月球绕地球公转，构成小型的天体系统——地月系：

1、地月系的绕转

严格地讲，地月系的绕转是地球、月球绕其共同质心的转动，而并非是月球绕地心的转动。但因M_月＝1/81M_地，故地月系公共质心位于距地心4671KM处，因此可将地球环绕共同质心的运动忽略，地月系的绕转可视为月球绕地球的单纯公转。

2、月球的公转

①轨道和方向　　
月球沿椭圆轨道绕地球运动，地球位于其中的一个焦点上。
月地距离的变化

	近地点	远地点	平均
月地距离km	363300	405500	384400
月球视半径	16′46″	14′41″	15′33″

白道：月球公转轨道在天球上的投影。
黄白交角：5°9′
黄白交点：每年西移19°
白赤交角：变化于23°26′±5°9′之间
②周期：月球公转一周所需时间。以不同的天体作为参考点，度量出不同的周期。
恒星月：以恒星为参考点，月球公转一周所用时间。
1恒星月＝27.3217日，在1恒星月中，月球公转了360°。
朔望月：以太阳为参考点。
1朔望月=29.5306日，在1朔望月中，月球公转了389°。
近点月和交点月：分别以近地点和黄白交点之一作为参考点。由于近地点和黄白交点均不固定，故这两种周期均不是月球公转360°所用时间。
③速度
ω＝360°/T＝13°10′/d＝33′/h
V＝1.02KM/s
近地点时较快，远地点时较慢。

3、月球的自转

①同步自转：自转的方向、周期和公转相同。
方向：自西向东。
周期：27.3217日。
②后果：月球总是以相同的一面朝向地球。

日月会合运动和月相

在地球上看起来，夜空中的月亮形状有明显的变化，“有时圆圆象玉盘，有时弯弯象镰刀。”此即月相。月相是在日月会合运动中产生的。

1、日月会合运动

对于地球来说，太阳的周年运动速度为59′/日，月球的公转速度为13°10′/日，因此，二者的相对速度为12°11′/日，即月球以12°11′/日的速度不断赶超太阳，二者存在相对运动，这种运动称为日月会合运动。
①概念：月球与太阳在天球上的相对运动。
这种运动在地球上看起来表现为日月角距离的变化，即看月球与看太阳的方向之间的变化。
②表现：日月角距离的周期性变化。

日月角距	日月关系	月相	月球升落时间
0°	日月相合（朔）	新月	日月同升同落
90°	日月方照	上弦（西）	正午月升，子夜月落
180°	日月相冲（望）	满月	日月此起彼落
270°	日月方照	下弦（东）	子夜月升，正午月落
360°	日月相合（朔）	新月	日月同升同落

③周期：朔望月
在日月会合运动中产生了月相变化。

2、月相：

①月相图：

②月相种类：
根据日月黄经差度数，月相分为八种：新月、娥眉月、上弦月、渐盈凸月、满月、渐亏凸月、残月、晦日。
新月、娥眉月、上弦月、渐盈凸月现象发生在每个月的前半月，也就是满月以前。
新月往往发生在每个月的农历初一，0度，新月时，天气好时还可以出现新月抱旧月的景象，即出现景星。
娥眉月，一般发生在农历的初二夜左右——初七日左右，0度——90度。
上弦月，农历初八左右，90度。
渐盈凸月，农历初九——农历十四左右，90度——180度。
农历每个月的十五或十六左右，就是满月，满月又称为望日，180度。
渐亏凸月、残月、晦日发生在满月以后，也就是每个月的下半月。
渐亏凸月一般出现在每个月的农历十六——农历二十三左右，180度——270度。
下弦月一般出现在农历二十三左右，270度。
残月一般出现在每个月的农历二十四左右——月末，270度——360度。
晦日是农历每月的最后一天，这天晚上不能见到月亮。

月相识别

假设满月是一个圆形，那么无论月相如何变化，它的上下两个顶点的连线都一定是这个圆形的直径（月食的时候月相是不规则的）。当我们看到的月相外边缘是接近反C字母形状时，那么这时的月相则是农历十五日以前的月相，相反，当我们看到的月相外边缘是接近C字母形状时，那么这时的月相则是农历十五日以后的月相。

上弦月呈“D”字形，月面朝西，可能有人说既然是“D”字形，根据“上北下南左西右东”的原则月面是应该朝东啊！但实际观察月相的时候对中国的观察者来说总是必须面向南方的天空，那么就成了“面南背北，左东右西”。残月呈“C”字形，月面则是朝东的。

月相变化歌：

初一新月不可见，只缘身陷日地中，
初七初八上弦月，半轮圆月面朝西。
满月出在十五六，地球一肩挑日月，
二十二三下弦月，月面朝东下半夜。

月相口诀：

上上上西西、下下下东东——意思是：上弦月出现在农历月的上半月的上半夜，月面朝西，位于西半天空（凹的一面朝西）；下弦月出现在农历月的下半月的下半夜，月面朝东（凹的一面朝东），位于东半天空。 

月相变化图：

月相意义：

1、潮汐

月相和海洋的潮汐有关系，因为潮汐和月球的引力作用有直接关系，比如在满月的时候会引起大潮。
潮汐变化直接影响着人们的生活，像军事、旅游、远洋航海、海洋渔业、海水养殖，海洋工程、科学实验及沿岸各种生产活动都要受到潮汐的影响。

2、照明

因为夜晚天空中照明主要是靠月亮，所以，月相也是人们夜间活动时必须考虑的，尤其是在边远荒芜的地区。

3、宗教

和某些宗教活动有关系，特别是伊斯兰教，伊斯兰教中有斋月一说。

4、寓意

中国自古就有花好月圆的讲究，月有阴晴圆缺，而满月往往代表着圆满、顺利和吉祥的意味。

5、生理

和人体的生理周期和情绪周期都有关系，人的生理周期和月相周期有着惊人的吻合。也许只是恰好，但其实两者并不相同。 朔望月周期为29.53天，但是人类生理期从26 至30 天均属正常，有些人的生理期甚至十分不规则。

6、农业

和农业生产有重要的联系。

7、灾害

某些自然灾害也和月相也有关，或者说是一种未知的巧合，比如，地震、洪水、风暴、火山爆发等。

8、其他

顺便说一下，因地球纬度不同，在南北半球看月相的左右是颠倒的，这个其实也不难理解，如果你在北半球上，倒立拿大顶，看到月亮的情况就是在南半球的样子，月亮的脸它真会“偷偷的在改变”。

月相变化:

1、月相变化的原因：
（1）月球是一个不发光，也不透明的球体，在同一时间里，太阳只能照亮月球表面的一半，因此，向着太阳的半球是亮的，背着太阳的半球是暗的。
（2）在地球上只能看到面对地球的半个月球，而被太阳光照亮的半个月球和面对地球的半个月并不总是一致，受日、地、月三者相对位置的影响，它取决于两方面的因素：
①太阳照射月球的方向；
②地球上观测月球的方向。一般讨论北半球中纬地区观测月相。北半球中纬度地区，上半月（从朔到望），月亮的亮面朝向观测者的左边，即在夜晚观测时，亮面朝西，且随着时间的推移，从朔到望，亮面越来越大。下半月（从望到朔），月亮的亮面朝向观测者的右边，即在夜晚观测时，亮面朝东，且随时间的推移，亮面越来越小。
2、月相变化的规律：

月相名称	出现的大致时时间（农历）	夜晚所见形状	日地月三者的位置关系	海洋潮汐
新月或朔	初一，不可见	不可见	三者在同一直线，月球居中	大潮
上弦月	初七、初八、上半夜	半圆，见于西半部天空，月面朝西	三者呈直角，月球在太阳以东	小潮
满月	十五、十六，通宵可见	一轮明月，东升西落	三者在同一直线，地球居中	大潮
下弦月	二十二、二十三、下半夜	半圆，见于东半部天空，月面朝东	三者呈直角，月球在太阳以西	小潮

 

3、对月相的利用：
一方面可利用月相变化的周期计时：阴历或农历月即以月相变化为基础，朔望两弦四相，每相大约相隔7日，星期由此演变而来；
另一方面利用月相可辩别方向，如前所述，上弦月西边亮，下弦月东边亮，由此可根据月面亮面的朝向来确定地面上的方向。

潮汐现象:

1、成因：
太阳与月球引潮力引起的，月球引潮力为主
2、潮汐的变化规律
①日变化：
同一地点连续两次涨潮和落潮的时间间隔为12小时25分
涨潮、落潮时间为6小时12分30秒
第二天涨潮是第一天涨潮时间推迟0.8小时（48分钟）
涨潮时间=农历日期*0.8
②月变化：
半月周期潮：朔、望日大潮；上弦月、下弦月小潮
月周期潮：近地潮大潮；远地潮小潮
③年变化： 近日点大潮；远日点小潮

地球自转的特点：

（1）地球自转的方向：自西向东。地轴北端始终指向北极星。
（2）周期：地球自转一周（360°）所需的时间。1恒星日为23时56分4秒。1太阳日为24小时。
如下图是恒星日和太阳日比较。地球在轨道上有三个不同位置：
第一个位置上E₁，太阳和某恒在P地同时中天，这是一个恒星日和一个太阳日的共同起点。
在第二个位置上E₂，地球完成自转一周，恒星再度在P地中天，一个恒星日终了，但正午尚未到来。
到第三个位置上E₃时，太阳第二次在P地中天（SPE₃在同一直线上），从而完成一个太阳日；那时恒星早已越过中天。
读这个图必须注意，在太阳系范围内，太阳是中心天体，它的光线是辐散的；恒星无比遥远，它的光线可看作平行的，图中所示三颗星，指的是同一颗恒星。太阳日是日常生活的周期，古人云：日出而作日没而息。

（3）速度：
线速度：单位时间转过的弧长。赤道周长约4万千米，线速度最大（约为1670km/h），向高纬递减，两极为零。纬度为α°的某地其线速度约为1670km/h×cosα°
角速度：单位时间转过的角度。地球各地角速度（两极为零）相等，为15°/小时。
地球公转的方向、轨道、周期：

（1）方向：自西向东。从北极上空看，地球沿逆时针方向绕太阳运转。从南极上空看顺时针方向绕太阳运转。
（2）轨道：椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
（3）周期：一个回归年=365天5小时48分46秒，每年的365天是回归年的近似值，一年扔掉近6小时，故4年一润，闰年为366天。（太阳周年运动为参照）
1恒星年=365日6时9分10秒（以恒星为参照物）
（4）地球公转速度
公转角速度：绕日公转一周360°，需时一年，大致每日向东推进1°。
公转线速度：平均每秒约为30千米。
1月初过近日点，7月初过远日点。
地球在轨道上的位置有近日点、远日点之分。大约每年1月初过近日点，7月初过远日点。日地距离的远近对地球四季的变化并不重要，因为一年中日地距离最远是1.52亿千米，最近是1.47亿千米，这个变化引起一年中全球得到太阳热能的极小值与极大值之间仅相差7%。而由于太阳直射点的变化，南北半球各自所得太阳的热能，最大可相差到57%。可见，太阳直射点的位置是决定地球四季变化的重要原因。当地球过近日点时，太阳直射南半球，南半球所获得的太阳热能超过北半球，因此，南半球正值夏季，北半球自然是处于冬季了。同样道理，地球过远日点时，太阳直射北半球，北半球所获得的太阳热量超过南半球，所以北半球为夏季，南半球处于冬季。此外，地球公转速度也有影响作用，地球过近日点时公转速度很快，过远日点时公转速度慢。

地球公转的地理意义：

1、引起正午太阳高度的变化:

（1）太阳光线对于地平面的交角，叫做太阳高度角，简称太阳高度（用H表示）。同一时刻正午太阳高度由直射点向南北两侧递减。因此，太阳直射点的位置决定着一个地方的正午太阳高度的大小。在太阳直射点上，太阳高度为90°，在晨昏线上，太阳高度是0°。

（2）正午太阳高度变化的原因：由于黄赤交角的存在，太阳直射点的南北移动，引起正午太阳高度的变化。
（3）正午太阳高度的变化规律：正午太阳高度就是一日内最大的太阳高度，它的大小随纬度不同和季节变化而有规律地变化。

正午太阳高度的变化规律——按节气：

纬度地带	正午太阳高度的变化
北回归线及其以北地区	北半球冬至日后逐渐增大，北半球夏至日达到一年中最大值，然后又逐渐缩小，到北半球冬至日达到一年中最小值
南北回归线 之间的地区	一年中有两次太阳直射，直射时正午太阳高度最大
南北回归线上	一年中有一次太阳直射，直射时正午太阳高度最大
南回归线及其以南地区	北半球冬至日达到一年中最大值，然后又逐渐缩小，到北半球夏至日达到一年中最小值

一年中同一纬度地区的正午太阳告诉随时间变化图：（北半球）


2、昼夜长短随纬度和季节变化：

地球昼半球和夜半球的分界线叫晨昏线（圈）。晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。由于黄赤交角的存在，除二分日时晨昏线通过两极并平分所有纬线圈外，其它时间，每一纬线圈都被分割成不等长的昼弧和夜弧两部分（赤道除外）。地球自转一周，如果所经历的昼弧长，则白天长；夜弧长，则白昼短。昼夜长短随纬度和季节变化的规律见下表：

3、四季更替：

（1）从天文四季：
夏季就是一年中白昼最长、正午太阳高度最高的季节。以24节气中的立春（2月4日或5日）、立夏（5月5日或6日）、立秋（8月7日或8日）、立冬（11月7日或8日）为起点。地球在公转轨道上的运行会产生天气和季节的有规律变化，传统农业中农民依此进行农业生产，有如：“谷雨前后种瓜点豆”的谚语。
黄赤交角是影响天文四季的直接原因。这是因为：
正午太阳高度随纬度分布是：低纬大而高纬小，春秋二分，从赤道向两极递减；夏至日，从北回归线向南北两侧递减；冬至日，从南回归线向南北两侧递减。
随季节变化是：北回归线以北，夏至日前后正午太阳高度达最大值，冬至日前后达最小值。南回归线以南则相反。南北回归线之间地带，太阳每年直射两次。

（2）气候四季包含的月份。春（3、4、5月）、夏（6、7、8月）、秋（9、10、11月）、冬（12、1、2月）。
（3）西方四季：春分、夏至、秋分、冬至为起点。比我国天文四季晚一个半月。

4、五带划分：

以地表获得太阳热量的多少来划分热带、温带、寒带。
热带：南北回归线之间有太阳直射机会，接受太阳辐射最多。
温带：回归线与极圈之间，受热适中，四季明显。
寒带：极圈与极点之间，太阳高度角低，有极昼、极夜现象。
地球公转与直射点移动、正午太阳高度、昼夜长短的季节变化关系。
重点详解（一）——正午太阳高度的应用：

1、正午太阳高度的计算：

某地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算：H＝90°－|φ－δ|。其中H为正午太阳高度数，φ为当地地理纬度，永远取正值，δ为直射点的纬度，当地夏半年取正值，冬半年取负值。
在实际的解题中，许多时候并不需要运用此公式。由于在某地点正午太阳高度与直射点太阳高度差值等于它们的纬度差，所以利用下面公式计算更为方便；某地正午太阳高度角H＝90°－δ，其中δ为某地与太阳直射点的纬度差。

2、正午太阳高度变化规律的应用：

（1）确定地方时
当某地太阳高度达一天中最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
（2）判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果我们能够知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
（3）确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
（4）判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。
日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日最短；南北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南，冬至日朝向正北；直射时日影最短(等于0)
（5）计算楼间距、楼高
为了更好地保持各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。
纬度较低的地区，楼距较小，纬度较高的地区楼距较大。以我国为例，见下图，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L＝h·cotH。（6）计算热水器的安装角度
太阳能热水器集热面与太阳光线垂直；太阳能热水器集热面与地面的夹角同正午太阳高度互余。
为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与受热板之间成直角。其倾角和正午太阳高度角的关系为α＋h＝90°(如图所示)。注：
正午太阳高度与太阳直射点的关系
①正午太阳高度一定是指当地正午12点整的太阳高度，但是太阳不一定直射当地所在的纬度。
②太阳直射点必须是在纬度23.5°之间来回移动，纬度大于23.5°的地方太阳不能直射，但有正午太阳高度，只是其正午太阳高度一定小于90°。
③正午太阳高度的计算及其应用都与当地纬度和太阳直射点的纬度有关，二者缺一不可。
④太阳直射点以一个回归年为周期在南北回归线及其之间来回移动，故直射点大约每个月移动纬度为8°，每移动1°大约需要4天。
⑤正午太阳高度的变化规律与太阳直射点密切相关，距离太阳直射点越近，正午太阳高度越大；距离太阳直射点越远，正午太阳高度越小。

重点详解（二）——正午太阳高度的应用：

在太阳光的照射下，物体总会有自己的影子（除太阳直射的情况），影子的朝向与太阳方位相关。同一时间在不同纬度地区，太阳方位是不同的；同一纬度地区在不同时间，太阳方位也是不一样的。因而影子的朝向存在日变化和季节变化。
（1）同一地区在不同节气日影的朝向（以北半球为例）
①赤道地区“二分二至”日日影的朝向
在赤道地区，一年四季太阳都是垂直升起而又垂直落下，且太阳升落方位的纬度就是太阳直射的纬度。

②北回归线上“二分二至”日日影的朝向
在赤道至出现极昼极夜的纬度地区，纬度越高，太阳升落的方位偏移正东的角度越大。

北回归线	日出方位	日影朝向	正午太阳方位	日影朝向	日落方位	日影朝向
夏至	东北	西南	天顶90°	无	西北	东南
春秋分	正东	正西	正南66°34′	正北	正西	正东
冬至	东南	西北	正南43°08′	正北	西南	东北

③北极圈上“二分二至”日日影的朝向
在开始出现极昼的地区，太阳升落方位为正北，即东偏北90°。

北极圈	日出方位	日影朝向	正午太阳方位	日影朝向	日落方位	日影朝向
夏至	正北	正南	正南46°52′	正北	正北	正南
春秋分	正东	正西	正南23°26′	正北	正西	正东
冬至	极夜无日出日落

④北极点“二分二至”日日影的朝向
在极昼期间，北极点上，由于太阳周日视平圈始终平行于地平圈，在一天中太阳高度没有变化，始终等于该日直射点的纬度，太阳只有方位变化而无升落，因而不存在升落方位问题。在春分秋分日，极点昼夜平分，此时太阳高度为0°，刚好没入地平圈。

北极点	日出方位	日影朝向	正午太阳方位	日影朝向	日落方位	日影朝向
夏至	无	正南	正南23°26′	正南	无	正南
春秋分	正南	正南	正南0°	正南	正南	正南
冬至	极夜无日出日落

（2）同一节气不同地区的日影的朝向（以南半球为例）
①“二分日”南半球不同地区日影的朝向
春分秋分日太阳直射赤道，全球昼夜平分，不同地区日出、日落的方位都是正东升、正西落（除南极点），并且随纬度的升高太阳视平圈与地平圈所成二面角由90°变为0°。即太阳高度由90°减为0°

春分秋分	日出方位	日影朝向	正午太阳方位	日影朝向	日落方位	日影朝向
赤道	正东	正西	天顶90°	无	正西	正东
南回归线	正东	正西	正北66°34′	正南	正西	正东
南极圈	正东	正西	正北23°26′	正南	正西	正东
南极点	正北	正北	正北0°	正北	正北	正北

②夏至日南半球不同地区日影的朝向
北半球夏至日太阳直射北回归线，南极圈及其以内出现极夜，赤道地区太阳从正东偏北23°26′垂直升起，从正西偏北23°26′垂直落下。纬度越高，偏移正东向北的角度越大，极夜时刚好日出日落方位收缩为一点，位于正北方。

夏至日	日出方位	日影朝向	正午太阳方位	日影朝向	日落方位	日影朝向
赤道	东北	西南	正北66°34′	正南	西北	东南
南回归线	东北	西南	正北43°08′	正南	西北	东南
南极圈	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落
南极点	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落	极夜 无日出日落

③冬至日南半球不同地区日影的朝向
北半球冬至日太阳直射南回归线，南极圈及其以内出现极昼，赤道地区太阳从正东偏南23°26′垂直升起，从正西偏南23°26′垂直落下。纬度越高，日出偏移正东向南的角度和日落偏移正西向南的角度越大，到极圈时刚好日出日落位于正南方。

冬至日	日出方位	日影朝向	正午太阳方位	日影朝向	日落方位	日影朝向
赤道	东南	西北	正南66°34′	正北	西南	东北
南回归线	东南	西北	天顶90°	无	西南	东北
南极圈	正南	正北	正北46°52′	正南	正南	正北
南极点	无日出日落，太阳都位于正北23°26′，日影都朝向正北

昼夜长短的变化:

以北半球为例：

正午太阳高度的变化:

(1)纬度变化：由太阳直射点向南北两侧递减。
(2)季节变化