地球上除赤道以外，太陽輻射具有緯度分布的規(guī)律。地球獲得的太陽輻射的熱量隨緯度的變化而變化，緯度越高，地球表面獲得的熱量就越少，緯度越低，地球表面獲得的熱量就越多。人們根據(jù)這個(gè)規(guī)律，粗略地將地球劃分為五個(gè)熱量帶，這五個(gè)熱量帶分別為熱帶、北溫帶、南溫帶、北寒帶、南寒帶。其中，熱帶與南、北溫帶的分界線分別為南、北回歸線，南、北溫帶與南、北寒帶的分界線分別為南、北極圈。

熱帶的面積占全球總面積的39.8%。在回歸線上，一年有一次太陽直射現(xiàn)象，其他熱帶地區(qū)，一年內(nèi)有兩次直射，而且，這里正午太陽高度終年較高，變化幅度不大，因此，這一地帶終年能得到強(qiáng)烈的陽光照射，氣候炎熱。

由回歸線到極圈范圍內(nèi)的南、北溫帶，是兩個(gè)寬度最大，面積最廣的緯度帶，其面積占全球總面積的51.7%。溫帶范圍內(nèi)沒有太陽光直射的機(jī)會(huì)，正午太陽高度每年在夏至日時(shí)最高，在冬至日時(shí)最低。晝夜長短的變化幅度，南、北溫帶隨緯度的增加而顯著地?cái)U(kuò)大。溫帶的四季變化最為明顯，緯度愈高，冬夏溫差愈大。

南、北寒帶是兩個(gè)圓形的高緯地帶，它的面積最小，僅占全球總面積的8.5%。從天文特征來看，這里有極晝和極夜現(xiàn)象。除極點(diǎn)外，寒帶其他地區(qū)都有晝夜分明的時(shí)期。即使在晝夜分明和極晝的日子，正午太陽高度也是很低的。寒帶接受太陽光能最少，氣溫終年很低。