地球的运动
地球绕地轴的旋转运动,叫做地球的自转.地轴的空间位置基本上是稳定的.它的北端始终指向北极星附近,地球自转的方向是自西向东；从北极上空看,呈逆时针方向旋转.地球自转一周的时间,约为23小时56分,这个时间称为恒星日；然而在地球上,我们感受到的一天是24小时,这是因为我们选取的参照物是太阳.由于地球自转的同时也在公转,这4分钟的差距正是地球自转和公转叠加的结果.天文学上把我们感受到的这1天的24小时称为太阳日.地球自转产生了昼夜更替.昼夜更替使地球表面的温度不至太高或太低,适合人类生存.
地球自转的平均角速度为每小时转动15度.在赤道上,自转的线速度是每秒465米.天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映.人们最早就是利用地球自转来计量时间的.研究表明,每经过一百年,地球自转速度减慢近2毫秒,它主要是由潮汐摩擦引起的,潮汐摩擦还使月球以每年3～4厘米的速度远离地球.地球自转速度除长期减慢外,还存在着时快时慢的不规则变化,引起这种变化的真正原因目前尚不清楚.
地球绕太阳的运动,叫做公转.从北极上空看是逆时针绕日公转.地球公转的路线叫做公转轨道.它是近正圆的椭圆轨道.太阳位于椭圆的两焦点之一.每年1月3日,地球运行到离太阳最近的位置,这个位置称为近日点;7月4日,地球运行到距离太阳最远的位置,这个位置称为远日点.地球公转的方向也是自西向东,运动的轨道长度是9.4亿千米,公转一周所需的时间为一年,约365.25天.地球公转的平均角速度约为每日1度,平均线速度每秒钟约为30千米.在近日点时公转速度较快,在远日点时较慢.地球自转的平面叫赤道平面,地球公转轨道所在的平面叫黄道平面.两个面的交角称为黄赤交角,地轴垂直于赤道平面,与黄道平面交角为66°34',或者说赤道平面与黄道平面间的黄赤交角为23°26',由此可见地球是倾斜着身子围绕太阳公转的.
四季递变
地球上的四季首先表现为一种天文现象,不仅是温度的周期性变化,而且是昼夜长短和太阳高度的周期性变化.当然昼夜长短和正午太阳高度的改变,决定了温度的变化.四季的递变全球不是统一的,北半球是夏季,南半球是冬季；北半球由暖变冷,南半球由冷变热.
现在分析一下昼夜长短和太阳高度,在不同季节的周期性变化规律.
从春分经夏至到秋分,北半球处于夏半年,南半球处于冬半年.在此期间,北半球昼长夜短,南半球昼短夜长；北极处于极昼,南极处于极夜；北回归线以北的太阳高度始终大于平均值,南回归线以南则小于平均值.北回归线以北太阳升起于东北方的地平圈上,降落于西北方的地平圈上.二分日全球各地太阳均升起于正东方,降落于正西方.
从秋分经冬至到春分,北半球处于冬半年,南半球处于夏半年.在此期间,南北半球的昼夜长短、极昼极夜和太阳高度,都同上述情况相反.北回归线以北太阳升起于东南方的地平圈上,降落于西南方的地平圈上.
从夏至经秋分到冬至,北半球由夏半年变为冬半年,南半球由冬半年变为夏半年.在此期间,北半球昼渐短,夜渐长,极昼带逐渐缩小；南半球昼渐长,夜渐短,极夜带逐渐缩小.北回归线以北太阳高度一直在减小,南回归线以南则在增大.北回归线以北太阳出升方向由东北变为东南,降落方向由西北变为西南.秋分日由正东升起,正西降落.
从冬至经春分到夏至,北半球由冬半年变为夏半年,南半球由夏半年变为冬半年.南北半球的昼夜长短、极昼极夜和太阳高度的变化同上述情况相反.北回归线以北太阳升起的方向由东南变为东北,降落方向由西南变为西北.
从冬至到春分和从夏至到秋分,全球各地昼长都向平均值（12小时）接近,极昼、极夜的范围都逐渐缩小.北回归线以北和南回归线以南的太阳高度都在向平均值接近.北回归线以北,太阳升起方向逐渐接近正东,降落方向接近于正西.
从春分到夏至和从秋分到冬至,全球各地昼夜长短都在向极值变化,极昼、极夜的范围都逐渐扩大.北回归线以北和南回归线以南的太阳高度也趋向极值.北回归线以北太阳升、落的方向,分别向东北、东南和西北、西南移动.
由于南北回归线之间的昼夜长短和太阳高度的变化较复杂,所占篇幅较多,我们没有充分地说明,读者自行总结出规律来也是不难做到的.在分析的时候,最好能分成几个阶段来进行.例如,在北半球,可以从春分到太阳直射该地算做一个阶段,再到夏至为第二个阶段,夏至以后到再次太阳直射为第三个阶段,以后可以把到冬至作为下一个阶段,由冬至到春分是最后一个阶段,太阳完成了一次回归运动.每个阶段昼夜长短、太阳高度、太阳的升落方向及正午时太阳的方向（例如,北半球夏至时,太阳在正午时位于天顶以北,冬至时则在天顶以南）,等等,都有较大的变化.
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