地球自转是地球绕自己的轴从西向东旋转的运动，它是地球的一种基本运动形式，对地球上的自然环境和人类活动有着重要的影响。地球自转产生的3个现象是：昼夜更替现象、地转偏向力现象和时差现象。

一、昼夜更替现象

昼夜更替现象是指地球上不同地区在不同时间出现白天和黑夜的变化，它是地球自转和太阳光照的结果。

1.产生原因

地球自转使地球上的每一点在24小时内绕地轴旋转一周，同时太阳光照使地球上的每一点在一天内只有一半时间能够接受到太阳光，另一半时间则处于地球的阴影面。因此，地球上的每一点在一天内会经历从夜到昼再到夜的周期性变化，这就是昼夜更替现象。

2.表现形式

昼夜更替现象的表现形式有以下几个方面：

-（1）昼夜长度的变化。昼夜长度是指一个地点在一天内白天或黑夜的时间长度，它受到纬度和季节的影响。一般来说，纬度越高，昼夜长度的差异越大；纬度越低，昼夜长度的差异越小。在赤道上，全年昼夜长度基本相等，约为12小时；在两极点上，一年中有半年是白昼，半年是黑夜；在中纬度地区，昼夜长度随季节变化而变化，夏季白天长，冬季白天短。如下图所示，是北京（北纬40°）和新加坡（北纬1°）的昼夜长度变化曲线，可以看出北京的昼夜长度变化幅度比新加坡大得多。

-（2）昼夜分界线的变化。昼夜分界线是指昼夜半球的分界线，也称为晨昏线，它是一个大圆，由地球的两极点和太阳的方向决定。由于地球自转和公转的作用，昼夜分界线会随时间而变化，呈现出不同的形状和位置。如下图所示，是一年中四个季节的昼夜分界线，可以看出昼夜分界线在春分和秋分时是直线，穿过赤道，将地球平分为两半；在夏至时是一条凸向北半球的曲线，使北半球的白天大于黑夜，南半球的白天小于黑夜；在冬至时是一条凸向南半球的曲线，使南半球的白天大于黑夜，北半球的白天小于黑夜。

-（3）昼夜交替的时间。昼夜交替的时间是指一个地点从白天转入黑夜或从黑夜转入白天的时间，也就是日出和日落的时间，它受到经度和季节的影响。一般来说，经度越东，昼夜交替的时间越早；经度越西，昼夜交替的时间越晚。在同一纬度上，每隔15°经度，昼夜交替的时间相差一小时。此外，昼夜交替的时间还随季节变化而变化，夏季日出早，日落晚；冬季日出晚，日落早。如下表所示，是北京（东经°）和伦敦（西经0°）的昼夜交替的时间，可以看出北京的昼夜交替的时间比伦敦早8小时，且随季节变化而变化。

日期

北京日出时间

北京日落时间

伦敦日出时间

伦敦日落时间

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:----------:

:----------:

:----------:

:----------:

1月1日

07:36

16:59

08:06

16:02

4月1日

05:51

18:29

06:25

19:29

7月1日

04:46

19:44

04:45

21:22

10月1日

06:03

17:49

06:59

18:38

3.地理意义

昼夜更替现象对地球上的自然环境和人类活动有着重要的地理意义，主要体现在以下几个方面：

-（1）影响地球上的温度分布和变化。昼夜更替使地球上不同地区的温度呈现出明显的日变化，白天受太阳光照，温度升高；黑夜无太阳光照，温度降低。昼夜温差的大小受到地表特征、季节变化、纬度高低等因素的影响，一般来说，陆地的昼夜温差大于海洋，内陆的昼夜温差大于沿海，低纬度的昼夜温差小于高纬度，夏季的昼夜温差小于冬季。昼夜温差的变化会影响地球上的气压、风、水汽、降水等气象要素，进而影响地球上的气候类型和生态系统。

-（2）影响地球上的生物活动和节律。昼夜更替使地球上的生物在光照和温度的变化中形成了适应性的活动和节律，如昼行性和夜行性的动物，开花和结果的植物，睡眠和觉醒的人类等。昼夜节律是生物的一种内在的生理机制，它可以调节生物的生长、代谢、行为、激素等方面，使生物能够适应环境的变化，保持生命的稳定和平衡。

-（3）影响地球上的人类文化和社会。昼夜更替使人类在白天和黑夜中形成了不同的文化和社会，如时间的划分和计量，节日的庆祝和纪念，工作的安排和效率，生活的习惯和方式等。昼夜更替也使人类在不同的地区和国家形成了不同的时区，为了协调时间的差异，人类制定了世界时、夏令时、时差计算等规则和方法。

二、地转偏向力现象

地转偏向力现象是指地球上的运动物体在运动过程中受到地球自转的影响而产生的一种表观力，它使运动物体的运动方向发生偏离，这种偏离的方向和大小与地球的自转方向、运动物体的速度和纬度有关。

1.产生原因

地转偏向力现象的产生原因，主要是由于地球自转和惯性的作用。地球自转使地球上的每一点都有不同的线速度，线速度的大小与纬度有关，纬度越高，线速度越小；纬度越低，线速度越大。当地球上的一个运动物体从一个纬度移动到另一个纬度时，它会保持原来的线速度不变，这就产生了相对于地球表面的速度差，从而导致运动物体的运动方向发生偏离。这种偏离的方向和大小，又受到地球的自转方向、运动物体的速度和纬度的影响。根据科氏定律，地转偏向力的方向和大小可以用以下公式表示：

$$

F=2mv\sin\phi

$$

其中，F是地转偏向力的大小，m是运动物体的质量，v是运动物体的速度，φ是运动物体所在的纬度。地转偏向力的方向，是垂直于运动物体的速度方向和地球的自转轴方向的平面内的，且遵循右手定则，即右手的四指指向运动物体的速度方向，拇指指向地球的自转轴方向，手掌的方向就是地转偏向力的方向。在北半球，地转偏向力的方向总是向右偏；在南半球，地转偏向力的方向总是向左偏。

2.表现形式

地转偏向力现象的表现形式有以下几个方面：

-（1）影响大气和海洋的环流。地转偏向力使大气和海洋的运动受到偏向，形成了特定的环流模式。例如，大气中的风，受到地转偏向力的作用，不再沿着气压梯度方向吹，而是向右或向左偏转，形成了赤道低压带、副热带高压带、温带低压带、极地高压带等气压带，以及东风带、信风带、西风带、极地风带等风带。海洋中的洋流，受到地转偏向力的作用，不再沿着温度和盐度的差异方向流动，而是向右或向左偏转，形成了赤道洋流、西边界洋流、东边界洋流、赤道反流等洋流。如下图所示，是大气和海洋的环流示意图，可以看出地转偏向力的影响。

-（2）影响飞行器和导弹的轨迹。地转偏向力使飞行器和导弹的运动受到偏向，导致它们的实际轨迹与预期轨迹不一致，这对于飞行的安全和精确有着重要的影响。例如，飞机在飞行过程中，受到地转偏向力的作用，会向右或向左偏离航向，因此需要不断调整方向，以保持正确的航线。导弹在发射过程中，受到地转偏向力的作用，会向右或向左偏离目标，因此需要考虑地转偏向力的影响，以提高命中率。

-（3）影响地球上的水平运动。地转偏向力使地球上的水平运动受到偏向，产生了一些特殊的现象。例如，地转偏向力使地球上的河流在流动过程中，会向右或向左偏移，形成了河流的弯曲和冲刷。地转偏向力使地球上的子午线在赤道附近，会向东或向西偏移，形成了子午线的弯曲和偏差。地转偏向力使地球上的铁路和公路在建设过程中，会向右或向左偏移，形成了铁路和公路的弯曲和误差。

3.地理意义

地转偏向力现象对地球上的自然环境和人类活动有着重要的地理意义，主要体现在以下几个方面：

-（1）影响地球上的气候和生态。地转偏向力影响大气和海洋的环流，进而影响地球上的温度、湿度、降水、风力等气象要素，形成了不同的气候类型和气候带，如热带、温带、寒带等。地转偏向力也影响地球上的生物的分布和适应，如热带雨林、温带草原、寒带冰川等。地转偏向力还影响地球上的自然灾害的发生和分布，如台风、飓风、寒潮、干旱等。

-（2）影响地球上的交通和通讯。地转偏向力影响飞行器和导弹的轨迹，进而影响地球上的交通和通讯的安全和效率，如航空、航天、导弹等。地转偏向力也影响地球上的水平运动，进而影响地球上的交通和通讯的准确和便利，如河流、子午线、铁路、公路等。

-（3）影响地球上的科学和技术。地转偏向力是地球自转的一种重要的表现，它反映了地球的运动规律和特征，为地球上的科学和技术的发展提供了理论和实验的基础，如地球物理学、地球动力学、地球测量学、导航学等。

三、时差现象

时差现象是指地球上不同地区的标准时间之间的差别，它是地球自转和时区划分的结果。

1.产生原因

时差现象的产生原因，主要是由于地球自转和时区划分。地球自转使地球上的每一点在24小时内绕地轴旋转一周，同时太阳光照使地球上的每一点在一天内只有一半时间能够接受到太阳光，另一半时间则处于地球的阴影面。因此，地球上的每一点在一天内会经历从夜到昼再到夜的周期性变化，这就是昼夜更替现象。为了方便地球上的交通、通讯和生活，人们将地球表面划分为24个时区，每个时区相差15度经度，相应地相差1小时的时间。在同一个时区内，采用统一的标准时间，也称为区时；在不同的时区之间，采用相对于本初子午线的标准时间，也称为世界时。由于不同地区的标准时间之间存在差别，这就产生了时差现象。

2.表现形式

时差现象的表现形式有以下几个方面：

-（1）时区的划分和标准时间的确定。地球上的时区是按照经度来划分的，每隔15度经度为一个时区，共24个时区。每个时区的中央经线为该时区的标准经线，该时区的标准时间为该标准经线上的地方时。例如，东八区的标准经线为东经度，东八区的标准时间为东经度上的地方时，也就是北京时间。时区的划分并不完全遵循经度的原则，还要考虑国界、地理和政治等因素，因此有些时区的范围并不是整数个经度，而是有所偏移或扩大。例如，中国实行的是单一时区制，即全国都采用东八区的标准时间，而不是按照实际的经度划分为五个时区。

-（2）时差的计算和转换。地球上的时差是指两个地区的标准时间之间的差别，它与两个地区的经度差和时区差有关。一般来说，经度差每15度，时差就相差1小时；时区差每相差1个时区，时差就相差1小时。时差的计算和转换，需要遵循一定的规则和方法，如下：

-规则一：同减异加。即如果两个地区在同一个半球，如都在东半球或都在西半球，则两个地区的时区数相减，得到的结果就是时差；如果两个地区在不同的半球，如一个在东半球，一个在西半球，则两个地区的时区数相加，得到的结果就是时差。例如，北京（东八区）和伦敦（西零区）的时差是8+0=8小时，北京比伦敦早8小时；北京（东八区）和东京（东九区）的时差是8-9=-1小时，北京比东京晚1小时。

-规则二：东加西减。即如果要求的地区在已知地区的东边，则将时差加上已知地区的时间，得到的结果就是要求地区的时间；如果要求的地区在已知地区的西边，则将时差减去已知地区的时间，得到的结果就是要求地区的时间。例如，如果北京时间是12点，那么伦敦时间是12-8=4点；如果东京时间是12点，那么北京时间是12+1=13点。