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第 2 讲 地球的自转和公转
[体系架构]
[课程标准] 结合实例，说明地球运动
的地理意义。
[基本概念] 地球自转、地球公转、恒
星日、太阳日、恒星年、回归年；黄赤
交角、太阳直射点回归运动。
[基本原理] 地球自转速度的变化规
律、地球公转速度的变化规律、太阳直
射点回归运动的规律。
课时 7 地球的自转与公转特征
一、地球的自转特征
1．自转定义：地球绕其自转轴的旋转运动。
2．自转轴
(1)地轴——北端始终指向北极星附近。
(2)北半球纬度越高，北极星相对地平线的高度越高；北半球某点观测北极星的仰角等于该
地的纬度。
3．简述地球自转方向。
答案 自西向东；从北极上空看呈逆时针，从南极上空看呈顺时针。
4．周期
参照物 时间 自转角度 意义
恒星日 恒星 23时56分4秒 360° 地球自转的真正周期
太阳日 太阳 24时 360°59′ 昼夜交替的周期
5.自转速度
读选择性必修1教材第3页图1.3“地球自转角速度和线速度”，写出地球自转速度随纬度变化的规律。
答案 角速度：除南北极点外，各地均为15°/h；线速度：由赤道至两极递减，极点为0。
二、地球的公转特征
1．概念：地球绕太阳的运动。
2．方向：自西向东。从北极上空看呈逆时针方向转动，从南极上空看呈顺时针方向转动。
3．周期
名称 1回归年 1恒星年
参照物 太阳 其他恒星
时长 365 日 5 时 48 分 46 秒 365 日 6 时 9 分 10 秒
本质 太阳直射点的移动周期 地球公转的真正周期
4.轨道：近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上。
5．速度
位置 时间 速度
A点 近日点 1 月初 线速度最快，角速度最快
B点 远日点 7 月初 线速度最慢，角速度最慢
思考 为什么北半球夏半年与冬半年的天数存在差异？
答案 北半球夏半年，地球运动至远日点附近，地球公转速度较慢，所用天数较多，为 186
天；北半球冬半年，地球运动至近日点附近，地球公转速度较快，所用天数较少，为 179天。
1．地球自转方向的判断方法
(1)常规法：地球自转方向是自西向东，由此判断地球自转方向。
(2)极点法：从北极上空看呈逆时针，从南极上空看呈顺时针；同理，看到地球呈逆时针方
向旋转的是在北极上空，看到地球呈顺时针方向旋转的是在南极上空。
(3)经度法：东经度增大的方向就是地球自转方向，西经度减小的方向也是地球自转方向。(4)海陆法：根据大洲和大洋的相对位置也可以判断地球的自转方向。如沿某一纬线从欧洲
到亚洲的方向或从太平洋经巴拿马运河到大西洋的方向就是地球自转方向。
2．地球自转速度
(1)地球自转速度的分布规律
①极点的角速度和线速度均为0。
②60°纬线上的线速度约是赤道上线速度的一半。
③赤道上空的地球同步卫星运行的角速度与地面对应点的角速度相同，均为 15°/h；其运行
的线速度大于地面对应点的线速度。
(2)地球自转的线速度
①影响地球自转线速度的因素
因素 影响 关系
纬度(同一海拔) 纬度相同，线速度相同；纬度越低，线速度越大 负相关
海拔(同一纬度) 海拔越高，线速度越大 正相关
②地球自转线速度大小的应用
判断
由北向南，线速度越来越大的为北半球，越来越小的为南半球。如上图位
南、北
于北半球
半球
判断纬 0～837 km/h→高纬度；837～1 447 km/h→中纬度；1 447～1 670 km/h→低
度带 纬度。如上图位于中纬度
判断地 地球自转线速度等值线凸向数值低处，说明线速度比同纬度其他地区大，
势高低 即地势较高(如上图中A处可能为山地、高原等)；地球自转线速度等值线凸向数值高处，说明线速度比同纬度其他地区小，即地势较低(如上图中B
处可能为谷地、盆地等)
(天津文综)下图所示照片是摄影师在夜晚采用连续曝光技术拍摄的。照片中的弧线为
恒星视运动轨迹。读图回答1～2题。
1．据图判断，摄影师拍摄的地点位于( )
A．低纬地区 B．中纬地区
C．北极附近 D．南极附近
2．图中a恒星视运动转过的角度约为50°，据此判断摄影师连续拍摄的时间为( )
A．1个多小时 B．3个多小时
C．5个多小时 D．7个多小时
[关键信息点拨]
能观察到北极星的地点只能是北半球，且北极星的仰角大小等于当地的地理纬度。
恒星的视运动实际上是地球自转运动的反映，地球自转的角速度是15°/h；同时间天空中
的
恒星视运动的角速度与地球自转的角速度相等。
[地理原理再现] 地球自转速度的变化规律
简述地球自转角速度的变化规律。
答案 除南北极点外，各地均为15°/h。
答案 1.A 2.B
解析 第1题，能看到北极星，说明当地在北半球；北极星的仰角很小，说明地理纬度较
低。第2题，恒星的视运动实际上是地球自转运动的反映，天空中的恒星视运动转过的角度
约为50°，说明地球自转了约50°，地球自转的角速度是15°/h，因此为3个多小时。
考向1 通过“地球的自转特征”考查“区域认知”
下图为广东省某中学天文爱好小组用天文望远镜观测北极星附近星空的图片。据此完成
1～3题。1．观测者在进行观测时，天文望远镜镜头朝向( )
A．北方 B．南方 C．东方 D．西方
2．小组成员经长时间观测发现，北极星周围各恒星绕北极星转动，这反映出( )
A．地球自转 B．地球公转
C．流星运动 D．恒星运动
3．观测者于某日20时用天文望远镜对准北极星附近的某颗恒星，若保持望远镜的位置和方
向不变，则第二日天文望远镜再次对准这颗恒星的时间是( )
A．20时3分56秒 B．20时56分4秒
C．19时3分56秒 D．19时56分4秒
答案 1.A 2.A 3.D
解析 第1题，地球地轴的北端指向北极星，北极星在北方，故观测者在进行观测时，天文
望远镜镜头朝向北方，选A。第2题，小组成员经长时间观测发现，北极星周围各恒星绕北
极星转动，这反映出地球自转，是地球自转引起的视运动现象，A对。第3题，观测者于某
日20时用天文望远镜对准北极星附近的某颗恒星，若保持望远镜的位置和方向不变，一个
恒星日(23时56分4秒)后天文望远镜能再次对准这颗恒星，则第二日天文望远镜再次对准
这颗恒星的时间是19时56分4秒，D对。
考向2 通过“地球的公转特征”考查“综合思维”
(2024·江苏部分名校联考)某地在一年中有61天极夜，极昼天数略多于极夜。据此完成
4～5题。
4．极夜结束后的第30天，该地( )
A．日出东南 B．正午太阳位于正北
C．日落西北 D．白昼时间长于夜晚
5．该地极昼和极夜日数不等，体现出( )
A．地球自转速度存在季节差异
B．地球公转轨道并非为正圆形
C．当地南北两侧地形差异较大
D．当地冬夏两季太阳高度相同
答案 4.A 5.B
解析 第4题，由题中材料可知，极昼天数略多于极夜，是因为处于极昼时地球位于公转轨
道的远日点，公转速度较近日点慢，说明该地位于北半球，一年中有 61天极夜，即北半球
冬至日前后各30天为极夜。极夜结束后的30天为冬至后60天，大约为2月20日，此时仍为北半球冬半年，日出东南，日落西南，正午太阳位于正南，白昼时间短于夜晚。A正确。
第5题，地球公转轨道并非正圆，近日点在1月初，北半球存在极夜现象，公转速度快，因
此极夜时间偏短；远日点在7月初，北半球存在极昼现象，公转速度慢，因此极昼时间偏长。
B选项正确。
答题指导 3 航天发射基地区位条件评价
1．航天发射基地选址的条件
气象条件 晴天多、阴雨天少，风速小，湿度低，有利于发射和跟踪观测
纬度因素 纬度低，地球自转线速度大，可以节省燃料和降低成本
地势因素 同一纬度，地势越高，地球自转线速度越大
地形因素 地形平坦，利于基地工程建设
大陆内部气象条件好，隐蔽性强，人烟稀少，安全性强；海上人类活动少，安
海陆位置
全性强
交通条件 对外交通便利，有利于大型航天装备的运输
安全因素 出于国防安全考虑，有的建在内陆山区、沙漠地区等地广人稀处，隐蔽性强
2.我国四大卫星发射基地
3．发射时间、方向
发射窗口受多种因素影响，如航天器的运行轨道、天体运行条件、空间碎片规避、地面跟踪
测控通信和气象要求等。
(1)晴朗的夜晚发射，便于定位和跟踪观测。(2)我国冬季发射的优点是便于航天测控网对航天器的监控、管理、回收。为实现全球监测，
我国在南半球中纬度大洋上设有“远望号”监测船，南半球中纬西风带冬季风大浪急，为避
开南半球冬季恶劣的海况，我国多选择在北半球冬季(南半球夏季)发射。
(3)发射方向：一般与地球运动方向一致，向东发射可充分利用地球自转线速度的作用，节
约能源。
4．卫星返回基地的选址条件
(1)地形平坦，视野开阔，便于搜救。
(2)人烟稀少，有利于疏散人群，保证安全。
(3)气候干旱，多晴朗天气，大气能见度高。
(4)地质条件好。
(5)无大河、湖泊，少森林的地区。
5．天文观测基地选址条件
1．阅读图文材料，完成下列各题。(14分)
材料一 2020年7月23日12时41分，在海南文昌航天发射场，长征五号遥四运载火箭将
我国首次火星探测任务“天问一号”探测器送往太空。天问奔火，迈出了我国自主开展行星
探测的第一步。卫星发射窗口是允许运载火箭发射的时间范围，其宽窄受发射地的气象气候
条件影响，文昌发射基地的发射窗口很窄。图1示意文昌航天发射场位置。材料二 北京时间2021年6月3日0时17分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载
火箭，成功将风云四号02星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功，为7月1日建党100
周年庆典活动提供服务保障。图2为西昌卫星发射中心位置及周边地区等高线示意图。
(1)从气象气候条件方面，分析文昌航天发射场发射窗口窄的原因。(8分)
(2)从位置和地形的角度，分析西昌卫星发射中心建立的有利条件。(6分)
答案 (1)文昌多雷电、强降雨天气；沿海湿度大，云雾多，能见度较低；地处我国东南沿
海，夏季风影响时间长，雨季长；容易受台风等灾害影响。
(2)西昌纬度较低，海拔较高，自转线速度大，有利于发射；地处川西山区，隐蔽性强；发
射中心位于山谷之中，地势平坦，利于基地建设。
2．阅读图文材料，完成下列要求。(14分)
帕瑞纳天文台是欧洲南方天文台在智利建立的天文观测基地，位于阿塔卡马沙漠边缘的
帕瑞纳山，海拔2 632米，是世界上最好的天文观测基地之一。多年来，智利制定多种优惠
政策鼓励其他国家到智利建立天文观测基地。作为回报，在智利的各国天文观测基地会给予
智利天文工作者10%的望远镜观测时间。欧洲、美国等国家长期在此开展天文科研工作。
2016年，中国与智利达成合作协议，计划在智利北部距离帕瑞纳天文台30千米处建设天文
观测基地。下图为帕瑞纳天文观测基地地理位置示意图。(1)简析帕瑞纳天文台成为世界上最好的天文观测基地之一的原因。(6分)
(2)分别说明与智利合作建设天文观测基地对我国和智利的有利影响。(8分)
答案 (1)海拔高，空气稀薄，大气透明度高；气候干燥，云雾少，晴夜天数多；地广人稀，
人类活动影响少，光污染少；纬度较低，天文观测范围大。
(2)对我国：利用各种优惠政策，利于选择最佳的天文观测地点建立基地；利于与其他发达
国家交流合作，促进我国天文科学和技术进一步提升。
对智利：与我国合作建设，减少本国建设投资成本；借助我国天文观测设备，提高本国天文
观测和研究水平。
课时精练
(2023·福建厦门模拟)地轴北极在自转和公转中始终指向北极星附近。下图为“甲地观测
者夜晚观察北极星示意图”。读图完成1～2题。
1．甲树位于乙树的( )
A．北方 B．东方 C．南方 D．西方
2．如果甲处观察者在夜间连续观察2小时，会发现( )
A．北极星与地面夹角将逐渐升高
B．北极星与地面夹角将逐渐降低
C．图中某恒星沿圆形轨道向M方向移动
D．图中某恒星沿圆形轨道向N方向移动
答案 1.D 2.C
解析 第1题，该地位于40°N(该地观测北极星的角度即为该地的地理纬度)，加之北极星所在方向为正北，推知乙树位于甲树垂直方向的右侧，为正东方向，故甲树位于乙树的西方，
D正确。第2题，北极星与地面的夹角与当地的地理纬度相同，当地的地理纬度不会发生变
化，所以北极星与地面夹角不会发生变化，A、B错误。甲地能够观测到北极星，所以该地
位于北半球，北半球恒星运动方向与地球自转方向相反，该恒星东升西落，所以该恒星向
M方向运动，C正确。
(2023·江苏苏州模拟)下图为天文爱好者在浙江某地拍摄的星轨照片，其中最粗的弧线是
月亮的移动轨迹。完成3～4题。
3．星轨体现了( )
A．恒星的运动 B．地球的运动
C．太阳的运动 D．月球的运动
4．拍摄该星轨期间，月亮位置( )
A．逐渐下降 B．逐渐上升
C．先升后降 D．先降后升
答案 3.B 4.A
解析 第3题，恒星位置相对恒定，受地球自转(相对)运动影响，形成恒星星轨图，恒星星
轨图可真实地反映出地球自转运动，但不能反映恒星、太阳、月球的运动，B正确。第4题，
图中最粗的弧线是月亮移动轨迹，上端没有位于图片顶端，下端位于地平线，因此月亮位置
逐渐下降，直至在地平线落下不见，A正确。
(2024·广东珠海模拟)“祝融号”为“天问一号”任务火星车，设计寿命为90个火星日，
约为地球上3个月。2021年5月15日“天问一号”着陆器成功着陆于火星乌托邦平原(25°N
附近)，22日“祝融号”火星车驶离着陆平台到达火星表面，开始巡视探测。2022年7月中
旬为火星北半球冬至前后，为应对可能的恶劣环境，“祝融号”于2022年5月18日转入休
眠模式，在火星表面累计行驶1 921米，获取了大量宝贵资料，为后续的火星探索提供数据
支撑。火星自转与公转轨道平面夹角为25.19°，下图示意“火星绕日公转示意图”。据此完
成5～7题。5．火星自转周期大约为地球自转周期的( )
A．1/3倍 B．1倍 C．2倍 D．3倍
6．“祝融号”转入休眠模式时，大致位于火星公转轨道的位置是( )
A．a→b B．b→c C．c→d D．d→a
7．“祝融号”获取的雷达数据揭示了其着陆区表面至80米深度的浅表精细结构和物性特征，
以此为依据可推断火星的( )
①土壤肥力 ②生物进化 ③地质演化 ④气候变迁
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案 5.B 6.A 7.C
解析 第5题，根据题干信息可知，90个火星日，约为地球上3个月(90天)，火星自转周期
大约为地球自转周期的1倍，B正确。第6题，根据材料可知，2022年7月中旬为火星北半
球冬至前后(b位置)，“祝融号”于2022年5月18日转入休眠模式。结合火星绕日公转示
意图可知，b位置太阳直射点位于火星南半球，a位置太阳直射火星赤道位置，故“祝融
号”转入休眠模式时，大致位于火星公转轨道的位置是a→b，A正确。第7题，陆区表面至
80米深度的浅表精细结构和物性特征主要是受到地质作用、气候作用的岩石、碎屑物等，
能够反映出火星的地质演化、气候变迁，③④正确，土壤的形成需要生物因素的参与，结合
所学知识可知，火星还未确定有生命存在，所以无法推断火星的土壤肥力、生物进化，①②
错误。故选C。
读“地球公转速度随月份变化图”及“地球公转轨道示意图”，完成8～9题。
8．当地球公转速度为左图中N点时，地球位于右图中公转轨道的( )
A．甲点附近 B．乙点附近
C．丙点附近 D．丁点附近
9．当地球在公转轨道上位于右图中甲点时( )
A．北京正值高温多雨季节
B．太阳黑子数达一年中最大值
C．地球自转角速度加快
D．地球公转速度较其他三地快
答案 8.C 9.D
解析 第8题，当地球公转速度为左图中N点时，即为公转速度最慢的时候，地球位于公
转轨道的远日点附近，根据右图中四地的位置，可知在丙点附近距太阳最远。所以选 C。第
9题，当地球在公转轨道上位于右图中甲点时，即为近日点附近，为1月初，地球公转速度达到最快，即地球公转速度较其他三地快；北京正值寒冷干燥的冬季；太阳黑子数的多少没
有季节变化规律；地球自转角速度不随季节发生变化。所以选D。
