师:同学们,今天我们学习高二人教版地理选择性必修一第一单元第二节“地球运动的地理意义”第一课时。本节学习要求,结合实例说明地球运动的地理意义。学习目标有:了解昼夜交替的成因,说明昼夜交替对自然环境和人类活动的影响;说出分区计时对时区划分以及日期变更的规定,学会根据区时计算不同地区的时差;知道地转偏向力及其对沿地表水平运动物体运动方向的影响。下面开始新课。
在讲新课前,先看一个情景。2007 年 2 月,美国空军 F22 战斗机群飞越夏威夷群岛前往日本进行首次海外之旅。刚开始一切正常,然而当战斗机机群经过 180 度经线附近海域上空时,一些战斗机的导航等多个电子系统出现故障,甚至完全失灵,这种当时世界上最先进的战斗机一下子变成了“瞎子”。美国空军后来找到了这次行动中战斗机出现故障的原因,是电脑系统设计时忽略了一个重要的地理问题,究竟是什么地理问题呢?这个问题和地球运动的地理意义有关,下面让我们一边学习一边探寻答案。
地球自转会产生昼夜交替和时差现象,我们先来看看昼夜交替现象。在同一时间里,太阳只能照亮地球表面的一半,向着太阳的半球称为昼半球,背着太阳的半球称为夜半球,昼夜半球的分界线叫做晨昏线,或者叫晨昏圈。由于地球是一个不发光、不透明的球体,即使地球不运动,上述情况也会出现,我们称为昼夜现象。但由于地球不停地自转,昼与夜就在地球表面不断地交替,这就是昼夜交替现象。
顺着地球的自转方向,自西向东,由黑夜进入白昼为晨线,由白昼进入黑夜为昏线。如图,顺着地球自转方向,球面上的点从黑夜进入白昼,因此图中的晨昏线其实是晨线,昏线则在所示图片的背面。自古以来,人们日出而作,日落而息,所以太阳日就被作为基本的时间单位,昼夜交替的周期是一个太阳日,即 24 小时。这样的周期长短适宜,有利于生命有机体的生存和发展。
除了昼夜交替以外,时差也是地球自转产生的现象。地球自西向东自转,在同一纬度地区,东边的地点比西边的地点先看到日出,这样时间就有了早迟之分,东边的地点比西边的地点时间要早。因此,同一瞬间经度不同,就会出现不同的时刻,这就称之为地方时。经度相同,地方时相同。偏东地区的地方时,时间数值大于偏西地区,即东早西晚。根据地球自转的角速度,我们可以推算出地方时的时差,换算法则:经度每隔 15 度,地方时相差一小时;经度每隔 1 度,地方时相差 4 分钟。由此我们就可以进行地方时差的计算,某地方时 = 已知地方时 ± 时间差 = 已知地方时 ± 经度差 × 4 分钟。结合地方时东早西晚的特点,根据某地与已知地方的东西方向关系选择加或减,即东加西减。
地方时是客观存在的,每一条经线都有自己的地方时,全球有无数条经线,也就有无数个地方时,在使用时很不方便。因此,国际上决定统一标准实行分区计时的办法。全球共分为 24 个时区,每个时区跨经度 15 度。以本初子午线为基准,从西经 7.5 度至东经 7.5 度划为中时区或叫零时区。在中时区以东依次划分为东一区至东十二区;在中时区以西依次划分为西一区至西十二区。东十二区和西十二区,各跨经度 7.5 度,合为一个时区。在划分出时区后,各时区都以本时区的中央经线的地方时为该时区的标准时,即区时。全球的无数个地方时就统一为 24 个区时,处在同一时区的地方使用相同的时区,相邻时区间的时差为一小时,如此类推,这样使用起来就相对方便了。
实际上,在分区计时的基础上,世界各国根据本国的具体情况采用了一些特别的计时方法。例如美国本土由东到西,包括西五区至西八区四个时区,这四个时区分别采用本时区的区时作为标准时间,自东向西依次称为东部时间、中部时间、山地时间和太平洋时间。我国领土共跨了 5 个时区,为了方便各地区间的联系和协调,全国统一采用北京所在的东八区的区时,即东经 120 度的地方时,这就是北京时间。这里同学们要分清楚几个概念,北京时间指的是北京所在时区东八区的区时,即东经 120 度的地方时;而北京的地方时,指的是北京所在经度的地方时,即东经 116 度的地方时。
在使用时区的时候,为了避免日期的紊乱,国际上还规定了原则上以 180 度经线作为地球上的国际日期变更线,称国际日界线,两侧日期要变更。请同学们观察图中的国际日界线,为什么国际日界线会有曲折呢?这是因为国际日界线经过了部分国家,为了避免在一个国家中同时存在两个日期,所以国际日界线划定时以 180 度经线为参考,在部分地方进行了弯曲。划定国际日界线后,地球上新的一天就从这里开始。东十二区和西十二区的区时相同,但是日期相差一天,即东十二区是新的一天,西十二区是旧的一天。自西向东从东 12 区跨过国际日界线进入西 12 区时不变,日期减一天;自东向西,从西十二区跨过国际日界线进入东十二区时,不变日期加一天。
这里我们再回顾刚开始的情景,就可以解释美国空军 F22 战斗机群在经过 180 度经线附近海域上空时导航等系统失灵,就是由于电子系统设计时忽略了跨越国际日界线时日期变更的问题。
下面我们进行活动,计算不同时区的时差,需要注意三个方面。第一,确定各地点所在的时区,中央经线的经度为 15 度的倍数,通常其东西各 7.5 度范围为同一时区。例如广州经度是东经 113 度,东八区中央经线是东经 120 度,其东西各 7.5 度范围为同一时区,东八区的经度范围是东经 112.5 度至东经 127.5 度,广州经度为东经 113 度,所以位于东八区。又比如纽约经度是西经 74 度,西五区中央经线是西经 75 度,其东西各 7.5 度范围为同一时区,西五区的经度范围是西经 67.5 度至西经 82.5 度,纽约经度为西经 74 度,所以位于西五区。
