地球概论第三版答案

1 地球概论第三版课后练习参考答案 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：^、d 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, a）、黄道坐标系（b, l）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^＝aQ=6h38m，t★=21h50m，故根据公式：S＝t★＋a★有：a★=-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（b）、太阳黄经（l）、太阳赤纬（δ）、太阳赤经（a） 春分（^）：0°、0°、0°、0h；夏至（a）：0°、90°、ε、6h 秋分（d）：0°、180°、0°、12h；冬至（g）：0°、270°、-ε、18h 2.13（答案顺序）高度（h）、方位（A）、赤纬（δ）、时角（t）、赤经（a） 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 2

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）。 3

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