自然决定人文，社会经济发展深受自然地理环境的影响，地理环境影响生物和人类生存发展，生物和人类反过来可以改变环境（如生物风化）。自然地理环境由内力作用和外力作用共同塑造，各地理要素如地形、气候、水文、土壤、生物等相互交融，纵横联系，共同影响自然地理环境。自然地理环境塑造过程中，发生能量与物质的交换，能量与物质既可以来源于地球内部，也可以来源于地球外部（太阳、宇宙）。自然地理原理包括地球运动原理、大气原理、水体原理、内外力作用原理、整体性与差异性原理五部分。一、地球运动专项研究
地球运动是自转与公转的统一运动。日-地天体系统中，地球绕地轴自转，地球在自转的同时按照一定的轨道绕太阳公转；地-月天体系统中，月球在自转的同时绕地球公转（月球自转与公转周期相同，地球只能看到月球的一个面）。
若地球不自转，绕太阳公转，则昼夜更替周期是一年；若地球不公转，仅自转，则有昼夜更替（周期为一日），但无季节变化；若地球既自转又公转，但无黄赤交角，则有昼夜更替（周期为一日），但无季节变化；若地球有黄赤交角，自转但不公转，则有昼夜更替（周期为一日），但无季节变化。黄赤交角过大（例如90度）会使得自转丧失昼夜更替的效果（因为自转方向与光朝向垂直）。[思维路径：控制变量的思想。探究一个变量有何种影响有两种解决方式，一为在没有该变量的情况下加入该变量，形成实验组，对比分析结果；二为在有该变量的情况下去掉该变量，形成对照组，对比分析结果]
综上所述，地球自转形成昼夜更替（T=1d）；地球公转和黄赤交角造成太阳直射点的周期移动，形成季节变化。（一）地球自转
地球绕地轴旋转称为地球自转。1、地球自转的特征
地球自转的特征包括自转方向、自转速度与自转周期。（1）自转方向：自西向东，在极点方向上空俯视地球，自转方向为北半球逆时针、南半球顺时针(可判断南北半球)，箭头指向是东方。
知道南北半球，就知道了南北方向，进而确定了东西方向。由地球自转、公转、月球运动（甚至其他天体的运动情况）的顺时针、逆时针情况可以判断极点和半球，指针方向为东方（即便不知道北逆南顺，也可以由指向东方判定往极点的方向进而确定南北极点，故自西向东自转是核心本质），可结合经纬网考察晨昏线问题、时间问题、太阳高度问题。（2）自转速度①角速度：角速度是单位时间物体做圆周运动转过的角度。除极点外，地球上各点角速度相同，都为15°/ h（极点角速度是0）。②线速度：线速度是单位时间物体做圆周运动转过的弧长。线速度L=1/24×2πr/h=1/24×2πcosαR/h（r是纬线半径，R是赤道半径，α是当地纬度），赤道线速度是464m/s，赤道线速度最大，向南北纬递减，关于赤道对称相等，极点为0，其他纬度线速度为464cosαm/s，60°S和60°N减少到一半。地球自转的速度并非一成不变，从历史上看，虽有变快的阶段，但整体呈现变慢的趋势（受潮汐和地壳摩擦力的作用）。
线速度推导过程也可以根据角速度15°/h，1°纬线长111cosakm推导=15×111cosakm/h（3）周期
①恒星日：真正的周期，地球自转360°，为23小时56分4秒
②太阳日：地球自转超过360°，为24小时
取无穷远的恒星作为参照系，恒星日为地球上同一地点两次经过地心与恒星连线所需的时间，太阳日为地球上同一地点两次经过地心与日心连线所需的时间。太阳日一个周期，地球自转超过360°，原因在于：地球自转的同时绕太阳公转，则选取的参照系—日心地心连线也在做圆周运动，与地球运动同向，地表一点要两次经过日心地心连线就需多自转59′（可以借助物理直线运动理解，A 从 O 点出发，要计算到达距离 O 点 100 单位的时间，但是 O 点作为参照系也在同向缓慢运动，因此 A 点要运动超过 100 单位；或者认为降低A点的速度，延长了运动的时间）[太阳日随公转速度变化而变化：1月公转速度快，太阳日更长；7 月公转速度慢，太阳日更短]
太阳系天体自转方向和公转方向相反的，太阳日小于恒星日；自转方向和公转方向相同的，太阳日大于恒星日（恒星日即自转360°，自转公转方向相反，自转小于360°；自转公转方向相同，自转大于360°），因为恒星日是固定不变的，太阳日的参照系随公转而变化，公转方向和速率决定了参照系的方向和速率，自转公转方向相同，参照系同向运动，相当于降低了自转的速度；自转公转方向相反，参照系反向运动，相当于提高了自转的速度。2、地球自转的意义地球自转产生了昼夜更替、地转偏向力，造成了同一时刻、不同经线地区有不同的地方时。（1）地转偏向力
地球自转使北半球做水平运动的物体都发生右偏转；南半球向左偏转，赤道不偏转。例如北半球的河流右岸侵蚀，信风为东北信风，气旋逆时针、反气旋顺时针，火车前进右铁轨磨损较重,高纬度地区河流漂流的木材向右岸集中。科里奥利发现了地转偏向力，地转偏向力又称为科里奥利力，公式D=2vwsinα，v是物体运动速度，w是角速度，α是当地纬度，赤道地转偏向力为0，向南北纬递增（了解）。[补充知识点：地转偏向力的两种解释，了解即可]北半球地平面建立南北向NS坐标轴和东西向WE坐标轴，四个物体从O出发，向ON、OS、OE、OW运动，由于地球自转，经过一段时间，坐标轴落到N1S1、W1E1，物体运动按照惯性保持原来方向和速度，从而向右偏转。2、根据线速度解释，物体向北运动，低纬向高纬运动，带着低纬的大线速度到高纬，在自转方向向东跨越了更多地经线，从而右偏；向南运动，高纬向低纬运动，带着高纬的小线速度，被出发时的经线甩在了后面，结果依然是右偏（如下图，物体做南北向运动，东西向为线速度惯性带来的运动）。东西向运动，是由出发点沿着切线运动，可以看作是高纬向低纬运动（如下右图，外圈是低纬，物体沿切线运动即向外圈方向运动）。（2）时差
时间是客观存在的无限量，人们以当地正午，太阳高度最大的时刻确定为12点，以此来记录时间，对应的零点也就成了地方时间的参照系。地球自西向东自转，东方太阳升起更早，也更早到达零点，地方时时间更早，故有东早西晚，数值上是东大西小（新一天记作+）。东早西晚是针对同一时刻而言，不同经度，地方时不同，如A地6时，B地12时，则B地时间更早（意味着B地的时间参照系更早），但客观上的时间是一样的，只是不同地方衡量标准不同，东早西晚比较的的是不同地方在不同参照系下对同一时刻的时间描述，究其本质比较的是参照系，参照系和经度相关，每向东增加1经度，参照系就早4分钟，地方时也就早4分钟。若对同一地方，不同时间即为客观时间的变化，如A地6时与12时，6时的时间早，12时的时间更晚。时间自身是变化的，对时间的描述呈现出东西经度的空间变化（参照系相差24小时），因此时间描述就呈现时间、空间两个维度的分异。固定时间，同一时刻，地方时不同；固定空间，同一地点，时间不同。
下图为从时间、空间两个维度对时间描述的坐标系，统一时间便于人们生活工作，但是全球选用同一经线时间不现实（各地差异太大），因此只得退而求其次，划定24个时区，每个时区相差一小时（国家选用时区时间统一各地时间），简化了地方时的空间分异。时空二维坐标系为自创，不需要掌握
但是空间维度的东西向，是相对方向，早和晚只是相对概念。例如：A点10°E，B点120°E，C点70°W，B点在A点东，B比A早，C点在B点东，C比B早，但C点与A点谁早呢？A点在C点东，A比C早，B＞A，C＞B，A＞C，如此就出现了悖论，涉及了日期的变更和比较，需要选择一个参照系作为早和晚的绝对分界点，也就是固定日期变更线，A点的对应经线（东西向分界）是以A地为参照建立的日期变更线；国际选择180°经线作为国际日期分界线，统一了日期（一天起点为0点经线—太阳直射形成，自然有之；国际日期变更线规定了一天的终点）。如此，国际日期变更线分隔了日期，在空间维度便形成了以国际日期变更线为界的相差24小时的地方时参照系。
在时间维度，需要选定一个地方时零点时刻作为起始点，最终选择公元元年元旦零时（某经线地方时），与宗教有关。以此作为时间维度的参照系，从而建立了全球日期时间系统。（选定的时间点在时间轴上是固定的，但是不同地方时对其可以有不同的描述）[总结与思考]时间是客观无穷，需要主观度量，度量需要单位，昼夜更替提供了一个合适巧妙的单位，是为1日，单位可上下扩展，向上扩展，月球绕地球旋转一周为1个月，地球绕旋转一圈是为1年；向下扩展，1日划分24小时，小时划分，分划秒，日为基本单位。有了单位，还需要原点（参照系）建立坐标轴，参照系是人为规定的。
纵观历史，时间衡量的精度越来越高，早期时间的衡量从一日开始，精确到日。
观察太阳高度，一天中太阳高度最高、影子最短的时刻规定为正午，是当地时间12时，从而将时间精确到小时，确定了各地零时，成为各地参照系，后来技术发展将时间精确度不断提高，全球各地时间的度量衡是统一的。这是空间维度固定，对同一地点时间的衡量。
不同地点的时间除了同一天的时差（自然造成），还有日期差异（不同地点时间轴选取的原点不同造成日期不同，可以认为各地根据某日的12点逆推12小时选取了时间原点）。上文提到，全球完全统一时间不现实，即各地可以有不同的时间点，从而反映在时间的时空坐标轴上，即为各地参照系是倾斜的线段；但全球却可以统一日期。
假设中国和美国分别使用中式纪年和美式纪年，中式纪年现在为100年1月1日12点，美式纪年现在为80年12月1日22点，要统一采用中式纪年，当日时间点（12点、22点）是自然决定的（正午12点决定的）。现在美国保留当地的时间点为22点，与中式纪年法统一日期，现在就需要考虑美国是100年1月1日22点还是99年12月31日22点，就涉及采用哪条经线作为日期变更线（日期变更线最早进入新一天）的问题，根据这个例子，中式纪年默认采用的是60°W（120°E对应经线）作为日期变更线， 因为60°W以西在120°E东方，时间早；60°W以东在120°E西方，时间晚，但时间点早（例如120°E0点，90°E在西，为22点），故应该日期晚；现行公元纪年法采用的是180度经线作为日期变更线，作为新旧一天的分界线，因为180度经线是东西经分界线，方便计算其他地区日期。在本例中，为了方便计算其他地区日期，也可以采用180度经线作为日期变更线，中式纪年的时间原点采用的是东八区地方时，为1年1月1日0点，默认采用60°W经线为日期变更线。现在为方便计算其他地区日期，采用180度经线作为日期变更线，用东经180度经线的地方时描述这个时间原点即为1年1月1日4点，随后就可以用180度地方时描述绝对时间表示全球新旧一天的更替。
公元纪年法就是采用180度经线作为国际日期变更线，但是没有全球统一采用180度经线的时间。公元元年元旦时间原点确定后，180°经线作为新旧一天的起终点分界，与时间原点地区日期一致，随时间推移，累积计算日期；全球有限保留地方时（划定了24个时区），从而形成了现在的时间度量格局，全球统一的日期+空间分异的时区。注意：各地日期的变更取决于零点（地点固定）；国际日期变更线是在时间维度固定的情况下（时间相同）确定了各地的参照日期，从而各地完成了日期的演变。时间=日期+地方时（采用区时），地方时是地球自转自然形成的每日的时间点，地方时区时是地方所在时区中央经线的地方时，日期是选取某地公元元旦零点作为原点累积计算得到，国际通用时间描述时刻即为日期+地方时区时。形成了横轴倾斜的时间时空坐标系。此图有利于深刻理解时间，不需要掌握
采用180度经线地方时描述时间，绝对时间坐标轴固定在180度（规定180度经线作为日期变更线），作出180度经线地方时0点的时间坐标，坐标间隔一天；因为地方的12时时刻是地球自转决定的，与经度相关，也就可以得到地方的0点对应的时间，将当地经度与0点时刻绘成曲线，就得到了0点经线移动路径，即为地方时的参照系T0（可上下平移，周期一天），T^-T0即为地方时。因此，为了统一日期，只需要选一条经线的某一天的零点时刻作为时间原点（作出时间平行线，在时间轴上得到180度经线地方时），因为180度经线是日期变更线，所以必然为Day1的某一时间（取决于180°地方时），则在时间轴上（180度经线地方时描述的时间轴）就累积计算时间日期，完成了统一日期的任务。[时间原点+日期变更线统一日期] 只要知道一个地点（一条经线）的地方时间点，即确定了该地方时描述的绝对时间特定时刻，可求所有地区的地方时间点（知道日期也可根据与国际日期变更线的关系确定日期）。【时间计算最新研究可以参看《时间计算新篇——旋转木马模型》】（3）昼夜更替
地球自转，朝向太阳的一面为白天（昼），背向太阳的一面为黑夜（夜），产生晨昏线。[昼夜长短是地球公转导致太阳直射点变化]3、时间计算专题
根据上文的结论，时间区分地方时和区时。（1）地方时：地方时同线同时，位于同一经线上的地方时间相同。时间包含日期和时间点。昼半球中央经线是地方时12点，根据东加西减原则，差1°差4分钟，差15°差1小时，可计算所有经线地方时（即为前文提到的地方时曲线）。
所求地方时=已知地方时+/-4′×经度差（东加西减）[时间计算的东西方向不适用劣弧原则，同东经，大者在东，同西经，小者在东，跨东西经，东经在东，西经在西；经度差是同经减，异经加]地方时谁东谁西无所谓，计算经度差即可，经度差也可双向算（既可以向东计算，也可以向西计算），无非是考虑日期的问题，例如东经120度是2月3日12点，求西经150度的时间，用上述公式计算，经度差异经相加为270度，差18小时，根据东加西减，向西减去18小时得到时间为-6+24=18点，为2月2日18点。此题也可以向东计算，经度差为90度，差6小时，12+6得到18点，但是需要额外考虑日期，在180°以东，日期-1，为2月2日。
[思考：为什么同一经线上的地方时相同]上文提到，地方时的时间点是地球自转决定的，每个地方以其太阳高度角最大的时刻定位该地的正午，即为地方时12时。太阳高度角与自转、公转、黄赤交角有关，但太阳高度角在一天中最大的时间只与自转有关，现在排除公转、黄赤交角的影响，只考虑地球自转，地球自西向东公转，为简化问题，采用物理学变换参照系的思想，假设地球不动，则太阳绕地球自东向西公转（天球系统的思想）。太阳做东西向的运动，在同南北向即同经线观察太阳，都是到达过NS线和NS各点铅直线（指向地心）的平面交轨道的点为最高（太阳视轨迹图），是为这些地方的正午12点。（2）区时：区时是以时区划分时间，全球以0度经线起始作为中央时区中央经线，划分24个时区，向东11个时区，向西11个时区，东西12时区并为1个，共计24个。每个时区跨经度15°，以中央经线地方时作为时区时，同区同时，地方时相等，区时一定相等。时区中央经线=15°×时区号（例如东五区中央经线为75°E），进一步可求出时区范围，时区范围=15°×时区号+/-7.5°（例如东六区中央经线为90°E，范围为82.5°E-97.5°E）。给定经度，求时区的公式为，时区号=，余数＜7.5°，时区号不变，余数＞7.5°，时区号+1（例如87°E，87°E÷15°=5E……12°,12°＞7.5°，时区号+1，时区为东六区）所求区时=已知区时+/-时区差，东加西减；时区差，同减异加[东西方向不适用于劣弧法则，因为地方时有日期的加入和时间原点的统一确定，完成了对东西方向是相对方向的超越，成为了绝对大小的比较（画出了时间坐标轴）]
如果时间计算是负值，则日期-1天，时间+24小时；如果计算结果＞24，则日期+1天，时间-24小时。（3）常见计算类型
时间有时间维度和空间维度两个维度，既可以固定时间维度，给定时刻，求解不同空间（经度）的地方时、日期，或利用不同地方的地方时求经度、日期；也可以时间、空间双维度变化（例如飞机、轮船航行问题），求解不同时刻不同地方的地方时。究其本质，无非是时间维度和空间维度的变化，要想求出时间，就必须固定空间；要想求出空间，就必须固定时间。1）有关地方时的计算太阳直射经线的地方时是12点，直射经线对应经线的地方时是24点；春分、秋分的时候，全球昼夜等长，所有地区的日出都是6点、日落是18点；极圈极昼，太阳最高时是12点，太阳最低时是24点。
有关光照图的计算一般都是求解地方时，与地球自转公转和经纬网结合考察。地方时有关日常生活作息，区时往往国家统一。 当地正午 12 点平分白昼，午夜 24 点平分黑夜，若给出当地当天日出、日落（或当天日落第二天日出）的时间（与参照系无关），就可以求出昼夜长短。昼长=日落时间-日出时间（无论取哪个地方时作参照，因为是绝对时间的差值，无关主观描述） =[12 点-日出时间（地方时间,]×2=[日落时间（地方时间）-12 点]×2,，给定当地以其他参照系的日出日落时间可求出昼长，进而可求出地方时间的日出、日落时间。如某地北京时间 5:20 日出，19:40 日落，可求出昼长 14:20，可求出当地日出地方时 4:50，日落 19:102）有关区时的计算
区时的计算一是直接考查同一时刻不同时区的区时换算，如赛事直播，为时间固定空间变化。二是考查绝对时间和时区的共同变化，如运行时间问题，可以给定运行时长，求出发点或终到点的时间；也可以给定出发点和终到点的时间，求解运行时长。
例如，北京出发6月9日12点，到达美国旧金山（121°W）的时候，当地时间是6月9日10点，则飞机飞行了多长时间？计算此种问题需要使用同一个坐标系，即要么选用北京时间，要么选用旧金山时间。用旧金山时间衡量，旧金山为西八区，在东八区西16个时区，12点-16h=-4点+24=6月8日20点；另一种算法，在东八区东方8个时区，12点+8h=20点但位于旧一天也为6月8日20点，飞机飞了14小时。计算日期的问题，国际日界线与 180°经线不完全重合，国际日界线以东是旧的一天（直到0点经线），以西是新一天（直到0点经线），从西向东穿过国际日界线，日期-1天，从东向西穿过国际日界线，日期+1天（东西十二时区时间相同，但日期不同）。对同一地区，是否到达新一天取决于地方时是否到达0点，自然日界线为0点经线和0点经线的对应经线，国际日界为人为规定的 180 度经线。
日期可以计算新旧一天的范围，新一天是0点经线向东一直到180度经线，旧的一天是0点经线向西一直到180度经线；0点经线和180度经线重合，为全球位于同一天。0点经线一直在移动，与地球自转方向相反，自东向西运动，15°/h。180度经线静止不动，解决的核心在于寻找0点经线，或计算180度经线的地方时。[例]北京时间12月22日5时全球未进入12月22日的范围比重是（
）分析：0点经线的度数为120°E-5h×15°/h=45°E，新一天为135°/360°=9/24=3/8，旧一天为5/8（解决问题的思路是用经度算经度范围）；也可以计算国际日界线的时间，为9时，则新一天占比即为9/24=3/8，1-3/8=5/8（解决问题的思路是时差反映经度），亦可得答案。两种方法在上文讨论利用时空双维坐标系表示，也可计算。北京时间20点，全球同一天，新一天开始出现（0点经线到达国际日期变更线）；北京时间8点，全球新旧等分。
注意：北京时间（东八区区时，120°E），北京地方时间为116°E经线的时间，北京时间早于北京的时间。世界时间为0时区的时间，为中时区的时间，又称为格林尼治天文台时间。[夏令时：高纬度国家夏季时间提早一小时，即时区向东+1，表拨快1小时，为节约能源，称为日光节约时间，例如4:30日出，19:30日落，现在表的时间5:30日出，20:30日落。]4、光照图判读
地球是不透明的球体，太阳光可以近似看作平行光线，在地球上形成晨昏线。晨昏线是大圆，是白天与黑夜的分界，是昼半球与夜半球的分界线。
顺着地球自转方向，即自西向东，由夜半球进入昼半球的分界线为晨线；由昼半球进入夜半球的分界线为昏线。光明走向黑暗是昏线，黑暗走向光明是晨线。
太阳光线指向地心，晨昏线是与太阳光线垂直的大圆，是太阳光线与地球表面的切点连线。春秋分时，晨昏线和经线重合，晨昏线过南北两极点，太阳光线直射赤道。（例如昼半球和西半球重合，意为：此日为春分或秋分）。晨昏线的太阳高度角为0。
地球运动是自转和公转的综合体，地球自转方向和公转面存在23°26′的夹角，即为黄赤交角。地球自转导致太阳高度的每日周期变化，地球公转、黄赤交角的存在使得太阳直射点周期性变化，使得每日特定时间的太阳高度（如正午太阳高度）发生周期性变化，也使得晨昏线与经线的夹角呈现季节周期性变化。假设没有黄赤交角，地区就平行赤道面绕太阳旋转，即为A轨道，这条轨道上，太阳全部直射赤道，没有季节变化，没有特定时间太阳高度角的周期性变化。实际轨道与A轨道有两个交点，即为春分点和秋分点，太阳直射赤道，而在椭圆的另外两个顶点，冬至，太阳直射南回归线（23°26′S）；夏至，太阳直射北回归线（23°26′N）[直射纬线就是太阳光线和地心连线与地球表面相交的点所在的纬线]
晨昏线与纬线圈的切点为晨昏线中纬度最高的点，切点的纬度在极点和极圈之间运动，切点所在经线是昼半球和夜半球的中央经线，昼半球的中央经线是地方时12点，夜半球的中央经线是地方时24点；即晨昏线和纬线的切点地方时为12点或24点，如图NA经线为24点，SB经线为12点。
观察晨线一侧，从冬至到夏至的时间段，太阳直射点北移，晨线逆时针旋转；从夏至到冬至的时间段，太阳直射点南移，晨线顺时针旋转。旋转的角度=直射点纬度，旋转的角速度=直射点移动速度。
观察昏线一侧，冬至-夏至，太阳直射点北移，昏线顺时针旋转；夏至-冬至，太阳直射点南移，昏线逆时针旋转。这种图与常规晨昏线图像相反，有一定的难度。但判断季节和直射半球的核心在于越往北白昼越长还是白昼越短，白昼越长，北半球夏季，太阳直射北半球；白昼越短，北半球冬季，太阳直射南半球。考题-晨昏线判断季节和求时间
晨昏线主要有三种光照图，侧视图，从地球的侧面看，纬线是直线；俯视图，从南北极上空（或斜俯视），纬线是圆；柱状图，类似侧视图，但是把所有纬线拉成和赤道等长。（1）判定季节：找切点，看极点若晨昏线与纬线切点在极圈上，则为冬至或夏至；北极点为白昼，则为夏至日-北半球夏季，北极点为黑夜，则为冬至日-北半球冬季。
若晨昏线与纬线切点在极点上，则为春分或秋分。若切点在极圈和极点之间，判断冬半年或夏半年，北极点是白昼，是夏半年；北极点是黑夜，是冬半年。（2）求地方时
根据晨昏线求地方时，做题核心在于找关键点，找到关键点即确定了该点经线的时间，根据时间计算专题可求出全球时间。切点（2个）：判断是昼半球的中央经线还是夜半球的中央经线，昼半球的中央经线为12点，夜半球的中央经线为24点。晨赤六，昏赤十八:晨线与赤道的交点是地方时6点，昏线与赤道的交点是地方时18点。考题—求太阳直射点的位置求太阳直射点的位置即为求直射经线和直射纬线。直射点的纬度=90°-切点的纬度，南北纬依据季节判断。直射经线即为地方时12点的经线，为昼半球的中央经线。（二）地球公转
地球按照一定的轨道绕太阳运动，称为公转，公转面称为黄道面。1、公转的特征（1）方向：自西向东，北逆南顺（2）周期：恒星年（地球两次经过太阳和另一恒星连线与地球轨道交点的时间，是真正的周期）365天6小时9分9.5秒；回归年（地球两次经过春分点的时间，是生活常用周期）365天5小时48分46秒。回归年比恒星年周期短，即地球并没有绕太阳公转360°，受月球和太阳引力的影响造成地球自转轴绕黄道轴（垂直黄道面的轴）做陀螺运动，造成春分点微小西移（岁差），使得回归年周期更短。（3）速度：根据开普勒定律（单位时间扫过面积相同），地球公转轨道是椭圆（离心率较小），太阳位于一个焦点上，1（1月初）近块，7（7月初）远慢，朝向1月近日点运动，速度变快；朝向7月远日点运动，速度变慢。一近快，七远慢也可以用能量守恒解释，一月，离太阳近，引力势能小，动能大；7月，离太阳远，引力势能大，动能小。冬至到近日点，公转速度加快；近日点到春分，公转速度减慢；夏至到远日点，公转速度减慢；远日点到秋分，公转速度加快。2、公转的影响
若将公转轨道视为水平，则地轴倾斜；黄赤交角的存在导致太阳直射点南北移动，冬至到夏至，向北移动；夏至到冬至，向南移动。
太阳直射点的移动速度约为15′/天、8°/月、4天/°（3个月走23°26′）。太阳直射点的移动主要考虑四个问题。（1）太阳方位问题1）日出、日落方位：太阳直射北半球，日出东北、日落西北；太阳直射南半球，日出东南，日落西南。（日出的方位时间分异现象）
引入天球系统，现行分析都是以太阳作为参照系，太阳不动，地球既自转又公转；现在转换参照系，以地球为参照系，地球不动，则公转为太阳自东向西绕地球旋转，周期一年；自转为太阳自东向西绕地球旋转，周期一天。太阳绕地球一年转动的轨道与绕地球一天转动的轨道存在23°26′的夹角。天球系统以地球为核心，将其他星球视作在地球外一个大天球上运动。运用物理思想，转换坐标系
分析地球相对太阳的运动，可以认为太阳绕地球的运动是螺旋式上升下降（上升下降随季节变化，螺旋绕一圈为一天），作出天球系统图。根据天文学托勒密地心说思想推导
天球赤道面与地球赤道面重合，则太阳夏至在天纬23°26′N轨道运行，春分、秋分在天赤道轨道运行，冬至在天纬23°26′S轨道运行。北极星就位于天北极，其仰角等于北半球当地纬度。
天球系统描述的是人们在地球上看到的天体运行情况。太阳的运动轨迹恒定，运动速度即地球自转角速度。人们在不同的纬度观察，因为与天赤道有不同的夹角，因而轨迹不同。
现在我们画出考试常见的太阳视运动轨迹。
非极昼和极夜地区：直射北半球，日出东北、日落西北；直射南半球，日出东南、日落西南；直射赤道，日出正东，日落正西。太阳直射在哪半球，日出日落就偏哪方位。（2）正午太阳方位
正午太阳方位取决于太阳直射纬度和该地纬度的关系：北回归线以北的地区，正午太阳永远在正南；南回归线以南的地区，正午太阳永远在正北。正午太阳方位可反推纬度情况，若正午太阳有时在南，有时在北，则该地位于南北回归线之间。太阳一年南北运动4×23°26′=93°44′（移动速度15′/天，8°/月，4天/°），若该地在赤道和北回归线之间，其纬度为α，则一年中太阳在该地正北的时间关于夏至对称，时长为2（23°26′-α）/93°44′×365，正午太阳在南方用一年扣去在北方时间即可。（此类问题都可以用下图解决）[总之，太阳直射点在该地哪方，正午太阳就在哪方]（3）正午太阳高度角
正午太阳高度角由直射纬线（正午太阳高度角90°）向南北两极逐渐递减，某地离直射纬度越近，正午太阳高度角就越大。[空间维度的分异]
该地正午太阳高度角=90°-|纬度差|（直射纬度与该地纬度的差值，同减异加，同纬减，异纬加）
正午太阳高度角会随着太阳直射点的移动而周期性变化。太阳直射点向该地移动，则正午太阳高度角变大；太阳直射点远离该地，则正午太阳高度角减小。[时间维度的分异]
正午太阳高度角是相对地平面，考查使问题复杂化可以加入夹角。例如太阳能板和日晷，或向日葵的花盘角度。太阳能板（为达到太阳直射太阳能板的目的）就应该设置成为该地正午太阳高度角的补角，即太阳能板与地面夹角+该地正午太阳高度角=90°。（考虑到该地一年四季太阳高度角的变化，应该设置成平均夹角，即考虑春秋分时的正午太阳高度角，或者可以自调整角度；另外如果涉及南北回归线之间，太阳在哪方向时间长，太阳能板就朝向哪方）
考虑地形因素，若有山丘地形（或河谷地形），则与地面的夹角弥补了部分正午太阳高度角与90°差值，在山上建太阳能光伏电站太阳能板与地面夹角还取决于山体的坡度。
根据正午太阳高度角公式，也可以反推该地的纬度。温带地区年正午太阳高度角变化是定值，等于2倍的黄赤交角。
中午太阳高度角的应用可以涉及楼房间距，即保证采光，取决于最小的正午太阳高度角，即影子最长的状况。（中国北方地区，楼间距更大，单位面积能建造的楼房少）（4）昼夜长短问题昼夜长短取决于某地纬线圈昼弧和夜弧的长度，1h/15°，4′/°。因为太阳照射到半个地球在一天之内可以认为是固定e 的，一个地区在昼半球转的时间越长，白昼就越长。
昼夜长短在空间维度的分异为不同地区昼长的比较，结论为点北北昼长；点南南昼长（直射点在北半球，越往北，白昼越长；直射点在南半球，越往南，白昼越长；直到出现极昼）。昼夜长短问题一看太阳直射半球，二看两地纬度高低。赤道昼夜长短变化为0，昼夜长短变化量向两极递增，关于赤道对称。[昼长变化的空间分异]
思考极圈极昼、极夜的时长，南北是对称相同的，现在考虑北极圈，北极点春分-夏至-秋分极昼；秋分-冬至-春分极夜，即极昼、极夜各一半，极昼极夜现象365天，有日出日落时间为0，极圈其他地区，纬度每下降1°，极昼极夜现象时长合计减少16天，即有16天有日出日落时间，到北极圈极昼极夜现象减少为0。
涉及地球公转速度，有对极昼极夜时长的思考。北极极昼时间为186天，南极为179天，即春分-夏至-秋分，地球公转速度慢，时间更长：北极极昼比极夜多，南极极夜比极昼多，北极极昼比南极多，南极极夜比北极多。
从时间维度看昼夜长短，即某地昼夜长短的季节变化，某地的昼夜长短变化取决于直射点的移动，直射点向北移动，北半球昼长变长；直射点向南移动，南半球昼长变长。此处不考虑极昼极夜地区，赤道地区昼夜等长。昼夜长短取决于昼弧和夜弧的长度，昼弧和夜弧的长度取决于晨昏线的角度。太阳直射点向北移动，晨线逆时针转动，北半球昼弧变长；太阳直射点向南移动，晨线顺时针转动，南半球昼弧变长。[晨线转动的北逆南顺，直射点北移逆时针；南移顺时针]
昼夜长短有对称等长的性质，春秋分之前x天的昼长=春秋分之后x天的夜长；纬度关于赤道对称的A、B两地，A昼长=B夜长，A夜长=B昼长。
昼夜长短反映太阳直射的半球（北半球昼大于夜，直射北半球；北半球昼小于夜，直射南半球），昼夜长短的变化趋势反映太阳直射点的移动方向。春分-夏至：北半球昼长夜短，昼渐长夜渐短；南半球昼短夜长，昼渐短夜渐长。
夏至-秋分：北半球昼长夜短，昼渐短夜渐长；南半球昼短夜长，昼渐长夜渐短。
秋分-冬至：北半球昼短夜长，昼渐短夜渐长；南半球昼长夜短，昼渐长夜渐短。
冬至-春分：北半球昼短夜长，昼渐长夜渐短；南半球昼长夜短，昼渐短夜渐长。
用口诀来记忆，点北北昼长，点南南昼长。太阳直射在北半球，越往北昼越长；太阳直射点往北移动，北半球昼变长。昼夜长短，同半球关于春秋分对称；南北半球昼夜长短对称。昼夜长短变化，同半球关于夏冬至对称；南北半球对称。地球运动总结知识体系如下：地球运动知识体系
地球公转引发直射点南北季节移动，即纬度移动；地球自转也引起直射点移动，为一天内经度的移动。此处指季节移动。
空间维度分异：自转方向、公转方向与半球（北逆南顺）；自转线速度赤道向两极递减；地转偏向力与半球（北右南左）；地转偏向力赤道向两极递增；东西向经度差导致时差、日期差；晨昏线与半球（南北极昼极夜，定季节）；昼夜长短、长短变化南北半球对称；昼夜时长变化量赤道向两极递增；极昼极夜的时长与纬度关系（纬度-1极昼极夜各减8天，合16天）；昼夜时长纬度差异；正午太阳方位与纬度的关系；太阳运动轨迹与纬度的关系；正午太阳高度角与纬度的关系。
时间维度分异：地球自转速度的历史变化（变慢）；晨昏线的季节旋转方向、与纬线切点的季节移动方向；季节与出现极昼极夜的纬度范围；一月近日点、七月远日点与公转速度；直射点的南北移动；昼夜长短的季节变化；日出日落的季节变化；正午太阳方位的季节变化；太阳运动轨迹的季节变化；正午太阳高度角的季节变化；同一地区夏季地方时日出早于6时，冬季日出晚于6时。