1、 1 地球概论思考与练习题 参考答案 第一章 地理坐标与天球坐标 已知纬度 30 N，恒星时 S = 6h30m，试推算下列各点的地平坐标和赤道坐标。 坐标点 高度 方位 赤纬 时角 赤经 天顶 90 30 0 6h30m 天底 -90 -30 12h 18h30m 北天极 30 180 90 南天极 -30 0 -90 东点 0 270 0 18h 12h30m 西点 0 90 0 6h 30m 南点 0 0 -60 0 6h30m 北点 0 180 60 12h 18h30m 上点 60 0 0 0 6h30m 下点 -60 180 0 12h 18h30m 在北京（ =40 N），黄道与
2、地平圈的交角，最大与最小各为多少？那时春分点位于什么位置？试绘图表示之。 当春分点与东点重合时，图中 A 点距天北极 10，填空： A 点的 90 ； 80 ； 90 ； 56 34 ；夏至点的 t 12h ； 23 26 ； h -26 34 ； A（方位） 180 。 解：黄道与地平圈的交角，最大为 90 -40 +23 26 =73 26，春分点位于西点。 最小为 90 -40 -23 26 =26 34，春分点位于东点。 我国古代有人在同一点观测到夏至日的太阳高度是 73 38，冬至日的太阳高度是 26 22，求此人所在地的纬度和当时的黄赤交角。 解： 黄赤交角：（ 73 38 -26
3、 22） /2=23 38 此人所在地的纬度：纬度等于天顶的赤纬（ 90 -73 38） +23 38 =40 N 有人在北半球某地观测到一恒星上中天时的高度为 50 度，下中天时的高度为 20 度。试绘图求出此人所在地的纬度和恒星的赤 纬分别是多少？ 2 解：该恒星的赤纬： 90 -（ 50 -20） /2 = 75 观测地的纬度： 20 +（ 50 -20） /2 = 35 N 或该恒星的赤纬： 90 -（ 70 +40） /2 = 35 观测地的纬度： 20+（ 70 +40） /2 = 75 N 北半球某地子夜时，观测到太阳中心的高度为 4 11，而太阳的赤纬为 +22 8，求该地的纬
4、度，试绘图表示出该地当天太阳的周日运动路线来。 解：该地的纬度为： （ 90 -22 08） +4 11 =72 03 N 绘出 30 N 所见天球图，请按下述要求填图：绘出太阳赤纬为 -10时的周日经天路线图，注明日出、日没点和上中天位置及高度。 求北京（ 40 N）二分日、二至日太阳上中天高度？ 天狼星（ =100）在一年中何日午夜上中天？ 解： S=100 =6h40m 午夜太阳时为 0h,太阳时角 t=12h S=t+，则太阳的赤经 =6h40m-12h+24h=18h40m 在新年之初午夜上中天 3 在图中，假定某日太阳沿周日圈 ABCDF 从下中天位置升至上中天位置，且 B、 C、
5、 D将这半个周日圈四等分 ，问：（ 1）太阳在 A、 B、 C、 D、 F 诸位置时，时角和赤纬各为多少？当地时间约分别为几点钟？（ 2）在图中勾画出表示 B 点的时角 t，赤纬的两大圆弧。 解： 太阳在 A、 B、 C、 D、 F 诸位置时 ： 时角分别为 12h， 15h， 18h， 21h， 24h 赤纬 相等，等于弧 QF 当地时间分别为 0h， 3h， 6h， 9h， 12h 4 月下旬初某日，太阳在天赤道南还是北？太阳在春分点以东还是以西？距春分点约多少度？对某观测地点，这天下午二时（地方视太阳时），太阳在当地子午圈以东还是以西？ 约多少度？根据上述结果， 绘图标明：（ 1） 4
6、月下旬某日下午二时太阳和春分点在当地天球上的大致位置；（ 2）下午二时以后至日落，太阳和春分点周日视运动轨迹；（ 3）约一天后，当春分点周日旋转一周后回到原处时，太阳所应到达的位置相对一天前位置的变动方向。 20. 某彗星在沈阳（ 41 46 N）中天的恒星时为 18h32m08s，天顶距（在天顶以南）为 1526。试求该彗星的赤经和赤纬值。 解：由于 S（恒星时） = a*（恒星中天的赤经） ，则 该彗星的赤经为 18h32m08s 该彗星的中天高度为 90 -15 26 =74 34 上点的 高度为 90 -41 46 =48 14 该彗星的赤纬为 74 34 -48 14 =+26 20
7、 答： 该彗星的赤经为 18h32m08s，赤纬为 +26 20 。 第二章 地球的宇宙环境 解释以下名词： 恒星，恒星的自行，亮度，光度，太阳常数，太阳大气，太阳风，天文单位，太阳活动，太阳系，流星现象，流星体，月相变化，白道。 天体的亮度与视星等有何关系？ 银河系结构如何？ 简述大爆炸学说的基本含义和它所解释的天文问题，并提出自己的看法。 说明开普勒行星运动三定律的内容。 太阳的基本结构 如何？有何特点？ 4 冥王星为什么不算大行星了？ 地月系绕转有何特征？ 什么是恒星月？什么是朔望月？两者有何不同？ 绘图并用文字说明月相变化规律。 据史书记载，公元 1054 年天空出现一颗新星，其亮度为
8、 -6 等，距离为 2000 秒差距，求其绝对星等是多少？ 其实际爆炸时间距今多少年？ 解 ： M=m+5-5lgd=-6+5-5lg2000=-1-5*3.3=-17.5 2000 秒差距 =2000*3.26 光年 =6520 光年 2011-1054=957（年），所以距 2011 年 有 6520+957=7477 年 答：绝对星等 -17.5 等，实际爆炸时间距 2008 年有 7477 年。 比 5 等星亮 100 倍的恒星，其星等为几等？ （ 0 等） 织女星（天琴座）的视星等为 0.1，若其距离增加为 10 倍，这时，它的星等将是几等？肉眼还能看到它吗？ 设某行星距太阳为 25
9、 天文单位，那么，它绕太阳公转的周期应有多长？ 太阳系中一颗行星，其绕太阳公转周期为 8 年，求它与太阳的距离是多少？ 求 6 月 22 日晚上 9 时的可见星区。若观测日期改在 4 月 22 日，问：同样的星空状况将在什么时刻出现？ 秋分 后一个月，当天津四（ =21h），是几点钟？ 夏至后一个月，当北京时间为晚上 9:00 时，内江（ 30 N， 105 E）的恒星时是多少 ? 第三章 地球的运动 解释下列名词： 极移，地轴进动，恒星周年视差，秒差距，光行差位移，太阳周年运动，行星同太阳的会合运动。 傅科摆实验怎样证明了地球的自转？ 地轴进动的具体情况、原因和表现如何？ 说明地球自转周期和
10、地球自转速度及其变化。 恒星的周日视运动怎样反映了地球的自转？ 几种天文距离单位的换算关系（天文单位、光年和秒差距）如何？ 不同纬 度的天体的周日运动表现为恒显星区、恒隐星区和出没星区的不同，其范围如何确定？ 作出 30 N 的天球周日视运动图，表达恒显星区、出没星区和恒隐星区的范围。并绘出太阳赤纬 =10时的太阳周日运动路线（标出太阳出没方位、周日运动方向，中天位置及高度）。 什么是真太阳日？什么是平太阳日？造成太阳赤经差的季节变化因素有哪两个方面？ 水平运动偏转的规律如何？ 设某恒星的周年视差为 0.1，其视星等为 0.1 等，那么，它的距离为多少秒差距？它的绝对星等是几等？ 由观测得知，
11、太阳的最大视直径 P = 32 26，最小视直径 q = 31 31，据此，确定地球轨道的偏心率 e 的大小（提示：太阳视直径的大小与日地距离成反比）。 5 什么是地球公转轨道？一年中，地球什么时候过远日点？什么时候过近日点？ 比较四种地球公转周期的差异。 什么是行星的会合运动？会合周期长短决定于什么？在会合运动中，地内行星与地外行星的表现，有何不同？ 已知火星的会合周期为 780 日，试确定其公转的恒星周期。 什么是行星的逆行？行星在什么时候发生逆行？ 第四章 地球运动的地理意义 解释下列名词： 太阳的回归运动、晨昏蒙影 、白夜、历法、时差、地方时、区时、法定时、北京时间、世界时、协调世界时
12、 已知太阳黄经，求对应的太阳赤纬。理解黄赤交角与太阳回归运动及太阳直射点的关系； 按半昼弧公式： cost = -tg tg，回答下列问题： 公式中的 t 指什么？ 昼夜等长的条件是什么？ 昼长夜短和昼长夜短的条件是什么？ 极昼和极夜的条件是什么？ 说明黄道十二宫的划分及名称。 说明二十四节气的划分及名称，各节气和中气对应的黄经。 简要说明昼夜长短的变化规律（纬度分布和季节变化）。 影响昼夜长短的主要因素有哪些？次要因素有哪些？ 按正午太阳高度公式： H = 90 - +，回答下列问题： 式中的“ 90 -”可理解为什么？ 在何种条件下，正午太阳当顶？在何种条件下，正午太阳高度为零？ 6 月
13、22 日，北极圈上的正午太阳高度多大？列式推算之。 这时，南半球与之相应正午太阳高度纬度是多少？ 在 30 N 地方，测得正午太阳高度 H = 36 34，问：这次观测是在何日进行的？ 9 月 23 日，一根竖直的杆子，在正午时的影长与杆高恰好相等，试确定该地的地理纬度。 黑龙江省的漠河（ = 53.5 N），素有“中国的北极”之称。问： 该地 6 月 22 日正午太阳高度多大？ 夜半太阳“低度”呢？是否有白夜，为什么？ 简要说明正午太阳高度的变化规律（纬度分布和季节变化）。 根据昼夜长短的纬度分布规律，按“五一”节的昼长，将下列各地排列序次（从长到短）：北京（ 40 N）、上海（ 30 N）
14、、哈尔滨（ 45 N）、新加坡（ 1 N）、雅加达（ 1 S）、墨尔本（ 37 S）和开普敦（ 34 S）。 根据昼夜长短的季节变化规律，把各月 1 日按内江（ 30 N）的昼长排列序次（从长到短）： 1/1， 1/2， 1/12。 我国、西方的天文四季分别是如何划分的？气候上的四季如何划分？ 2006 年夏历各月初一和有关中气的公历日期，试定各该月份的月序和大小月（按中气定月序，据两朔间隔日数定前月的大小） 。 夏历月序 初一的阳历日期 有关中气（阳历日期） 大小月 6 （ 3 ） 月 3 月 29 日 谷雨（ 4 月 20 日） 大月 （ 4 ） 月 4 月 28 日 小满（ 5 月 21
15、 日） 小月 （ 5 ） 月 5 月 27 日 夏至（ 6 月 21 日） 大月 （ 6 ） 月 6 月 26 日 大暑（ 7 月 23 日） 小月 （ 7 ） 月 7 月 25 日 处暑（ 8 月 23 日） 大月 （ 闰 7 ） 月 8 月 24 日 （ 月 日） 小月 （ 8 ） 月 9 月 22 日 秋分（ 9 月 23 日） 某年 9 月 25 日逢中秋节，问：第二年的这个日子呈什么月相？ （新月） 假如回归年长度为 364.2000 日，按编历原则，你认为阳历的大小月及闰年，应如何安排才合理？ 18. 2001 年夏历各月初一和有关中气的公历日期，试定各该月份的月序和大小月（按中气
16、定月序，据两朔间隔日数定前月的大小） 。 夏历月序 初一的阳历日期 有关中气（阳历日期） 大小月 （ 正 ） 月 1 月 24 日 雨水（ 2 月 18 日） 大月 （ 2 ） 月 2 月 23 日 春分（ 3 月 20 日） 大月 （ 3 ） 月 3 月 25 日 谷雨（ 4 月 20 日） 小月 （ 4 ） 月 4 月 23 日 小满（ 5 月 21 日） 大月 （ 闰 4 ） 月 5 月 23 日 （ 月 日） 小月 （ 5 ） 月 6 月 21 日 夏至（ 6 月 21 日） 大月 （ 6 ） 月 7 月 21 日 大暑（ 7 月 23 日） 19. 6 月 14 日，某船上用六分仪测
17、得太阳中天时刻是格林尼治恒星时 8h23m，中天时日面中心的天顶距为 22 02。按照天 文年历，此刻太阳赤经为 5h26m，赤纬为 +18 25。试求该船所在的经度和纬度？ 解：（ 1）求纬度： 直射点纬度： =18 25 N 该船所在地正午太阳高度为 H = 90 -22 02 = 67 58 由于正午太阳高度从直射纬度向南北递减，纬度相差 1 度， 正午太阳高度相差 1度，可求得该船所在地纬度： =18 25 +22 02 =40 27 N 或 =18 25 -22 02 =-3 37即 3 37 S （ 2）求经度： 已知格林尼治恒星时 8h23m，经度为 0 该船所在地视太阳时 12
18、h，求出对应恒星时： S=t+ =12h-12h+5h26m=5h26m 根据任何二地的时刻差，等于其经度差 ，且 较东地点时刻较快 ， 求得该地经度为 0 -（ 8h23m -5h26m） =-2h57m，即 44 15 W 答：该地的地理坐标为 （ 40 27 N， 44 15 W） 或 （ 3 37 S， 44 15 W） 7 20.某野外考察队于 6月 20日格林尼治恒星时 11h54m测得太阳中天天顶距为 18 21 42，按照天文年历，这一天太阳的赤经为 5h51m50s，赤纬为 +23 25 23。试确定该考察队所处的经度和纬度。 解：（ 1）求该考察队 所处纬度（ 3 分） 正
19、午太阳高度为： 90 -18 21 42 =71 38 18 根据 正午太阳高度差等于与直射点的纬度差 求得纬度为 23 25 23 +（ 90 -71 38 18 )= 41 47 05 N 或 23 25 23 -（ 90 -71 38 18 )= 5 03 41 N （ 2）求该考察队所处经度（ 2 分） 根据 恒星时 =太阳时 +太阳赤经 12 时 求得考察队所在地的恒星时 S=12h+5h51m50s 12h=5h51m50s 根据 任何二地的时刻差，等于其经度差 ，且 较东地点时刻较快 求得该考察队所处经 度为： 11h54m-5h51m50s=6h02m10sW=90 32 30
20、 W 答：该考察队所处的经度为 90 32 30 W，纬度为 41 47 05 N。 21. 甲、乙两人同时在北至日北京时间 13h，分别在天顶以南和天顶以北测得正午太阳高度均为 65 26，已知此日的时差为 -1m28s，求两人所在地的地理坐标。 解：（ 1）求两人所在地的纬度 甲所在地的纬度为 90 -65 26 +23 26 =48 N 乙所在地的纬度为 90 -65 26 -23 26 =1 08 S （ 2）求两人所在地的经度 根据 时差 =视时 -平时， 求得 两人所在地的地方平时 为 12h-（ -1m28s） =12h01m28s 根据 任何二地的时刻差，等于其经度差 ，且 较
21、东地点时刻较快 求得两人所在地的经度为： 120 E-（ 13h-12h01m28s） =7h01m28sE=105 22 E 答：甲、乙两人所在地的地理坐标分别为 （ 48 N， 105 22 E）、（ 1 08 S， 105 22E）。 22. 1986 年 9月 23 日北京时间 16h10m 秋分时，在北半球某地测得正午太阳高度为 20，已知当日时差为 +7m35s，试求该地的地理坐标。 解：（ 1）求纬 度： 根据公式 H 90 求得纬度为 90 -20 =70 N （ 2）求经度： 根据时差 =视时 -平时，求得该地平时为 12h-7m35s=11h52m25s 根据任何二地的时刻
22、差，等于其经度差 ，且 较东地点时刻较快 ， 求得该地经度为 120 E-（ 16h10m-11h52m25s） =3h42m25sE=55 36 15 E 答：该地的地理坐标为 （ 70 N， 55 36 15 E）。 8 第五章 地球和月球 概念：日食，月食，食分，食限，食季，潮汐，引潮力 日月食种类有哪些？为何没有月环食？在地球上，有可 能在午夜观测到日食吗？在哪里？ 绘图并说明日全食和月全食过程。 什么叫食限？食限的大小决定于什么？什么叫食季？食季的长短取决于什么？ 发生日食的次数比月食多，为什么对一地来说，看到月食的次数反比日食要多？ 什么是沙罗周期？为什么沙罗周期不能代替日、月食的
23、具体推算？它的尾数 0.32 日在日、月食预告上有怎样的作用？ 若今年 8 月发生月食，那么，明年 7 月可能发生另一次月食吗？今年 10 月有可能吗？为什么？ 什么地球的潮汐变形？它是怎样发生的？ 什么是引潮力？高（低）潮到来的时刻为什么逐日推 迟？为什么逢朔望发生大潮，逢上下弦发生小潮？ 何谓日潮不等？什么是全日潮？月球赤纬的变化如何影响日潮不等和全日潮发生的范围？ 第六章 地球的结构和物理性质 地面重力的纬度分布；地球内部的压力变化及温度变化。 什么是大地水准面？人们怎么知道地面不是平面而是曲面？又怎么知道地球是一个球体？ 地球为什么回成为扁球体？比较地理纬度和地心纬度，为什么地理纬度大
24、于地心纬度？ 地球内部分为哪些圈层？它们有哪些重要的界面？在这些界面上，地震波发生怎样的变化？地震波的影区是怎样形成的？怎么知道地壳和地幔是 固体？外核是液体而内核是固体？ 大陆轮廓和海底结构各有些什么特征？ 什么是地磁要素？什么是地磁异常？什么是地球磁层和辐射带？ 重力是什么？地面重力怎样因纬度而不同？地球内部重力怎样随深度而变化？为什么在 2900km 深处，重力达到极大值？ 地球内部温度怎样随深度而变化？什么叫地温梯度？它怎样随深度而变化？ 地幔（固体）和外核（液体）的对比，外核和内核（固体）的对比，为地内温度的探索提供了什么重要线索？怎么知道地球内部有增温过程，而又不会有全部熔化的历史？
