地球概论课后习题答案之欧阳语创编

地球概论课后习题答案

时间：2021.03.01 创作：欧阳语

第一章（地理坐标与天球坐标）参考答案

1.1 地理坐标：纬线和经线、纬度和经度、整圆与半圆……

1.2 地球上的方向（地平面）：南北极、南北半球、东西半球、东方西方

2.1 引出两个重要概念：天球周日运动、太阳周年运动2.2 天球坐标：天球大圆及其两极

地平圈：Z、Z′；子午圈：E、W；天赤道：P、P′

卯酉圈：S、N；黄道：K、K′；六时圈：Q、Q′

2.3 天球坐标：天球大圆的交点：

子午圈与地平圈：S、N；子午圈与天赤道：Q、Q′

子午圈与卯酉圈：Z、Z′；子午圈与六时圈：P、P′

天赤道与地平圈：E、W；天赤道与黄道：、

黄赤交角（ε=23°26′）

2.4 第一赤道坐标系：时角，右旋坐标系，与天球周日运动（地球自转）相联系，

天球周日运动方向向西，时角向西度量。

第二赤道坐标系：赤经，属左旋坐标系，与太阳周年运动相联系，

太阳周年运动方向向东（地球向西），赤经向东度量。

2.5 第二赤道坐标系（δ, ）、黄道坐标系（, ）均以为原点，所以有：（0°、0h）、（0°、0°）

2.6 在黄道坐标系中：P（90°-ε，90°）；在第二赤道坐标系中：K（90°-ε，18h）

2.7 西南方半空（地平坐标系）

2.8 当δs=hs，ts= As时，地处南、北两极（即地平坐标系与第一赤道坐标系完全重合在一起）

2.9 已知：S＝t＝Q=6h38m，t★=21h50m，故根据公式：S＝t★＋★有：★=-15h12m（8h48m）

2.10 t＝2h39m

2.11 90°-35°+ε=78°26′，90°-35°+ε=31°24′

2.12（答案顺序）太阳黄纬（）、太阳黄经（）、太阳赤纬（δ）、太阳赤经（）

春分（）：0°、0°、0°、0h；夏至（）：0°、90°、ε、6h

秋分（）：0°、180°、0°、12h；冬至（）：0°、270°、-ε、18h

2.13（答案顺序）高度（h）、方位（A）、赤纬（δ）、时角（t）、赤经（）

天顶Z：90°、任意、31.5°、0h、9h5m；天底Z′：-90°、任意、-31.5°、12h、21h45m

天北极P：31.5°、180°、90°、任意、任意；天南极P′：-31.5°0°、-90°、任意、任意

东点E：0°、270°、0°、18h、5h45m；西点W：0°、90°、0°、6h、3h5m

南点S：0°、0°、-58.5°、0h、9h5m；北点N：0°、80°、58.5°、12h、21h45m

上点Q：58.5°、0°、0°、0h、9h45m；下点Q′：-58.5°、180°、0°、12h、12h

第二章（地球的宇宙环境）参考答案

3.1 恒星--（如同太阳）

发光：质量巨大/中心温度很高/热核反应/能量释放；

光谱信息：表面温度、物理性质、化学成分、运动方向，

确定恒星光度，比较视亮度，推知恒星距离等。

3.2 亮度与光度--恒星的明暗程度，恒星本身的发光强度。

视星等与绝对星等--亮度等级（m）和光度等级（M）。

M=m+5-5lgd（d指该恒星的距离），因为大部分恒星的距离都在10秒差距之外，故有M>m。

3.3 （天球周日运动、太阳周年运动、夜半中星）

3.4 0等星。5.1等，天空全黑时可见

3.5 赫罗图是根据恒星的光谱型和光度绘制的坐标关系图，表明恒星温度越高，其光度就越大；

可求主序星的位置，反映恒星的演化历程。

3.6 银河与银河系；河外星系和总星系

4.1 太阳距离、大小和质量测量方法：（P37第18-34行）

太阳半径R等于太阳平均视半径（16′）乘日地距离。利用太阳半径可求太阳大小；

利用万有引力可求太阳质量：M=RV2/G （R=1.496×1011m，V=2.978×104m/s，G=6.67×10-11m2/kg）

4.2 太阳大气：太阳可直接观察到外部等离子体层次；

太阳风：日冕高速膨胀，行星际空间不断地得到从太阳喷发出来的高速离子流。

太阳活动：太阳磁场支配下太阳外层大气的剧烈运动；

对地球影响：黑子/气候，耀斑/无线电通讯，磁暴/极光等。

4.3 哥白尼“日心”体系：把周日运动归之于地球绕轴自转，而把周年运动归之于地球绕太阳公转；

行星的复杂的环状视运动，则是地球和行星同时绕太阳公转的复合运动的结果。

唯有月球才是唯一绕地球运动的卫星。

日心说是整个近代天文学的基石。开普勒定理（即行星运动三定理）：轨道定理、面积定理、周期定理。

牛顿对开普勒定理的发展：他指出天球轨道可以是任意圆锥曲线，速度是决定轨道形状的必要条件；

他用数学方法证明了在引力作用下行星绕太阳运动的面速度不变；他修正了第三定理公式。

牛顿由于发现了万有引力定理而创立了科学的天文学。

4.4 绕日公转周期：125a；与太阳的平均距离：4AU

4.5 行星分类：（地球轨道/小行星带/质量和化学组成）4.6 彗星--在偏心率很大的轨道上绕太阳运动的冰冻物质；

星体--太阳系中围绕太阳运动的微小颗粒；

流星--流星体进入地球大气，摩擦发光在天空中划出一道闪量的余迹。

没有大气可以看到彗星，但不能看到流星。

4.7 康德“星云说”基本论点：太阳系由弥漫星云物质演化而来，形成太阳系的动力是自引力

（星云各部分之间相互吸引的力）。

意义：在僵化的的自然观上打开第一个缺口，关于第一次推动的问题被取消了，

地球和整个太阳系表现为某种在时间的进程中逐渐生成的东西。

5.1 月球有时会遮掩太阳、行星和恒星，却从没被别的天体遮掩过。

月球距离地球最近，是地球唯一的天然卫星，和地球相互绕转产生月相变化，因此产生古代历法。

且对地球的潮汐现象有着主导作用。

5.2 地球和月球的半径之比

5.3 大81倍

5.4 同步自转--月球自转和绕地公转具有相同的方向和周期。

5.5 2×3.7=7.4min（无升起现象）

5.6 恒星月是月球在白道上连续两次通过同一恒星所需的时间；塑望月是月相变化的周期。

恒星月是月球绕转地球的恒星周期，长度为27d43m12s；

塑望月是月球同太阳的会合周期，长度为29d12h44m3s。

5.7 上弦月傍晚（日落）中天；下弦月早晨（日出）中天；半夜满月位于南方上空（中天）。

5.8 满月或将满月--太阳与月球之间的距角为180o。5.9 上弦月--月落时太阳在下中天，月球在太阳东侧（后升后落）

5.10 判断1：首先，否定（c）和（d），因为月亮凸向上

方意味着太阳尚未西落；

其次，月亮的赤纬是：δm＝±ε±5o9′，我国位于北半球中低纬度，绝大部分地区只能朝南看月亮。

（b）图中的月相是新月，与题词中所说的"残月"不符，故只有选（a）。

判断2：直接根据“晓风”二字判断当时为凌晨，当你朝南看时只有（a）符合，亦即：太阳位于东方地平以下。

第三章(地球的运动)参考答案

6.1 北半球右偏（南偏），南半球左偏（北偏），赤道不偏，

7.5º/h

6.2 南北两极在地面上的移动叫极移。

南北两极在天球上的移动，反映了地轴在宇宙空间的运动叫做地轴进动。进动造成天极的移动，但不涉及地极在地面上位置的变化。

6.3 5º/20ˊ=15a。

在地球形状变圆、黄赤交角（ε）变小、地球自转的速度变快时，岁差（p）将会消失。

6.4 地球越扁，合力矩力臂的长度差越大，则进动越快。月地距离越近则引力越大，合力矩越大，故进动越快。

地球的密度大时，合力矩对地球作用的效果就不明显，则进动慢些，地球自转快些时，自转力矩与合力矩相抵消一部分，所以变慢些。

6.5 因为黄赤交角（ε）和地球椭圆轨道这两个因素同时存在，以致太阳每日的赤经差因季节而变化，所以视太阳日长度因季节而变化。因为黄赤交角和地球椭圆轨道这两个因素同时存在并互相干扰，前者使视太阳日长度发生±21s的变化；后者使真太阳日发生±8s的变化。二者之中，前者是主要的，因此视太阳日的变化，大体是二至日最长，二分日最短。因为视太阳日长度因黄赤交角和日地距离而变化，二者的叠加主极发生南至后，这是因为，地球过近日点在冬至后不久。

6.6 V（φ）=V*cosφ=456m/s*cosφ。在同一纬度处地球自转速度随高度的增加而增大。当φ=60º时地球自转的速度减为在赤道的一半。

6.7 天顶赤纬等于当地纬度，而该恒星又刚好位于当地的天顶，所以恒星的赤纬也等于δ行星分类

6.8 天体中天时，其时角等于0或180º。因为时角的起点和方位角的起点都是午圈，所以其方位角也为0º或180º。不是所有天体都一样，只对于恒星。

6.9 因为恒星离北天极23º<（90º-31º）所以它永远位于上海的地平之上。

7.1 光行差

7.2 10秒差距、0.1等。

7.3 恒星的黄纬愈高，光行差椭圆的偏心率愈小与恒星年视

差椭圆相同；但光行差大小恒为20º与恒星的距离远近无关。而恒星的年视差与恒星的距离远近有关。在年视差图中，恒星的视位置沿轨道半径方向，偏离其平均位置；而在光行差图中，恒星的视位置沿轨道的切线方向，偏离其真位置。二者的偏差有90º之差。

7.4 e=(1/q-1/p)/(1/q+1/p)

7.5 当行星和太阳的黄经相等时，二者处于地球的同一侧，就是行星同太阳会合，叫做行星合日，被称为会合运动。会合周期起决于两天体公转周期之差，差愈大，它们的会合周期便愈短。地内行星的公转速度大于地球，它在天球上相对于太阳来说是东行，其会合运动的表现为上合－东大距－下合－西大距－上合的依次出现和反复循环。地外行星的公转速度小于地球，它在天球上相对于太阳是西行，其会合运动表现为合－西方照－冲－东方照－合的依次出现和反复循环。

7.6 该行星是地外行星，因为地内行星同太阳的黄经差被限定在某个范围内（且<90º）内。

7.7 686日，1/780=1/365-1/P

7.8 在日心天球上，行星和地球的运动永远是顺行（向东），只有在地心天球上，行星才会发生逆行。这是因为，行星和地球的公转，存在着速度的差异，这种速度上的差异，在地球赶上和超越地外行星（冲日前后），或被地内行

星（在下合前后）赶上和超过的短暂时间内，就表现为它们的逆行。

7.9 从一次星月相合到下一次星月相合，是一个恒星月，月球绕地球360º；从这一次日月相合到下一次日月相合，是一个朔望月，月球绕地球389º。这29º的差值是地球公转造成的，它使朔望日比恒星月约长2.2d，即月球绕地球29º所需的时间。54′

第四章 (地球运动的地理意义) 参考答案

8.1太阳赤经变化最快：二至点前后；太阳赤纬变化最快：二分点前后。

8.2 半昼弧公式：cost=-tgφtgδ

（1）t：日没时的太阳时角，即半昼弧的长度；

（2）昼夜等长：若φ=0°，即在赤道上；若δ=0°，即在春秋二分时；

（3）昼长夜短：φ和δ同号；昼短夜长：φ和δ异号；（4）极昼：φ和δ同号且互为余角；极夜：φ和δ异号且互为余角。

8.3哈>北>上>新>雅>开>墨

8.41/7>1/6>1/8>1/5>1/9>1/4>1/10>1/3>1/11>1/2> 1/12>1/1

8.5正午太阳高度公式：H=90°-φ+δ

（1）90°-φ：二分时的正午太阳高度；（2）正午太阳

当顶：当φ=δ时，H=90°

正午太阳高度为零：当φ-δ=90°时，H=0°

（3）H=90°-φ+δ=90°-66°34´+23°26´=46°52´（4）46°52´ =90°-φ-23°26´ => φ=19°42´

（5）36°34´=90°-30°+δ=>δ=-23°26´，南回归线附近，在12月22日观测的。

8.6 根据题意，δ=0°，H=45°，所以φ=±45°（即45°N或45°S）

8.7（1）H=90°-φ+δ=90°-53°30´+23°26´=59°56´

8.8（1）约280°；（2）南半球；（3）向北移动；（4）向赤道移动

8.9（1）季节的半球性因素：昼夜的长短和正午太阳高度是半球性的,主要影响太阳热量在南北半球之间的分配；

季节的全球性因素：日地距离变化决定全球所得太阳辐射热能总量。

（2）按距日远近是季节变化的全球性因素，而起决定作用的是半球性因素。尽管过近日点时，全球接受的热量较多，但较多的热量大多集中在南半球。北半球这时昼短夜长，正午太阳高度小，是冬季。

8.10昼夜等长；四季变化不明显

8.11全球性夏季或冬季

8.12热带变宽，为45°×2=90°；寒带也变宽，半径为

45°；温带消失

9.1（1）历法问题的复杂性，在于回归年和朔望月这两个周期都太零碎，且彼此不能通约。历日制度在回归年和朔望月之间，即在历月和历年之间，总是顾此失彼，必然有所侧重。正是由于这个原因历法一般分为三类，太阴历，太阳历和阴阳历。

（2）a.阴历。

历月，它按照朔望月的长度来定历月：大月30日，小月29日；通过大小月的适当安排，使其平均历月接近朔望月。

历年，12个历月的累积为它的历年。概括地说，阴历的基本原则是：平均历月=朔望月；平均历年=朔望月×12。

b.阳历。概括地说，阳历的基本原则是：平均历月=回归年÷12；平均历年=回归年。

c.阴阳历。概括地说，阴阳历的基本原则是：平均历月=朔望月；平均历年=12.3683朔望月=回归年。

（3）无必要

9.2用来指导农业生产；以月相定日序。逐一推算日月合朔的日期和时刻，把每次合朔的日期定为初一；根据先后两次合朔所包含的日数多寡，来确定月的大小：如果包含30日，当月就是大月；如果只含29d，便是小月。

干支纪年法：我国古代以天为主，地为从；天同干相

联，叫天干；地同支相联，叫地支。两者合称天干地支，简称干支。天干共有10个（甲乙丙丁戊己庚辛壬癸），地支有12个（子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥），天干和地支循环搭配为甲子、乙丑、丙寅……亥癸，正好以六十为一周，周而复始，用于纪年、纪月、纪日和纪辰。

9.3下弦月

9.4夏历月序大小月

三月小月

四月大月

五月小月

闰五月小月

六月大月

七月大月

9.5（1）儒略历：365d为1a（平年），每4a一润，润年为366d；平均历年为365.25d。

格里历：格里历对儒略历的置润法则进行了调整，改4年1润为400a97润，以消除新的误差，使春分固定在3月21日；凡遇世纪年必须能被400整除才算润年，如1700年、1800年、1900年不再是润年。

（2）为了宗教事务上的方便。旧历由于每年有0.0078d 的误差，自公元325年到1582年，春分日从3月21日提前到了3月11日，使复活节的推算在3月21日和真正的

春分日之间无所适从。为了克服这个混乱的状况，格雷果里决定修改儒略历。

（3）使当时的春分回到3月21日；使以后的春分固定在3月21日。

（4）十月革命按照旧历发生在10月25日，而按照新历是同年的11月7日。

（5）1643年1月4号

9.6平年364天，五年一闰，闰年365天。一年4个大月，8个小月

10.1根据S=α*+t*得，S=α*+t* =14h22m+13h02m=27h24m，所以有S=3h24m

10.2（1）视太阳时:以真太阳时角推算的时刻叫做视太阳时。特点：流逝不均，但可以直接测定。

平太阳时：以平太阳时角推算的时刻叫做平太阳时。特点：流逝均匀，但只能根据恒星时或视时推算。

（2）时差：真太阳和平太阳之间的时刻差。时差的周年变化是视太阳日周年变化的结果。具体变化情形可以用视午和平午的比较来说明。如图4-37（P131）所示，在视太阳日长于平太阳日期间，视午逐日推迟，时差逐日便笑。在这段时期的终了，视午最迟，时差达极小值。反之，在视太阳日短于平太阳日期间，视午逐日提早，时差逐日变大。在这段时期的终了，视午最早，时差达极大值。

时差的极大值和极小值，都是视太阳日和平太阳日的差值累积。所以，视太阳日和平太阳日的差值的极大值和极小值，分别只有+29s和-21s；而时差的极大值和极小值，却分别可达+16.4m和-14.4m。

10.3

10.4两者都是

10.5 h55´12"

10.6 E67°34´

10.7

原因：在全球范围内建立一个既有相对统一性，又保持一定地方性的完善的时间系统。

内容：划分标准时区和设立日界线。

划分时区：国际经度会议所划分的标准时区，只作理论性规定，这样的时区叫做理论时区；目前世界各国所采用的标准时区称为法定时区。

区时：各个时区采用各自中央经线的地方平时，为全区统一的标准时间，即区时。

在时刻和经度的关系上，区时显然不同于地方时。地方时直接决定于经度：任何两地的经度差，都等于它们的地方时刻之差。区时则不然，两地的区时之差，决定于它们的时区之差，而不直接决定于两地的经度。例如，115°E和125°E，两地经度相差10°，但它们属于同一时区（+8区），因而

有相同的区时；而110°E和120°E两地，经度同样差10°，而区时相差1小时。

10.8法定时：各国为了自身的便利，在制定标准时时，根据具体情况对理论上的标准时进行各种调整。它们被称为法定时。“北京时间”不同于“北京地方时”。后者是东8区的区时。

10.9 日界线：日期进退的界线。180°经线是它的最佳选择，这是因为：它不仅可以避免环球航行中发生的日期混乱，而且还可以避免时刻换算中出现的日期混乱。

日期进退：东12区比西12区要早1d。因此，轮船或飞机越过日界线时，要变更日期：自东12区向东经过日界线，日期要退回1d；反之，自西12区向西经过日界线，日期要跳过1d。

10.10 10月29日，星期六

10.11

协调世界时：它是一种介于原子时和世界时之间的时间标准来播发信号。它以原子时为基础，但在时刻上尽量接近世界时。实际上是原子时的秒长和世界时的时刻相互协调的产物。它可以最大限度地满足不同部门对时间的要求。

协调方法：一是调整原子钟的速率，将原子秒长每年订正一次，使它的长度接近当年的平太阳秒长，在一年内保持不变，并使协调世界时与世界时的时刻差值，保持在0.1秒以

内。另一种方法是拨动原子钟的指针。它保持原子时的秒长不便，而对它的时刻则按照实际情形适当进行调整。

第五章（地球和月球）参考答案

11.1 月球体积小。

11.2 日全食。

11.3 不能。

11.5 日月食的发生，要求日月相合（或者相冲）于黄白交点或其附近。这个附近有一定的限度，它就是食限。大小决定于黄白交角的大小，月地距离和日地距离的远近。食季是有可能发生日、月食的一段时间。取决于食限。34．6天。

11.6 这是因为。月食时见食的地区广，日食地球上只有狭窄地带可见。

11.7 不可能，多次月食需要在年初、年终发生一次。11.8 食季固定，食限变小。

11.9 朔望月、交点月、近点月和食年组合成一种共同周期，即它们的最小公倍数，叫做沙罗周期。取最小值。沙罗周期并非是太阳日的整数倍，相互对应的二次日食或月食，并不发生在一日内的同一时刻，它的不足一日的尾数0.32日，即1/3天，使相互对应的二次日食或月食，在时刻上推迟约8小时，因此在经度上偏西约120。。沙罗周期并不严格等于交点约、近点月和食年的整数倍，因此相应的日食月食不可能完全一样。

12.1 从全球范围来看，潮汐现象首先是地球的变形现象。假如地球本来是个正球体，那么它在自转过程中，由正球体变成明显的扁球体，又要在公转中变成不很明显的长球体，后者是周期性变形，成为潮汐变形。

12.2 地球各个部分受到太阳的差别吸引，其中，地心受到的太阳引力，不论方向还是大小，无疑都是全球的平均值。同这个平均引力相比较，各地实际上受到的太阳引力，总是存在一个差值，这个差值就是使地球发生潮汐变形的直接原因，因此被称为引潮力。万有引力定律。

12.3 因为太阴日长度为24小时50分，因此逐日推迟。朔望时，月球，太阳，地球成一条直线，月球和太阳的垂点最接近，因此太阳潮最大程度加强了太阴潮，从而形成大潮。上下弦，月球，地球，太阳成三角形，月球和太阳的垂点相距最远，太阳潮最大限度的牵制和削弱太阴潮，形成小潮。

12.4 减弱。太阳潮大，3.6倍。太阳日内有两次高潮和低潮。是。

12.5 大小相同。潮差变大。

12.6 若月球的赤纬不等于零，它的两个垂点便分居在南北两半球，以至同一纬度的顺潮与对潮有所不同，造成一日内两次高潮之间的差异，成为日潮不等。其他日起，在纬度&≥90。-δ范围内，纬线全线位于顺潮（或对潮）半球内，以致那里每太阴日只有一次张潮和落潮，这样的潮汐称为全日

潮。其发生范围视月球的赤纬而定。

第六章（地球的结构和物理性质）参考答案

13.1 大地水准面：以某种假想的方式，把静止的海面“延伸”到陆地低下，形成一个全球性的封闭曲面；

人们通过观察发现地球是曲面，如登高可以望远，观看远方驶近的船只总是先见船桅后见船体等；

近代测量表明地面各部分有大致相同的曲率，说明地球是个球体。

13.2 在自转的地球上，每一质点的圆周运动的中心都在地轴上，惯性离心力（F）的方向都垂直并背离地轴。把F分解为垂直和水平方向的两个力，水平分力（f）都指向赤道。正是在指向赤道的力f的作用下，地球物质有向赤道聚集的趋势，使得地球形成扁球体；

由于地球是个扁球体，其经线曲率自赤道向两极减小，所以一地的地理纬度总是大于地心纬度，在赤道处两者相等为零；由于经线曲率自赤道向两极减小，南北纬45o是两种纬度间差值持续增大的重点，又是持续减小的起点，于是在那里出现极大值。

13.3 参考扁球体：具有扁球体的严格规则，而其形状和大小又十分迫近大地水准面；

北半球高纬地区和南半球低纬地区，大地水准面高出参考扁球体；北半球低纬地区和南半球高纬地区，大地水准面

稍低于参考扁球体；北极的大地水准面高出参考扁球体约10米，而南极的大地水准面低于参考扁球体约30米。

不确切的“梨形地球”：1大地水准面对于参考扁球体的偏离，忽视了扁球体的“扁”和赤道半径与极半径近21Km 的巨大差异；2过分夸大了南北极间40米差值的比例尺。

14.1 地震波是一种弹性波，分为体波和面波，体波在地球内部自震源向全球传播。面波沿地球表面自震中向四周传播；体波又分为纵波（P）和横波（S），纵波（P）是一种压缩波，是质点以波的传播方向往复运动，使介质发生周期性的压缩和膨胀〉。横波（S）是一种剪切波，是质点垂直于波的传播方向振动，使介质发生周期性的变形。

地震波的传播速度因地内物质的弹性和密度而不同，所以能反映地球内部的结构。

14.2 地球内部的圈层；地壳、地幔、地核（外核和内核）；地壳和地幔之间，在地面以下20-30Km为莫霍面，在那里纵波（P）和横波（S）的波速急剧升高；地幔和地核之间约2900Km处为古登堡面在那里纵波（P）波速急剧下降，横波（S）消失；外核和内核之间约5100Km为利曼面在那里纵波（P）波速急剧加速，横波（S）又出现。

地幔和地核之间的古登堡面，在那里纵波（P）波速急剧减速并急剧改变前进方向，以致纵波无法到达地面形成P 波影区。S波在这个界面消失，以致地面形成S波影区。