《地理必修一第一章思维导图》

一、 宇宙中的地球 (The Earth in the Universe)

1. 宇宙与天体系统 (Universe and Celestial Systems)

• 天体 (Celestial Bodies):

  • 定义: 宇宙间物质的存在形式。
  • 类型:
    • 恒星 (Stars): 自身能发光发热的气体星球 (e.g., 太阳/Sun, 北极星/Polaris)。
    • 行星 (Planets): 围绕恒星运行，自身不发光的天体 (e.g., 地球/Earth, 火星/Mars)。
    • 卫星 (Satellites): 围绕行星运行的天体 (e.g., 月球/Moon)。
    • 彗星 (Comets): 围绕恒星运行，呈云雾状外表的天体。
    • 流星体 (Meteoroids): 散布在星际空间的尘埃和固体小块。闯入大气层未燃尽的称陨石 (Meteorite)，燃烧发光的称流星 (Meteor)。
    • 星云 (Nebulae): 由气体和尘埃组成的云雾状天体。
    • 星际物质 (Interstellar Matter): 分布在星际空间的气体和尘埃。
  • 注意: 人造卫星、空间站等不属于自然天体。

• 天体系统 (Celestial Systems):

  • 定义: 天体之间相互吸引、相互绕转而形成的有组织结构。
  • 层次结构 (Hierarchy):
    • 地月系 (Earth-Moon System):
      • 中心天体: 地球 (Earth)
      • 成员: 地球及其卫星月球 (Earth and its satellite, the Moon)
    • 太阳系 (Solar System):
      • 中心天体: 太阳 (Sun) - 质量占太阳系总质量的99.86%
      • 成员: 太阳、八大行星、矮行星、小行星、彗星、流星体、星际物质等。
      • 八大行星 (Eight Planets): (按距日远近) 水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)。
        • 分类:
          • 类地行星 (Terrestrial Planets): 水、金、地、火 (体积小、质量小、密度大、卫星少)。
          • 巨行星 (Jovian Planets): 木、土 (体积大、质量大、密度小、卫星多)。
          • 远日行星 (Ice Giants): 天王、海王 (距离远、表面温度低)。
        • 运动特征:
          • 同向性 (Same Direction): 公转方向均为自西向东。
          • 共面性 (Coplanarity): 公转轨道面几乎在同一平面 (黄道面附近)。
          • 近圆性 (Near-Circularity): 公转轨道近似圆形。
      • 小行星带 (Asteroid Belt): 位于火星和木星轨道之间。
    • 银河系 (Milky Way Galaxy):
      • 包含太阳系。
      • 形状: 巨大的铁饼状/旋涡状。
      • 直径: 约10万光年。
      • 太阳位于银河系的一个旋臂上，距银心约2.6万光年。
    • 河外星系 (Extragalactic Systems):
      • 与银河系类似的、独立于银河系之外的天体系统 (e.g., 仙女座星系/Andromeda Galaxy)。
    • 总星系 (Observable Universe):
      • 目前人类所能观测到的宇宙部分，是最高一级的天体系统。
      • 范围仍在不断扩大。

2. 太阳与地球的关系 (Relationship between the Sun and Earth)

• 太阳辐射 (Solar Radiation):
  • 能量来源: 太阳内部核聚变反应。
  • 对地球的影响:
    • 提供光和热，维持地表温度，是地球生命生存、大气运动、水循环等的主要能量来源。
    • 为人类生产生活提供能源 (e.g., 太阳能、煤炭、石油等)。
• 太阳活动 (Solar Activity):
  • 主要标志:
    • 黑子 (Sunspots): 光球层上出现的暗黑斑点，温度较低。是太阳活动强弱的主要标志，周期约为11年。
    • 耀斑 (Solar Flares): 色球层上突然增亮的现象，释放巨大能量。是太阳活动最激烈的显示。
    • 日珥 (Prominences): 色球层上喷出的巨大气体柱。
    • 太阳风 (Solar Wind): 日冕层抛出的高能带电粒子流。
  • 对地球的影响:
    • 扰动电离层: 干扰无线电短波通信。 (耀斑)
    • 扰动地球磁场: 产生“磁暴”现象，使指南针失灵。 (耀斑、太阳风)
    • 极光 (Aurora): 高能带电粒子流与高层大气碰撞，在两极地区产生绚丽光彩。 (太阳风)
    • 影响气候: 与地球旱涝灾害等有一定相关性。 (黑子)

3. 地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星 (Earth: An Ordinary yet Special Planet)

• 普通性 (Ordinary):
  • 物质组成: 与其他类地行星类似。
  • 运动特征: 具有与其他行星相似的同向性、共面性、近圆性。
• 特殊性 (Special): 存在生命 (Presence of Life)
  • 生命存在的条件:
    • 安全的宇宙环境:
      • 稳定的太阳光照 (提供持续能量)。
      • 大小行星各行其道，互不干扰 (减少碰撞风险)。
    • 适宜的自身条件:
      • 日地距离适中 (Suitable Earth-Sun Distance): 使得地球表面有适宜的温度，水能以液态形式存在。
      • 地球体积和质量适中 (Suitable Volume and Mass): 产生的引力足以吸引住大气层，形成适合生物呼吸的大气。 (大气成分：氮、氧等)
      • 自转和公转周期适中 (Suitable Rotation and Revolution Periods): 使得地表温度变化幅度不大，昼夜温差和季节温差不至于过大。
      • 液态水的存在 (Presence of Liquid Water): 是生命形成和发展的基本条件。

二、 地球的运动 (Earth's Motion)

1. 地球自转 (Earth's Rotation)

• 定义: 地球绕其自转轴的运动。
• 地轴 (Axis): 空间指向北极星附近，具有稳定性。
• 方向: 自西向东。从北极上空看呈逆时针，从南极上空看呈顺时针。
• 周期:
  • 恒星日 (Sidereal Day): 真正周期，约23小时56分4秒 (参照物为遥远恒星)。
  • 太阳日 (Solar Day): 昼夜交替周期，24小时 (参照物为太阳)。作为我们日常生活的时间单位。
• 速度:
  • 角速度 (Angular Velocity): 除两极点为0外，全球各地相等，约为15°/小时。
  • 线速度 (Linear Velocity): 从赤道向两极递减。赤道最大 (约1670 km/h)，两极为0。 (公式: V = ωRcosφ，ω为角速度，R为地球半径，φ为地理纬度)
• 地理意义 (Geographical Significance):
  • 昼夜交替 (Alternation of Day and Night):
    • 晨昏线 (Terminator): 区分昼半球和夜半球的界线。其性质：是一个过地心的大圆；平分赤道；与太阳光线垂直；晨昏线上的太阳高度为0°。
    • 晨线: 由夜入昼；昏线: 由昼入夜。
  • 地方时差 (Local Time Difference):
    • 因地球自西向东自转，同一纬度，东边地点比西边地点先看到日出，时间较早。
    • 经度每隔15°，地方时相差1小时；经度每隔1°，地方时相差4分钟。
    • 时区与区时 (Time Zones and Zone Time): 全球划分为24个时区，每个时区跨经度15°。以中央经线的地方时作为该时区的区时。
    • 国际日期变更线 (International Date Line): 大致沿180°经线。自西向东越过，日期减一天；自东向西越过，日期加一天。
  • 地转偏向力 (Coriolis Effect):
    • 产生原因: 地球自转。
    • 偏转规律: 北半球向物体运动方向的右侧偏转；南半球向物体运动方向的左侧偏转；赤道上不发生偏转。纬度越高，偏向越明显。
    • 影响: 水平运动的物体 (风、洋流、河流等)。例如：北半球河流右岸冲刷较严重，南半球左岸冲刷较严重。

2. 地球公转 (Earth's Revolution)

• 定义: 地球围绕太阳的运动。
• 轨道: 近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上。
• 方向: 自西向东 (从北极上空看呈逆时针)。
• 周期:
  • 恒星年 (Sidereal Year): 真正周期，约365天6小时9分10秒 (参照物为遥远恒星)。
  • 回归年 (Tropical Year): 太阳连续两次直射同一回归线所需时间，约365天5小时48分46秒。是制定阳历和划分四季的依据。
• 速度:
  • 近日点 (Perihelion): 1月初，地球公转速度最快。
  • 远日点 (Aphelion): 7月初，地球公转速度最慢。
  • 平均角速度约为1°/天，平均线速度约为30千米/秒。
• 黄赤交角 (Obliquity of the Ecliptic):
  • 定义: 地球赤道平面与公转轨道平面(黄道面)的夹角。
  • 度数: 目前约为 23°26′ (或 23.5°)。
  • 影响: 导致太阳直射点在南北回归线之间作回归运动。若黄赤交角变化，五带范围、极昼极夜范围等会随之变化。
• 地理意义 (Geographical Significance): (由黄赤交角和地球公转共同产生)
  • 正午太阳高度角的变化 (Changes in Noon Solar Altitude):
    • 定义: 一天中太阳高度角的最大值，出现在地方时12时。
    • 分布规律: 由太阳直射点向南北两侧递减。距离直射点越远，正午太阳高度角越小。
    • 计算公式: H = 90° - |当地纬度 ± 直射点纬度| (同半球用减，异半球用加)。
    • 季节变化:
      • 夏至日 (约6月22日): 太阳直射北回归线(23.5°N)，北半球各地正午太阳高度达一年中最大值，北回归线及其以北地区达到最大；南半球达最小值。
      • 冬至日 (约12月22日): 太阳直射南回归线(23.5°S)，南半球各地正午太阳高度达一年中最大值，南回归线及其以南地区达到最大；北半球达最小值。
      • 春分日 (约3月21日)、秋分日 (约9月23日): 太阳直射赤道(0°)，全球正午太阳高度从赤道向两极递减。
  • 昼夜长短的变化 (Changes in Day and Night Length):
    • 变化规律:
      • 太阳直射哪个半球，该半球昼长夜短，纬度越高昼越长(夜越短)；另一半球则昼短夜长。
      • 赤道地区全年昼夜平分 (各约12小时)。
      • 极圈内出现极昼、极夜现象。
    • 季节变化:
      • 夏至日: 北半球昼长达一年中最长，夜长最短，北极圈及其以内出现极昼；南半球相反，南极圈及其以内出现极夜。
      • 冬至日: 北半球昼长达一年中最短，夜长最长，北极圈及其以内出现极夜；南半球相反，南极圈及其以内出现极昼。
      • 春、秋分日: 全球昼夜平分。
  • 四季的更替 (Alternation of Seasons): (中高纬度地区明显)
    • 根本原因: 黄赤交角的存在。
    • 直接原因: 正午太阳高度角和昼夜长短的周年变化。
    • 划分:
      • 天文四季: 以二分二至日为界限 (北半球: 春分-夏至为春季, 夏至-秋分为夏季, 秋分-冬至为秋季, 冬至-春分为冬季)。
      • 气候四季: 根据气温等气候要素划分，更符合实际感受 (北半球通常以3、4、5月为春季，6、7、8月为夏季，9、10、11月为秋季，12、1、2月为冬季)。
  • 五带的划分 (Division of Five Zones):
    • 依据: 太阳直射点的回归运动范围和极昼极夜出现的范围 (即正午太阳高度角的年变化幅度)。
    • 范围:
      • 热带 (Torrid Zone): 南北回归线之间 (23.5°S - 23.5°N)，有太阳直射现象。
      • 北温带 (North Temperate Zone): 北回归线至北极圈之间 (23.5°N - 66.5°N)，无直射，无极昼极夜，四季分明。
      • 南温带 (South Temperate Zone): 南回归线至南极圈之间 (23.5°S - 66.5°S)，无直射，无极昼极夜，四季分明。
      • 北寒带 (North Frigid Zone): 北极圈以北 (66.5°N - 90°N)，有极昼极夜现象。
      • 南寒带 (South Frigid Zone): 南极圈以南 (66.5°S - 90°S)，有极昼极夜现象。
    • 界线纬度: 回归线 (23.5°)，极圈 (66.5°)。