地球、月球與太陽的運動

基礎

地球自轉造成晝夜,地球繞太陽公轉形成一年;月球繞地球運行,月相是由日照部分和觀察角度造成。

適合:中一科學 · 單元:地球與太空 · 建議學習路徑第 11/12 課

學完呢課,你會識:
  • 自轉造成晝夜
  • 公轉一年約 365 日
  • 月相是受光部分和觀察角度改變
科學Science
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§課文原文 Passage

1每天太陽東升西落,看似太陽繞著我們轉,其實是地球在轉動。地球約每 24 小時自轉一周,方向自西向東;面向太陽的半邊是白天,背向太陽的半邊是黑夜。地球不停地自轉,晝夜便不停地交替,日出日落正是自轉產生的自然現象。

2地球同時繞太陽公轉,一周約需 365 日,就是一年。四季的成因在於地軸傾斜約 23.5 度:陽光照射角度隨月份改變,夏季陽光較直射、白晝較長,冬季陽光斜射、白晝較短,於是形成春夏秋冬。季節並非因為日地距離忽遠忽近,南半球的季節更與我們相反。

3月球約每 29.5 日繞地球一周,本身不發光,只反射太陽光。隨著月球運行,我們看見的受光部分角度不斷改變,便依次出現新月、上弦月、滿月和下弦月等月相。中秋節正是滿月的晚上;數千年來,人類更按月相圓缺制訂農曆,指導耕種和節日。

4當月球走到太陽與地球之間擋住陽光,便出現日食;月球走進地球的影子而變暗,便是月食。潮汐主要由月球引力拉動海水造成,大部分海岸每日約有兩次漲潮和兩次退潮。這些天體運動解釋了日夜、四季、月相和日月食,也是制訂曆法、計算潮汐和規劃太空任務的基礎,科學家常以模型演示,把浩瀚的宇宙帶進課室。

1重點摘要 Summary

地球自轉造成晝夜,地球繞太陽公轉形成一年;月球繞地球運行,月相是由日照部分和觀察角度造成。

2生字卡 Vocabulary

R
Rotation自轉

天體繞著自己的軸心旋轉。

R
Revolution公轉

天體沿著軌道繞另一個天體運行。

O
Orbit軌道

天體受引力影響運行所經過的路徑。

M
Moon phase月相

從地球看到的月球受光部分形狀變化。

A
Axis地軸

地球自轉所繞的一條假想軸線,約傾斜 23.5 度。

S
Solar eclipse日食

月球運行到太陽和地球之間,遮住太陽光的現象。

L
Lunar eclipse月食

月球運行進入地球的影子,因而變暗的現象。

T
Tide潮汐

海面水位周期性的升降,主要由月球引力引起。

3逐步講解 Steps

  1. 晝夜地球約每 24 小時自轉一周,方向自西向東;面向太陽的半邊是白天,背向太陽的半邊是黑夜。地球不停地自轉,晝夜便不停地交替,太陽東升西落正是自轉產生的錯覺。這個規律決定了人的生活節奏:作息、上課和上班時間,全都按照晝夜交替來安排。
  2. 一年與季節地球約 365 日繞太陽公轉一周,加上地軸傾斜約 23.5 度,各地受光的角度隨月份改變,於是形成四季。季節並非因為日地距離忽遠忽近,而是受光角度變化的結果;夏季陽光較直射、白晝較長,冬季則相反。香港夏熱冬涼的天氣,正是這個規律的體現,南半球季節則與我們相反。
  3. 月相月球本身不發光,只反射太陽光;它約 29.5 日繞地球一周,我們看見的受光部分角度不斷改變,便依次出現新月、上弦月、滿月、下弦月等月相,整個循環月復一月。中秋節正是滿月的晚上,自古以來人們便按月亮的圓缺安排節日和漁農活動,月相因此成為最貼近生活的天文現象。
  4. 日月食與曆法日食和月食來自天體的巧妙排列:月球走到太陽與地球之間擋住陽光,便是日食;月球走進地球的影子而變暗,便是月食。潮汐主要由月球引力引起,令海岸每日有規律地漲退。古人更按月相制訂農曆,指導耕種和節日,中秋賞月就是按這套曆法計算出來的。
  5. 日食與月食比較比較日食與月食,關鍵在天體位置:日食時月球在中間,運行到太陽和地球之間,月影掃過地球,白晝瞬間轉暗;月食時地球在中間,月球走進地球的影子而變暗。月食在整個背向太陽的半球都能看見,日食卻只有月影掃過的狹窄地區可見,所以日食顯得罕見得多;觀看日食時必須使用合格的減光裝置,保護眼睛。
  6. 潮汐的成因潮汐主要由月球引力拉動海水造成:面向月球一側的海水被拉得隆起,背向一側同樣隆起,所以大部分海岸每日約有兩次漲潮和兩次退潮。朔望前後,太陽和月球連成直線,引力疊加,便出現潮差特別大的大潮。漁民、船家和沿岸工程都要按潮汐表安排活動,可見天文與生活息息相關。

4圖解 Diagrams

地球・月球・太陽 Earth, Moon and Sun太陽地球公轉 365.25 日 = 一年月球繞地球 27.3 日 = 一月地球自轉一圈 24 小時 = 一日(朝早係因為面向太陽)月球本身唔發光——月光其實係反射嘅日光;月相變化源於角度唔同地影蓋住月球 = 月蝕;月球影蓋住地球 = 日蝕 eclipse = 影疊影
圖 1:地球月球太陽運動

5例題示範 Example

例題:為什麼滿月不代表月球自己發光?

  1. 太陽提供光線
  2. 月球反射太陽光
  3. 滿月時,面向地球的受光面大部分可見
  4. 不同日期見到的受光形狀就形成月相
  5. 答案:月球不會自己發光,只反射太陽光。滿月時月球運行到地球背向太陽的一側,面向地球的半個月面正好全部受光,看起來又圓又亮;那些光芒其實全部來自反射的陽光,並非月球自身發光——這也是月相變化的總原理:只變角度,不變光源,兩者切不可混淆。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 太陽每日由東向西繞地球轉。
✓ 地球自轉令太陽看似東升西落。
✗ 夏天是因為地球近太陽,冬天是因為遠太陽。
✓ 季節主要同地軸傾斜及公轉有關。
✗ 以為月相變化是地球影子遮住月球造成的。
✓ 月相是我們看見月球受光部分的角度變化;地球影子遮住月球是月食,兩者是不同的現象。
✗ 以為滿月每 24 小時便出現一次。
✓ 月相週期約 29.5 日;月球繞地球一周需要約一個月,不是一晚。

75 題快測 Quick check

Q1晝夜主要由地球自轉還是公轉造成?

Q2月球的光是哪裡來?

Q3季節主要和邊兩樣東西有關?

Q4日食發生時,哪個天體位於中間?

Q5地球自轉一周和公轉一周分別需時多久?

8重點回顧 Recap

  • 自轉造成晝夜
  • 公轉一年約 365 日
  • 月相是受光部分和觀察角度改變
  • 季節由地軸傾斜和公轉共同造成
  • 月球反射太陽光,本身並不發光

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