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地球概论_全部习题答案

第一章（地理坐标与天球坐标）参考答案

1.1地理坐标：纬缴口经线、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（弗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（8,）、黄道坐标系（，）均以为原点，所以有：（0。、0卜）、

（0。、0°）

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

2.7西南方半空（地平坐标系）

2.8当8s=h s, t s= 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 ,tL21h50m 敬根据公式S = U+ ★有：★=-15hl2m（8h48m）2.10t = 2h39m

2.1190°-35°+E=78°26, , 90。-35。+￡二31。24'

2.12（答案顺序）太阳黄纬（）、太阳黄经（）、太阳赤纬（8 ）、太阳赤经（）

春分（）:0°、0°、0°、Oh;夏至（）:0°、90°、￡、6h

秋分（）:0。、180。、0。、12h;冬至（）：0。、270。、-￡、18h

2.13（答案顺序）高度（h ）、方位（A ）、赤纬（8 ）、时角（t）、赤经（）

天顶Z:90。、任意、31.5。、0\ 9h5m;天底T : -90°、任意、?31.5°、12\ 21h45m

天北极P: 31.5。、180。、90。、任意、任意；天南极P':-31.5。。。、-90。、任意、任意东点E : 0°、270°、0°、18\ 5h45m;西点W : 0。、90。、0°、6\ 3h5m

南点S:0。、0°、?58.5。、0\ 9h5m;北点N : 0。、80。、58.5°、12\ 21h45m

上点Q : 58.5°、0°、0°、0\ 9h45m;下点Q' : -58.5°、180。、0°、12\ 12h

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）

3.40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=1.496xlO n m z V=2.978xl04m/s ,

G=6.67xl0-11m2/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，磁基/极光等。

43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 2x3.7=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|亘星所需的时间；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27d43ml2s ；

塑望月是月球同太阳的会合周期，长度为29dl2h44m3s。

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180。。

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：8m 二±￡±5。9',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，

7.5°/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。

63 5°/20z=15a o

在地球形状变圆、黄赤交角（￡）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（￡）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 （ q）） =V*cos（p=456m/s*cos（p o在同一纬度处地球自转速度随高度的增加而增大。当

cp =60°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8行星分类6.8天体中天时,其时角等于。或180。。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0°或180。。不是所有天体都一样，只对于恒星。

6.9因为恒星离北天极23。＜( 90°-31° )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20°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90。之差。

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

天体是宇宙中各种星体和星际物质的总称，其中恒星和星云拥有极其巨大的质量，它们的集合体构成了星团和星系。

2.太阳大气按其物理性质的差异，从内到外依次可分为光球、色球和日冕。

3?0。经线和180。经线是东经和西经的分界线；而20°W经线和160°E经线则是东西两半球的分界线。

4.在中纬度地区，天体的周日圈与地平圈斜交,所以人们所看到的天体都是从偏东方升起，

然后在偏西方落下。

5.昼夜长短和太阳高度决定了地球表面得到的太阳热量，它们是地球上的四

彝口五带形成的主要因素。

6.地球上极昼极夜现象出现在±66°34'一±90°的范围内。

7.历法是协调回归年、朔望月、太阳日这三种天文自然周期的方法,即科学地、人为地

安扫醉、月、日的法则。

8.二十四节气实质是反映了太阳在黄道上的运行周期，其长度等于回归年, 因而是地道的阳历。

9.恒星时是用春分点的时角来表示的，主要用于天文学方面，它与我们日常生活中使用的时间没有直接的关系。

10 .区时就是每个时区的中央经线的地方平太阳时,是该时区内使用的统一时间。11太阳的能量是由太阳内部发生由氢变氨的核聚变反应而产生。

12 .月球的同步自转指月球自转的方向和周期与它绕日公转的方向和周期相同。

13.在极地，所有天体的周日圈都与地平圈平行，地平圈以上的恒星总是位于地平

线上称为恒显星；地平圈以下的恒星总是位于地平线下称为恒隐星。

14 .不同天体的周日运动、不同纬度的周日运动和水平运动的左右偏转等现象是地球自转运动强有力的证据。

15.我国农历属于阴阳历，其历月制度体现阴历成分，历制度则体现阳历成分; 平均历月长度接近于朔望月,平均历年长度接近于回归年。

16.地球上昼夜长短的变化随着纬度的增加而增大。地球上极昼极夜现象出现在北极圈以」拆口南极圈以南范围内。

17.恒星之间的距离通常用光年和秒差距表示，而天文单位主要用于说明太

阳和行星之间的距离。

18.太阳的视表面是人们用眼睛所见到的光芒夺目的太阳表面，通常所说的太阳的形状、大小、温度、辐射和光谱等都是指太阳的光球层而言。

19?低中、高纬度的范围依次为0°~30°、30°~ 60°、60。~90°。

20.太阳的回归运动在地球上直观地反映为太阳直射点在赤道南北两侧的周期性往返运

动。

21.太阳时等于太阳时角+ 12小时；这样，太阳日的起点就定在太阳下中天时刻,

目的是使一个完整的白天属于同一个日期。

22.日期变更的口诀是向东退一日，向西进一日。

23.不存在月环食的原因是地球本影的长度大大超于月地距离，且本影横截面大于月轮圆

面。

24.发生日食时，由于月球影子（本影和半影）只能笼罩地球表面的部分区域，因而在地球

上能看到日食现象的范围很小。

25.恒星的光度指恒星本身的发光强度（本领），常用绝对星等表示光度等级。恒星的亮

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<90°）内。

7.7 686 日，l/780=l/365-l/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360。;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389。。这29°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29。所需的时间。54

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=-tg(ptg5

(l)t :日没时的太阳时角，即半昼弥的长度；

(2 )昼夜等长：若(p=0。，即在赤道上；若6=0。，即在春秋二分时;

(3 )昼长夜短:cp和8同号；昼短夜长:cp和8异号；

(4 )极昼：(p和8同号且互为余角；极夜：甲和8异号且互为余角。8.3

哈 >北> 上〉新>雅> 开〉墨

8.4

1/7 >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°-(p+5

(1) 90°-(p :二分时的正午太阳高度；(2)正午太阳当顶：当时，H=90°

正午太阳高度为零：当(p?8=90°时,H=0°

(3 ) H = 90°-(p+6=90°-66°34'+23°26'=46°52'

(4 ) 46°52, =90°-(p-23°26，=> (p=19°42，

(5) 36。34'=90。?30。+6=>8=-23。26‘,南回归线附近，在12月22日观测的。

8.6

根据题意，6=0° , H=45°,所以(p=±45°(即45°N 或45°S )

8.7

(1) H = 90°-(p+8=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

全球性夏季或冬季

8.12

热带变宽,为45°X2=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：平均历月二朔望月；平均历年二朔望月xl2。

b.阳历。概括地说，阳历的基本原则是：平均历月=回归年口2 ;平均历年二回归年。

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朔望月二

回归年。

（3）无必要

大小月

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

夏历月序 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la (平年)，每4a 一润，润年为366d ;平均历年为365.25d0

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、：L800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=a*+t*得，S=a*+t* =14h22m+13h02m=27h24m ,所以有S=3h24m

(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。

10.4

两者都是

10.5

h55z12"

10.6

E67°34'

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Id。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Id ;反之，自西12区向西经过日界线，日期要跳过Id。

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，而对它的时亥测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。

11.4 略。

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