地球是个平均半径6371千米的球体,但并非绝对标准的正球体,她的极半径(地心到极点)约6357千米,赤道半径(地心到赤道)约6378千米,也就是说,地球是个赤道略向外鼓,两极稍扁的椭球体。
由于地球本身是不透明的,太阳只能照亮地球的一面,因此有了昼夜现象。朝向太阳的一面是白天,背对太阳的一面是黑夜。地球围绕着一个假想轴不停地自西向东自转,自转一圈大约需要24小时,这也是昼夜交替的周期。
为了更好地认识和研究我们的家园——地球,人们按照一定比例缩小,制作了地球的模型,地球仪。地球自转的假想轴叫地轴,地轴与地球表面的两个交点分别是南北极点。
地球上南北方向的确定主要依赖北极星(目前是勾陈一星),地轴的一端总是指向北极星。
地面上朝向北极星的方向是正北,其反方向是正南。南方与北方是个绝对概念,一直向北走最终会到达北极。人站在北极点上,就再也找不到北了,因为举目四望,四周全是正南方向。地球上没有绝对的东西方向,东与西是个相对概念,因为地球是圆的,一直向东走也会到达出发地的西方,最终会回到原点。
地球仪表面布满纵横交错的线条,它们或平行,或相交,组成覆盖整个球体的网格,这就是经纬网。经线都是长度相等的半圆,它们在南北两极汇合成一个点,指示正南正北方向。与经线不同,纬线都是封闭的圆圈,它们的周长随纬度变化而不等,最长的一条纬线是赤道,周长约4万千米,它把地球分为南半球和北半球两部分。纬线指示正东正西方向,与经线垂直相交。经纬网的发明便于我们更精确地确定地球上方向,以及每一点的位置和时间。
地球上纬度的划分,是以赤道为起点,赤道以北叫北纬,以南叫南纬,向南向北各有90°,因此纬度共180°。南纬90°和北纬90°分别是南北极点。人们把纬度划分为低纬度、中纬度、高纬度三大部分。从赤道至南北纬30°之间叫低纬度,南北纬30°-60°是中纬度,南北纬60°到90°是高纬度。
国际上规定通过英国格林尼治天文台旧址的那条经线为0°经线,也叫本初子午线。地球上经度的划分,是以本初子午线,即0°经线为起点,向东叫东经度,向西叫西经度,东西各有180°,因此经度共360°。
因地球一直在自转,造成黑夜与白昼的范围,以及太阳光直接照射的地点都在不断变化,也造成了地球上不同经度的时间各不相同,即产生了地方时。它是指地球上因经度不同而不同的时间系统。地方时的数值的变化规律,向东增加,向西减少。地球自转一周360°,需要24小时,也叫一个太阳日,所以,两个地方经度相差1°,地方时相差4分钟。
为了便于生活,人们把地球划分成24个时区,每个时区以中央经线的时间作为整个时区的区时。相邻的两个时区,区时相差1小时。当你向东进入相邻时区时,手表要拨快1小时,向西则调慢1小时。
有些国家为了便于行政管理,虽然地跨数个时区,却采用某一个时区的区时作为整个国家的统一时间,比如中国,自西向东从东五区跨越到东九区,仅采用首都北京所在的东八区的区时作为整个国家的统一时间(北京时间)。东八区是以东经120°经线为中央经线,东西各跨7.5°的时区,东经120°经线的地方时即为东八区的区时。
地球上还有一条神奇的国际日期变更线,简称日界线,它是人为设定的一条时间界限,与180°经线大致重合,在某些地区为了照顾一些行政区的完整而采用折线。自西向东穿越日界线,钟表时间不变,但日期要减一天,反之加一天。
关于国际日期变更线有个有趣的小故事,一位孕妇乘船自西向东穿过日界线,在跨过日界线之前生下了姐姐,跨过日界线之后生下了妹妹,古怪的是,妹妹的出生日期却比姐姐提前一天,因为妹妹出生在“昨天”。
此外,地球上还有一条自然日界线,就是0时经线,它是处于夜半球正中间的那条经线。因为地球自转的存在,所以每一条经线都可能成为0时经线,这就造成0时经线的位置在地球上是不固定的。
有一个特例,当180°经线恰好成为0时经线时,人为设定的国际日期变更线便与自然日界线重合,此时,全球只有一个日期。但这只是一瞬间的事情,很快两条日界线就会分开,又把地球分为两个不同的日期了。
地球上的时间和空间总是紧密结合在一起的,一个人的空间位置变化了,一定伴随着时间的变化,因为空间位置的移动也需要时间,除非人能像科幻片儿中那样瞬间移动。
我们经常能够听到类似的报道,美国当地时间3月21日,北京时间3月22日,美国发生某个事件。明明事件发生的那一瞬间就是今天,听起来却像发生在昨天。实际上时间是不存在的,它只是人类发明的一个概念,是用来衡量世界上各种事物发生与发展进程的尺度,就像人们发明了长度、宽度、高度的概念来丈量物体的大小,发明了温度的概念来对比冷热程度,时间只是变化过程的刻度。比如,一个人从出生、成长、成熟、衰老到最终死亡,这只是个普遍存在的变化过程,而时间的概念就像给这个过程加了一个标满刻度的进度条。那么,当科技和医学发达到真的能让一个人返老还轻时,对身体重新变年轻的那个人来说,时间是不是发生了倒流呢?时间真是很奇妙的东西。
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