(Sáng kiến kinh nghiệm) chuyên đề môn địa lý vận động của trái đất và hệ quả

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÀO CAI - - CHUYÊN ĐỀ MƠN ĐỊA LÍ Đề tài: VẬN ĐỘNG CỦA TRÁI ĐẤT VÀ HỆ QUẢ Họ tên: Nguyễn Thị Thảo Tổ chuyên mơn: Lịch sử - Địa lí- Giáo dục cơng dân Lào Cai, tháng năm 2020 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Múi đường chuyển ngày quốc tế…………………………………………4 Hình 1.2 Đường đổi ngày quốc tế…………………………………………………………5 Hình 1.3 Mạng lưới tọa độ Trái Đất…………………………………………………6 Hình 2.1 Quỹ đạo chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời……………………………7 Hình 2.2 Độ nghiêng truc Trái Đất so với mặt phẳng Hồng đạo…………………….8 Hình 2.3 Đường chuyển động biểu kiến Mặt Trời năm……………………….10 Hình 2.4 Vận động Trái Đất mùa năm…………………………………12 Hình 3.1 Chu kỳ tuần trăng……………………………………………………………….13 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chuyên đề: Vận động Trái Đất hệ nội dung kiến thức quan trọng học phần Địa lí tự nhiên đại cương lớp 10 Chuyên đề đề cập đến kiến thức bao gồm vận động Trái Đất (vận động tự quay quanh trục, vận động Trái Đất quanh Mặt Trời, vận động hệ thống Mặt Trăng – Trái Đất) hệ địa lí từ vận dụng vào giải số dạng tập liên quan Kiến thức liên quan đến chuyên đề đánh giá nhiều kiến thức khó, ứng dụng đa dạng dạng tập từ tính tốn, giải thích tượng vật,…và thường xuyên có mặt đề thi học sinh giỏi Khi tìm hiểu nội dung chuyên đề, học sinh trang bị cho kiến thức có liên quan cách có hệ thống sau vận dụng kiến thức vào giải câu hỏi tập Thông qua tập, học sinh rèn luyện kĩ kĩ xảo - điều cần thiết học sinh lớp chuyên Địa lí cần thiết việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vì thế, tác giả nghiên cứu soạn chuyên đề nhằm hệ thống hóa kiến thức dạng tập phần vận động Trái Đất phân tích tác động hệ vận động Trái Đất phục vụ cho q trình ơn luyện cho đội tuyển học sinh giỏi mơn Địa lí thân hiệu giới thiệu với đồng nghiệp để trao đổi rút kinh nghiệm Mục đích đề tài - Cung cấp hệ thống kiến thức vận động Trái Đất hệ địa lí phục vụ cho bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 10 cách xác, đầy đủ khoa học - Giới thiệu dạng câu hỏi liên quan đến kiến thức vận động Trái Đất hệ đề học sinh giỏi mơn Địa lí cấp Nhiệm vụ nghiên cứu - Tổng hợp, hệ thống hóa số nội dung liên quan đến vận động Trái Đất hệ địa lí - Xây dựng hệ thống câu hỏi tập nhằm phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi, kiểm tra – đánh giá học sinh 4 Phạm vi giá trị nghiêm cứu 4.1 Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu chun đề chủ yếu nằm chương trình địa lí lớp 10 nâng cao, mở rộng tham khảo tìm hiểu tài liệu khác có liên quan nội dung đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, khu vực quốc gia năm gần 4.2 Giá trị nghiên cứu Chuyên đề làm tài liệu tham khảo cho giáo viên giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Địa lí PHẦN NỘI DUNG Trái Đất- hành tinh đặc biệt Hệ Mặt Trời chứa bao điều lí thú mà cần khám phá, có việc hành tinh thực đồng thời nhiều vận động khác vũ trụ Trong số đó, ba vận động có ý nghĩa quan trọng sống người bao gồm vận động tự quay quanh trục, vận động tịnh tiến xung quanh Mặt Trời vận động quay quanh tâm chung hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng Vận động tự quay quanh trục Trái Đất hệ địa lí Yêu cầu kiến thức phần này: Trình bày đặc điểm chuyển động tự quay quanh trục Trái Đất hệ từ giải thích số tượng thực tế áp dụng lý thuyết để giải số tập tính tốn liên quan + Là sở để xây dựng mạng lưới kinh vĩ tuyến + Giờ Trái Đất + Hiện tượng ngày đêm liên tục + Sinh lực Côriôlit làm lệch hướng chuyển động vật thể 1.1 Sự vận động tự quay quanh trục Trái Đất Năm 1858, nhà vật lí người Pháp Phoucault người chứng minh tượng tự quay Trái Đất thực nghiệp lắc Đặc điểm vận động tự quay quanh trục Trái Đất: - Trái Đất tự quay quanh trục tưởng tượng, trục hợp với mặt phẳng chứa quỹ đạo chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời góc 660 33’ - Đầu kéo dài trục qua cực Bắc Trái Đất hướng Bắc Đẩu không thay đổi Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời - Hướng tự quay quanh trục Trái Đất từ Tây sang Đông, ngược chiều kim đồng hồ nhìn từ cực Bắc - Thời gian hồn thành vòng tự quay quanh trục ngày đêm Ngày đêm theo Mặt Trời khoảng thời gian hai lần liên tiếp mà tâm Mặt Trời qua kinh tuyến chưa điểm quan sát (lấy trung bình 24h) Tuy nhiên, hướng tự quay trùng với hướng chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời nên thời gian ngày đêm theo Mặt Trời dài so với thực tế Trái Đất tự quay trọn vòng quanh trục, thời gian thực 23h56’04” (ngày đêm theo hay ngày đêm thiên văn) - Bất điểm bề mặt đất(trừ hai cực) quay góc đơn vị thời gian Đó vận tốc góc quay Ω=15độ/h - Vận tốc dài điểm vĩ độ giống nhau, khác vĩ độ khác Tại xích đạo, vận tốc dài khoảng 463,58 m/s 1.2 Hệ địa lí vận động tự quay quanh trục Trái Đất 1.2.1 Sự luân phiên ngày đêm Trái Đất Trái Đất có hình Geoid tựa cầu ln có nửa chiếu sáng gọi ngày cịn nửa khuất sáng gọi đêm Trái Đất tự quay quanh trục nên điểm bề mặt luân phiên ngày đêm vòng 24 tạo nhịp điệu ngày đêm Trái Đất vừa góp phần điều hịa nhiệt độ Trái Đất Thời gian 24 cho vòng tự quay tạo nên nhịp điệu thích hợp ngày đêm (thời gian ngày đêm không dài khơng q ngắn) ngày khơng q nóng, đêm khơng q lạnh Đây điều kiện thuận lợi cho sống phát sinh, tốn phát triển bề mặt đất đồng thời tạo nên tính nhịp điệu cho giới hữu vô Giả sử Trái Đất khơng tự quay quanh trục có tượng ngày đêm ngày đêm dài, nửa năm ban ngày nửa năm ban đêm Trái Đất quay quanh Mặt Trời cần năm để hồn thành vịng Nửa ngày bị thiêu nóng, nửa đêm bị băng giá, áp suất khơng khí chênh lệch hai bên cực lớn tạo trận gió mạnh Những điều kiện khơng phải điều kiện thích hợp cho sống tồn 1.2.2 Giờ đường chuyển ngày quốc tế - Giờ địa phương – Giờ Mặt Trời: Do Trái Đất Mặt Trời chiếu sáng nửa mà Trái Đất lại vận động tự quay quanh trục điểm quan sát mặt đất ngày đêm theo quy ước thấy lần Mặt Trời lên cao bầu trời lúc 12 trưa Mặt khác, Trái Đất lại tự quay theo chiều từ Tây sang Đông với tốc độ góc khơng đổi 15 độ/ nên địa phương kinh tuyến khác có thời gian Mặt Trời lên cao bầu trời ngày khác Các địa phương kinh tuyến có thời điểm Mặt Trời lên cao đường chân trời lúc 12 trưa ngày giống nhau, từ ngày giống nhau, gọi địa phương hay Mặt Trời - Giờ khu vực – múi: Để thuận tiện cho giao dịch quốc tế, người ta quy định thống cho khu vực giới Giờ quy ước gọi khu vực hay múi Bề mặt Trái Đất chia thành 24 múi giờ, tức 15 độ kinh tuyến múi lấy kinh tuyến múi múi chung cho múi Tuy nhiên, quốc gia có ranh giới thường khơng phải đường thẳng nằm nhiều múi nên họ thường chọn cho quốc gia thống cho lãnh thổ mang tính quy ước Việt Nam dùng múi GMT +7 làm chuẩn Hình 1.1 Múi đường chuyển ngày quốc tế - Giờ quốc tế - GMT: Để thuận tiện cho tính tốn Trái Đất thuận lợi cho giao dịch quốc tế, Hội nghị quốc tế năm 1884 đến định đánh số khu vực Trái Đất theo thống chung Khu vực gốc chọn đánh số số khu vực có kinh tuyến độ gọi kinh tuyến gốc qua đài thiên văn Greenwich ngoại ô Luân Đôn Ranh giới múi 70T-70Đ, số thứ tự múi đánh từ múi gốc sang phía đơng 0, 1, 2, 3, 4,…,23.Các kinh tuyến múi 0, 150Đ, 300Đ,…, 150T Mỗi múi cách giờ, múi bên phải sớm múi bên Trái Do Trái Đất hình tựa cầu nên múi trùng múi 24 Cách xác định thống gọi quốc tế hay GMT - Đường đổi ngày quốc tế: Người ta quy ước lấy khu vực múi 12 có kinh tuyến 180 qua múi làm kinh tuyến chuyển ngày quốc tế(đường chuyển ngày) Nếu theo hướng từ tây sang đơng qua kinh tuyến chuyển ngày phải lùi ngày lịch cịn từ đơng sang tây qua kinh tuyến chuyển ngày phải tăng ngày lịch Hình 1.2 Đường đổi ngày quốc tế 1.2.3 Lực Cô-ri-ô-lit Do Trái Đất chuyển động tự quay quanh trục nên vật thể chuyển động Trái Đất chịu tác động đồng thời hai lực: lực gây nên chuyển động ban đầu lực tự quay quanh trục theo chiều từ Tây sang Đơng Trái Đất hướng chuyển động cuối vật tổng hợp từ hai lực Nếu vật chuyển động theo chiều kinh tuyến nhìn theo hướng chuyển động ban đầu bị lệch sang bên phải nửa cầu bắc lệch sang bên trái nửa cầu nam Đối với vật chuyển động theo chiều vĩ tuyến, hiệu ứng Cô – ri – ô – lit không làm lệch hướng chuyển động mà vật nặng lên chuyển động từ đông sang tây nhẹ chuyển động từ tây sang đông Lực làm lệch hướng chuyển động vật thể nhà tốn học Cơ-ri-ơ-lit tìm nên đặt tên lực Cơ – ri – ô – lit Lực biểu diễn công thức: F = m ω v sin ϕ Trong đó: F: lực Coriolit ω: vận tốc góc quay Trái Đất v: vận tốc chuyển động vật m: khối lượng vật ϕ: vĩ độ địa lý nơi vật chuyển động Ở xích đạo sin ϕ = nên F = tăng dần hai cực - Mạng lưới tọa độ Trái Đất Trong trình chuyển động tự quay Trái Đất có hai điểm chuyển động chỗ hai cực Trái Đất: cực Bắc cực Nam Đường thẳng tưởng tượng nối hai cực qua tâm Trái Đất gọi trục Trái Đất Vịng trịn lớn nằm mặt phẳng vng góc với trục Trái Đất phân chia Trái Đất thành hai nửa cầu vịng xích đạo Các mặt phẳng song song với vịng xích đạo cắt bề mặt Trái Đất thành vòng tròn song song vĩ tuyến Hình 1.3 Mạng lưới tọa độ Trái Đất Vĩ tuyến thuộc nửa cầu bắc gọi vĩ tuyến Bắc, vĩ tuyến thuộc nửa cầu nam gọi vĩ tuyến Nam Khoảng cách cung độ từ vĩ tuyến đến xích đạo gọi vĩ độ địa lí Vịng kinh tuyến vịng tròn qua hai cực Bắc cực Nam Trái đất Nửa vòng tròn từ cực Bắc tới cực Nam gọi kinh tuyến Kinh tuyến gốc quy ước kinh tuyến độ qua đài thiên văn Greenwich ngoại ô Luân Đôn (Anh) Mỗi kinh tuyến cách kinh tuyến gốc khoảng cách góc gọi kinh độ Kinh tuyến nằm nửa cầu Đông kinh tuyến gốc gọi kinh tuyến Đông, kinh tuyến nằm nửa cầu Tây kinh tuyến gốc gọi kinh tuyến Tây Xác định tọa độ địa lí điểm bề mặt Trái Đất xác định vĩ độ kinh độ điểm Lưu ý ghi tọa độ địa lí điểm vĩ độ trước, kinh độ sau Vận động Trái Đất xung quanh Mặt Trời hệ địa lí Yêu cầu kiến thức phần này: Trình bày đặc điểm chuyển động quanh Mặt trời Trái Đất hệ chuyển động này: + Chuyển động biểu kiến năm Mặt Trời + Hiện tượng mùa Trái Đất + Hiện tượng ngày đêm dài ngắn theo mùa theo vĩ độ Giải thích số tượng địa lí thực tiễn từ chuyển đông quay quanh Mặt Trời Trái Đất áp dụng để giải số tập tính tốn liên quan 2.1 Sự vận động Trái Đất xung quanh Mặt Trời Trong trình chuyển động tự quay quanh trục, Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời Mặt Trời tạo lực hấp dẫn để giữ cho thiên thể chuyển động quanh nó, có Trái Đất Tuy nhiên, Trái Đất khơng bị rơi vào Mặt Trời Trái Đất vận động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo hình elip gần trịn (vận tốc trung bình 29,8km/s) Mặt Trời hai tiêu điểm, hai tiêu điểm elip cách khoảng 5km Vận tốc chuyển động quỹ đạo elip sinh lực ly tâm, lực đủ triệt tiêu lực hấp dẫn Mặt Trời Trái Đất nên Trái Đất không bị rơi vào Mặt Trời Mặt phẳng chứa quỹ đạo vận động Trái Đất quanh Mặt Trời gọi mặt phẳng Hồng đạo Hình 2.1 Quỹ đạo chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời Do chuyển động quỹ đạo elip nên khoảng cách Mặt Trời – Trái Đất thay đổi năm Điểm mà Trái Đất gần Mặt Trời gọi điểm cận nhật, cách Mặt trời khoảng 147 triệu km thường vào 1-3/1 hàng năm Điểm mà Trái Đất xa Mặt Trời gọi điểm viễn nhật, cách Mặt trời khoảng 152 triệu km thường vào 3-5/7 Vì vậy, quan sát từ Trái Đất ta thấy khung Mặt Trời lớn vào đầu tháng nhỏ vào ngày đầu tháng 10 thực, tùy theo vị trí Trái Đất mà quan sát thấy nhật thực hay khơng, nhật thực toàn phần hay phần Nguyệt thực tượng Mặt Trăng vào vùng bóng tối Trái Đất Mặt Trời, Trái Đất, Mặt Trăng thẳng hàng Trái Đất nằm (vị trí xung đối), Mặt Trăng bị Trái Đất che khuất tia sáng Mặt Trời Nguyệt thực thường xảy vào ngày trăng trịn (ngày vọng) Do kích thước Mặt Trăng nhỏ nhiều so với Trái Đất Mặt Trăng thiên thể không tự phát sáng, mà phản lại ánh sáng Mặt Trời nên bóng Trái Đất che khuất Mặt Trăng vào bóng tối Do nguyệt thực nhìn thấy đồng thời giống nơi nửa Trái Đất hướng Mặt Trăng kích thước chênh lệch nên Mặt Trăng vượt qua bóng tối nhiều thời gian, Nhật thực thường diễn vài phút Nguyệt thực xảy nhiều lần năm Khi phát sinh Nguyệt thực, toàn Mặt Trăng bị che khuất người ta gọi Nguyệt thực tồn phần cịn phần bị che khuất người ta gọi Nguyệt thực phần 4.2.4 Sóng triều Trái Đất Do Trái Đất Mặt Trăng quay xung quanh tâm chung hệ thống nên sinh lực li tâm, lực đồng khắp địa điểm Trái Đất có hướng ngược phía Mặt Trăng Ở tâm Trái Đất, lực hút Mặt Trăng lực li tâm, điểm gần Mặt Trăng lực hút lớn lực li tâm điểm phía xa Mặt Trăng lực hút nhỏ lực li tâm Tác động qua lại lực hút Mặt Trăng lực li tâm sinh tượng sóng triều Kết vật chất Trái Đất có xu hướng dâng cao hai phía: phía hướng Mặt Trăng phía đối diện Mặt Trăng Hiện tượng sóng triều biểu rõ rệt đại dương giới Trái Đất tự quay quanh trục vịng ngày đêm, điểm Trái đất có hai lần triều lên hai lần triều xuống Tuy nhiên, chu kì đầy đủ lần triều lên lần triều xuống diễn khơng phải ngày đêm 24 mà 24 50 phút Sự kéo dài 50 phút hướng vận động Mặt Trăng xung quanh Trái Đất trùng với hướng tự quay Trái Đất quanh trục 20 Khối lượng Mặt Trời lớn so với Mặt Trăng, xa Trái Đất nên sức hút Mặt Trời lên Trái Đất 1/2,17 lần sức hút Mặt Trăng Tuy vậy, sức hút Mặt Trời góp phần sinh thủy triều Khi Mặt Trời, Trái Đất Mặt Trăng thẳng hàng mà Mặt Trăng (ngày trăng non ngày sóc), Mặt Trời Mặt Trăng hút nước hướng, thủy triều lên cao tháng Khi ba thiên thể thẳng hàng Trái Đất ( ngày trăng trịn ngày vọng) Mặt Trăng Mặt Trời hút nước phía (tuy khơng hướng) song nước triều lên cao Những lúc ba thiên thể vị trí vng góc với hai sức hút Mặt Trời Mặt Trăng phân tán theo hai hướng vng góc mà nước triều lên xuống nhất, hai lần triều nhỏ (nước kém) Hai lần nước cường cách nửa tháng, hai lần nước cách nửa tháng Giữa lần triều cường triều nhỏ mực nước triều lên mức trung bình Tuy nhiên, thực tế thủy triều diễn phức tạp khơng hồn tồn với thời gian nói trên, địa phương có địa hình bờ biển khác nhau, đáy biển nơng sâu khác nhau, thể tích nước biển khác có sóng dao động khác Hiện tượng sóng triều gây nên giảm dần vận tốc tự quay Trái Đất phần lượng Trái Đất phải tiêu phí vào việc chống lại sức ma sát thủy triều Bài tập vận dụng 5.1 Quy trình xây dựng tập vận dụng phần vận động Trái Đất hệ Để xây dựng tập vận dụng kiến thức mơn Địa lí nói chung phần vận động Trái Đất nói riêng cần tuân theo trình tự định Bước Xác định mục tiêu nhằm: củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ Để thiết kế xây dựng hệ thống tập vận dụng, trước hết cần chọn lọc kiến thức, xây dựng tập phù hợp nội dung chương trình học, giúp củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ học tập, đáp ứng mục tiêu qua trình dạy học Nắm vững quy luật, mối quan hệ lý thuyết thực hành theo nội dung cụ thể nhằm khai thác củng cố kiến thức 21 Bước Xác định dạng tập cho nội dung: tập áp dụng cơng thức tốn học, phân tích lý thuyết, tập mối liên hệ vận động Trái đất nội dung khác, tập giả thuyết ngược… Bước Tìm kiện cho tập toán, thực hành cụ thể - Bài tập áp dụng cơng thức tốn: tìm nhân tố (định lượng) biết kiện khác, kiện đưa phải phù hợp với yêu cầu kiến thức - Bài tập áp dụng công thức tốn có phân tích lý thuyết: Trên sở phân tích lý thuyết xác định kiện phù hợp nội dung yêu cầu Bước Xây dựng đáp án chi tiết cho Bước Sắp xếp theo hệ thống nội dung phần Bước Cho người học phản hồi kịp thời để biết kết thực hành họ làm hay sai phần giúp người học tự điều khiển trình học tập 5.2 Các dạng tập 5.2.1 Bài tốn tính Một hệ vận động tự quay quanh trục Trái đất việc phân chia loại Trái đất Đây hệ quan trọng vận động Mặt khác, việc xác định gần gũi cần thiết với sống người Vì vậy, tính có tính ứng dụng cao thực tế giúp người hiểu biết tượng liên quan đến sống Tính bao gồm tính địa phương ( Mặt Trời) GMT *Giờ địa phương kinh độ địa lí Biết kinh độ địa lí địa phương A yêu cầu tính địa phương A thời điểm biết địa phương kinh độ địa phương B Ngược lại, ta xác định kinh độ địa phương A biết địa phương A kinh độ kèm địa phương địa phương B Chú ý quy luật đổi ngày Ví dụ: Cho thành phố B có tọa độ 20 0B;150Đ 10h ngày 1/6/2020 Hãy tính địa phương thành phố A thời điểm biết A có tọa độ 400B;1050Đ Giải: Thành phố A cách thành phố B 105-15=90 độ phía đơng mà ta có Trái Đất tự quay theo chiều từ Tây sang Đơng với vận tốc góc quay 15 0/h nên địa phương phía Đơng đến sớm địa điểm phía Tây kinh tuyến nên địa phương A 10h + 90/15= 10+6 = 16 ngày 1/6/2020 *Giờ GMT kinh độ địa lí 22 Giữa múi địa phương có mối quan hệ là: Giờ múi địa phương kinh tuyến múi Như biết múi kinh độ, xác định địa phương ngược lại biết địa phơng xác định múi TM = Tm ± ∆t Hay Tm = TM ± ∆t Trong đó: TM múi; Tm địa phơng hay trung bình Mặt Trời; ∆t khoảng chênh lệch thời gian kinh độ múi kinh độ cần xác định kinh độ cho trước Căn vào kinh độ đứng trước hay sau kinh độ múi đồng thời kinh độ bán cầu Đơng hay bán cầu Tây mà (+) hay (- ) Ví dụ: Một máy bay cất cánh Tân Sơn Nhất lúc 7h ngày 15/8/2012 đến Ln Đơn sau 9h bay, máy bay hạ cánh Tính máy bay hạ cánh Luân Đôn cho biết địa điểm ghi bảng sau lúc giờ? Vị trí Tokyo Niudelhi Sydney Washington Los Angeles Kinh độ 1350Đ 750Đ 1500Đ 750T 1200T Giờ Ngày => Phân tích đề: - Trước tiên, phải xác định Tân Sơn Nhất - Việt Nam (thuộc múi số 7) Các địa điểm cần tính cho biết kinh độ > muốn tính địa điểm khác cần tính múi địa điểm - Đề cho biết thời gian máy bay cất cánh, yêu cầu cho biết thời gian máy bay hạ cánh, tính tốn phải ý - Chú ý quy luật đổi ngày => Gợi ý: - Máy bay cất cánh sân bay Tân Sơn Nhất thuộc múi số 7h ngày 15/8, đến Luân Đôn sau 9h bay Luân Đôn thuộc múi số nên lúc máy bay hạ cánh Ln Đơn (7h +9h) - = 9h ngày 15/8/2012 - Tính địa điểm bảng: 23 + Tính múi giờ: Áp dụng công thức: múi = kinh độ Đông : 15 (vì múi rộng 15 kinh tuyến) múi = ((1800 – kinh độ Tây) + 1800) : 15 + Tính giờ: Áp dụng cơng thức: Tm = To ± m (m: số múi giờ)  Áp dụng cơng thức ta tính được: Vị trí Tokyo Niudelhi Sydney Washington Los Angeles Kinh độ 1350Đ 750Đ 1500Đ 750T 1200T Múi 10 19 16 Giờ 18h 14h 19h 4h 1h Ngày 15/8 15/8 15/8 15/8 15/8 5.2.2 Bài tập tính tốn: tính góc nhập xạ, ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh, số ngày dài 24 giờ, đêm dài 24 tọa độ địa lí *Tính góc nhập xạ: - Góc nhập xạ góc tạo tia tới Mặt trời hợp tiếp tuyến bề mặt Trái Đất thời điểm cụ thể - Giải tập giúp luyện tập cách tính tốn, xác định góc nhập xạ Mặt Trời Trái đất thời điểm khác nhau, vĩ độ khác - Qua việc tính tốn xác định lượng nhiệt mà mặt trời phân phối xuống địa phương vào thời điểm khác Trái đất có khác biệt nào, từ giải thích Trái đất thời gian mà nơi nhận lượng nhiệt nhiều, nơi nhận lượng nhiệt địa điểm thời điểm khác năm nhận lượng nhiệt khác góc nhập xạ khác - Các tia nắng Mặt Trời phát chiếu tới Trái Đất xem song song Mặt Trời khối cầu lớn, tia lượng ln tạo mặt phẳng xích đạo lệch thay đổi năm từ - 23o27’ đến 23o27’ nghĩa δ = ± 23o27’ - Từ góc nhập xạ ho thay đổi năm theo cơng thức: 24 δ góc o H0 = 90 - ϕ± δ với ϕ : Vĩ độ địa lí - Xác định H0 vào ngày 21/3 23/9: δ Vào ngày góc lệch = tia sáng Mặt Trời vng góc với xích đạo góc o nhập xạ tính công thức: H0 = 90 - ϕ - Ngày khác: +Trường hợp 1: Địa điểm A cần tính góc nhập xạ bán cầu mùa đơng thì: o H0 = 90 - ϕ - δ +Trường hợp 2: Địa điểm A cần tính góc nhập xạ bán cầu mùa hạ thì: o H0 = 90 H0 = 90o+ ϕ ϕ + - δ δ (với A nằm ngồi khu vực nội chí tuyến (với A nằm khu vực nội chí tuyến ϕ ϕ > < δ δ ) ) Ví dụ: Hà Nội nằm vĩ độ 210B, cho biết góc nhập xạ Hà Nội vào ngày Xuân phân, Thu phân, Hạ chí, Đơng chí? => Phân tích đề: - Có cách tính góc nhập xạ: 25 + HS vẽ hình để tính + HS dựa vào cơng thức tính góc nhập xạ (cơng thức tính góc nhập xạ giáo viên hướng dẫn) => Gợi ý */ Khái niệm góc nhập xạ: Góc nhập xạ góc hợp tia sáng Mặt Trời với tiếp tuyến Trái Đất điểm */ Tính: - Vào ngày Xuân phân (21/3) Thu phân (23/9), Mặt Trời lên thiên đỉnh Xích đạo, Mặt Trời chiếu thẳng góc xuống Xích đạo lúc 12h trưa nên góc nghiêng tia sáng Mặt Trời với mặt phẳng Xích đạo = 00 Áp dụng cơng thức: h = 900 – Trong đó: + + α ϕ ϕ + α : vĩ độ điểm cần tính : góc nghiêng tia sáng Mặt Trời với Mặt phẳng Xích đạo => Vào ngày Xuân phân Thu phân, α =0  hHN = 900 – 210 = 690 - Vào ngày hạ chí, Mặt Trời lên thiên đỉnh chí tuyến Bắc, Mặt Trời chiếu thẳng góc xuống chí tuyến Bắc lúc 12h trưa  góc nghiêng tia sáng Mặt Trời với mặt phẳng Xích đạo = 23027’  hHN = 900 + 210 - 23027’ = 87033’ (Bán cầu mùa hạ) - Vào ngày đông chí, Mặt Trời lên thiên đỉnh chí tuyến Nam  góc nghiêng tia sáng Mặt Trời với mặt phẳng Xích đạo = 23027’  hHN = 900 – 210 – 23027’ = 45033’ (Bán cầu mùa đông) *Xác định ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh - Chỉ có điểm nằm vùng nội chí tuyến có tượng Mặt Trời lên thiên đỉnh lần năm, hai đường chí tuyến lần ngoại chí tuyến khơng có - Xác định số ngày Mặt Trời di chuyển đường chí tuyến: 26 - Từ 21/3  22/6 : 93 ngày - Từ 22/6  23/9 : 93 ngày - Từ 23/9  22/12 : 90 ngày - Từ 22/12  21/3 : 89 ngày Ví dụ: Xác định ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh A có vĩ độ 100B Điểm B nằm vùng nội chí tuyến nên có hai lần Mặt Trời lên thiên đỉnh năm +Lần 1: khoảng từ 21/3 - 22/6 Mặt Trời chuyển động từ xích đạo 21/3 lên chí tuyến Bắc (23 027’B) 22/6 hết 93 ngày Vậy để Mặt Trời chuyển động biểu kiến 10 độ cần x ngày x = 93/23,45 x 10=39,65 ≈ 40 ngày Ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh A lần 21/3 + 40 ngày = 30/4 +Lần 2: khoảng 22/6 – 23/9 Mặt Trời chuyển động từ chí tuyến Bắc (23 027’B) 22/6 xích đạo 23/6 hết 93 ngày Vậy để Mặt Trời chuyển động biểu kiến 13027’ = 13,450 cần x ngày  x=93/23,45 x 13,45 = 53,34 ≈ 53 ngày Ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh A lần 22/6 + 53 ngày = 14/8 *Tính vĩ độ Mặt Trời lên thiên đỉnh ngày Ví dụ: Cho biết vào ngày 30/4, 20/11 2/9, Mặt Trời lên thiên đỉnh vĩ độ nào? Trình bày cách tính? => Phân tích đề: - Muốn tính vĩ độ Mặt Trời lên thiên đỉnh vào ngày cho, cần dựa vào hình vẽ sgk tượng Mặt Trời lên thiên đỉnh - Phải biết ngày đề cho nằm khoảng thời gian mốc: 21/3  22/6; 22/6  23/9; 23/9  22/12; 22/12  21/3 - Dựa vào hình vẽ SGK, tính qng đường Mặt Trời di chuyển vòng ngày mốc thời gian trên, từ tính vĩ độ Mặt Trời lên thiên đỉnh vào ngày yêu cầu 27  Gợi ý: */ Ngày 30/4: - Từ 21/3  22/6, Mặt Trời chuyển động biểu kiến từ Xích đạo  Chí tuyến Bắc Như vậy, vịng 93 ngày, Mặt Trời di chuyển 23 027’ (1407’)  Trong vòng ngày, Mặt Trời di chuyển 15,13’ - Từ 21/3  30/4 40 ngày, Mặt Trời di chuyển 40 x 15,13’ = 605,2’ = 10,09 = 1005’B  Ngày 30/4, Mặt Trời lên thiên đỉnh 1005’B */ Ngày 20/11: - Từ 23/9  22/12, Mặt Trời chuyển động biểu kiến từ Xđ  CTN Như vậy, vòng 89 ngày, Mặt Trời di chuyển 23027’ (1407’)  Trong vòng ngày, Mặt Trời di chuyển 15,8’ - Từ 23/9  20/11 58 ngày, Mặt Trời di chuyển 58 x 15,8’ = 916,4’ = 15,27 = 15016’  Ngày 20/11, Mặt Trời lên thiên đỉnh 15016’N */ Ngày 2/9: - Từ 22/6  23/9, Mặt Trời chuyển động biểu kiến từ Chí tuyến Bắc  Xích đạo Như vậy, vòng 93 ngày, Mặt Trời di chuyển 23 027’ (1407’)  Trong vòng ngày, Mặt Trời di chuyển 15,13’ - Từ 22/6  2/9 72 ngày, Mặt Trời di chuyển 72 x 15,13’ = 1089,36’ = 18,16 = 18010’  Ngày 2/9, Mặt Trời lên thiên đỉnh 23027’ – 18010’ = 5017’B *Xác định số ngày dài 24 đêm dài 24 - Ngày dài 24 đêm dài 24 xuất khu vực từ vòng cực đến cực Ngày dài 24 bán cầu bán cầu mùa hạ đêm dài 24 bán cầu bán cầu mùa đơng - Ngày bắt đầu có ngày dài 24h ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần vĩ độ có góc bù vĩ độ cần tính ngày kết thúc ngày dài 24 ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần vĩ độ góc phụ (hai góc có tổng 90 gọi hai góc phụ nhau) vĩ độ cần tính Ngược 28 lại, đêm dài 24 ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần vĩ độ có góc phụ vĩ độ cần tính kết thúc đêm dài 24 ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần vĩ độ có góc phụ vĩ độ cần tính Ví dụ: Cho điểm A có tọa độ 500B điểm B có tọa độ 800B, xác định thời gian ngày dài 24 đêm dài 24 A B Điểm A không nằm khu vực từ vòng cực cực nên A khơng có tượng ngày dài 24 đêm dài 24 Điểm B nằm khu vực từ vịng cực đến cực nên B có tượng ngày dài 24h đêm dài 24h Thời gian B có ngày dài 24h thời gian nửa cầu Bắc bán cầu mùa hạ Ngày bắt đầu tượng ngày dài 24h B ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần vĩ độ 9080 = 100B khoảng từ 21/3 – 22/6 Mặt Trời chuyển động từ xích đạo 21/3 lên chí tuyến Bắc (23 027’B) 22/6 hết 93 ngày Vậy để Mặt Trời chuyển động biểu kiến 10 độ cần x ngày x = 93/23,45 x 10=39,65 ≈ 40 ngày Ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần 100B 21/3 + 40 ngày = 30/4 Ban ngày dài 24h B ngày 30/4, thời gian kết thúc đêm dài 24 B Thời gian B có ngày dài 24h thời gian nửa cầu Bắc bán cầu mùa hạ Ngày kết thúc tượng ngày dài 24h B ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần vĩ độ 9080 = 100B khoảng 22/6 – 23/9 Mặt Trời chuyển động từ chí tuyến Bắc (23 027’B) 22/6 xích đạo 23/6 hết 93 ngày Vậy để Mặt Trời chuyển động biểu kiến 13027’ = 13,450 cần x ngày  x=93/23,45 x 13,45 = 53,34 ≈ 53 ngày Ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh lần 100B 22/6 + 53 ngày = 14/8 Ban ngày dài 24h B kết thúc vào ngày 30/4, thời gian bắt đầu đêm dài 24 B *Xác định tọa độ điểm 29 Xác định tọa độ địa lí địa điểm xác định kinh độ vĩ độ điểm Ta xác định kinh độ điểm dựa vào xác định vĩ độ điểm dựa vào góc nhập xạ Ví dụ: A(φ0B, δ0Đ) Ví dụ: Xác định tọa độ hai điểm A B biết: + Khi gốc 20h ngày 15/8/2020 địa điểm 5h30’ngày 16/8/2020 14h15’ ngày 15/8/2020 + Góc nhập xạ A vào lúc 12h ngày 22/6 61003’, góc nhập xạ vào lúc 12h ngày 22/12 B 49027’ Hướng dẫn: + Xác định kinh độ: Kinh độ A: - A có sớm gốc nên A kinh độ Đông - A có sớm gốc: 9h30’ - Kinh độ A: 9h30’ x 150 = 1420 30’Đ Kinh độ B: - B có muộn gốc nên B kinh độ Tây - B có muộn gốc: 5h45’ - Kinh độ B: 5h45’ x 150 = 86015’T + Xác định vĩ độ: Vĩ độ A: Ngày 22/6 Mặt Trời lên thiên đỉnh chí tuyến Bắc nên góc nhập xạ chí tuyến Bắc lúc 12 trưa 900 Với góc nhập xạ 61003’, có hai trường hợp xảy ra: - A thuộc vùng nội chí tuyến NBC 61003’ = 900 - ( φ + α) 61003’ = 900 - φ - 230 27’ φ = 50 30’N - A thuộc vùng ngoại chí tuyến BBC 61003’ = 900 - ( φ - α) φ = 900 - 61003’ + 230 27’ = 520 24’B Vĩ độ B: tương tự - B thuộc vùng nội chí tuyến Bắc bán cầu 30 49027’ = 900 - ( φ + α) = 900 - φ - 230 27’ φ = 900 - 49027’- 230 27’ = 170 06’B - B thuộc vùng ngoại chí tuyến Nam bán cầu 49027’ = 900 - ( φ - α) φ = 900 - 49027’ +230 27’ = 640 N Tọa độ địa lý A: A(5030’N, 142030’Đ) ; A(52024’B, 142030’Đ) Tọa độ địa lý B: B(170 06’B, 86015’T) ;B(640 00’N, 86015’T) 5.2.3 Dạng tập vận dụng kiến thức theo chiều thuận Nhằm giúp học sinh củng cố lại kiến thức lý thuyết học vận dụng vào để giải thích số tượng sống Ví dụ 1: Tại độ dài mùa nóng lạnh hai bán cầu lại khác nhau? - Hiện tượng: Thời kì nóng bán cầu Bắc (186 ngày) dài thời kì mùa lạnh (179 ngày) Ngược lại, bán cầu Nam thời kì mùa lạnh bán cầu Nam (186 ngày) dài thời kì mùa nóng ( 179 ngày) - Giải thích: Trái Đất chuyển động tịnh tiến xung quanh Mặt Trời quỹ đạo hình elip gần tròn với Mặt Trời hai tiêu điểm có lúc Trái Đất gần Mặt Trời có lúc lại xa Mặt Trời Thời gian để hồn thành vịng quỹ đạo năm với vận tốc trung bình 29,8km/s Vào ngày viễn nhật (thường ngày 5/7) khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời xa nhất, khoảng 152 triệu km, sức hút Mặt Trời lên Trái Đất nhỏ nên vận tốc chuyển động Trái Đất quỹ đạo chậm ( khoảng 29,3km/s).Từ ngày 21/3 đến 23/9 thời kì mùa nóng bán cầu Bắc Trái Đất di chuyển nửa quỹ đạo chứa điểm viễn nhật, vận tốc di chuyển chậm nên thời gian hồn thành xong ½ quỹ đạo thành 186 ngày Vào ngày cận nhật (thường ngày 3/1) khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời ngắn nhất, khoảng 147 triệu km, sức hút Mặt Trời lên Trái Đất lớn nên vận tốc chuyển động Trái Đất quỹ đạo nhanh ( khoảng 30,3km/s) Từ 23/9 đến 21/3 thời kì mùa lạnh bán cầu Bắc (mùa nóng bán cầu Nam) Trái Đất di chuyển nửa quỹ đạo chứa điểm cận nhật, vận tốc di chuyển nhanh nên thời gian hồn thành ½ quỹ đạo 179 ngày 31 5.2.4 Dạng tập giả thuyết ngược Nhằm giúp học sinh có phản ứng nhanh nhạy, có tư suy luận logic, đồng thời củng cố khắc sâu kiến thức Ví dụ 1: Giả sử Trái Đất không tự quay quanh trục mà chuyển động quanh Mặt Trời Trái Đất có ngày, đêm khơng? Nếu có thời gian ban ngày, ban đêm bao nhiêu? Khi bề mặt Trái Đất có sống khơng, sao? Hướng dẫn - Giả sử Trái Đất không tự quay quanh trục mà chuyển động quanh Mặt Trời nửa Trái Đất chiếu sáng, nửa chìm bóng tối Trái Đất hình tựa cầu nên có tượng ngày đêm - Tuy nhiên, Trái Đất không tự quay nên ngày đêm khơng ln phiên mà vịng quay quanh Mặt Trời có ngày đêm, nghĩa ngày đêm kéo dài năm (6 tháng ngày tháng đêm) - Với thời gian ngày đêm vậy, ngày nóng bị Mặt Trời chiếu sáng nửa năm, ban đêm lạnh khơng có nhiệt từ Mặt Trời nên có chênh lệch nhiệt độ lớn nơi mùa Sự chênh lệch nhiệt độ lớn ngày đêm gây chênh lệch lớn khí áp hai nửa cầu ngày đêm Từ hình thành luồng gió cực mạnh Trong điều kiện sống khơng thể hình thành phát triển Ví dụ 2: Nếu trục Trái Đất thẳng góc với mặt phẳng quĩ đạo có thay đổi mùa không? Nếu không thay đổi nào? Hướng dẫn: - Trái Đất có chuyển động đồng thời: tự quay quanh trục tự quay quanh Mặt Trời - Trục Trái Đất nghiêng mặt phẳng quỹ đạo góc 66 033’nên chuyển động, Trái Đất nghiêng nửa cầu Bắc nửa cầu Nam phía Mặt Trời sinh mùa - Nếu trục Trái Đất thẳng góc với mặt phẳng quỹ đạo góc chiếu từ Mặt Trời đến vùng Trái Đất (trong năm khơng thay đổi) khơng có mùa khác - Ở vùng: 32 + Vùng ơn đới: Lúc quanh năm có khí hậu mùa xuân, ngày đêm lúc + Vùng nhiệt đới: Khí hậu khơng thay đổi so với khí hậu (ln ln nóng) + Vùng cực: quanh năm có ánh sáng khí hậu đỡ khắc nghiệt, dịu nhiều Ví dụ 3: Giả sử trục Trái Đất thẳng góc với mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất tự quay quanh trục, tượng ngày- đêm Trái Đất nào? Hướng dẫn: Nếu trục Trái Đất thẳng góc với mặt phẳng quỹ đạo, đó: - Đường phân chia sáng tối qua hai cực Trái Đất - Trên Trái Đất có ngày- đêm luân phiên - Mọi nơi Trái Đất có độ dài ngày- đêm nhau, ban ngày 24 ban đêm 12 - Độ dài ngày đêm tất nơi Trái Đất 24h - Những địa phương nằm đường kinh tuyến có ngày đêm lúc KẾT LUẬN Hệ thống kiến thức phần vận động Trái đất phong phú đa dạng có vai trị quan trọng việc tìm hiểu kiến thức địa lý tự nhiên đại cương Việc nắm vững nội dung kiến thức làm thành thạo dạng tập, cần thiết, đặc biệt việc bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Địa lí Vì chuyên đề này, tác giả muốn xây dựng hệ thống kiến thức dạng tập thuộc phần Các vận động Trái Đất hệ để phục vụ cho dạy chuyên công tác bồi học sinh giỏi mơn Địa lí Trong thời gian có hạn, chun đề cịn chưa hồn thiện nên tơi mong đóng góp ý kiến quý đồng nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Thông (chủ biên)– Hướng dẫn ôn thi HSG mơn Địa lí – NXB Giáo dục Việt Nam 33 Nguyễn Hữu Xuân, Phan Thái Lê – Giáo trình Địa lí tự nhiên đại cương (Trái Đất thạch quyển) – Đại học Quy Nhơn Nguyễn Trọng Hiếu (chủ biên) - Địa lí tự nhiên đại cương Trái Đất Thạch Quyển – Nhà xuất Đại học Sư phạm Phạm Văn Đông – Bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Địa lí – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 34 ... dung kiến thức quan trọng học phần Địa lí tự nhiên đại cương lớp 10 Chuyên đề đề cập đến kiến thức bao gồm vận động Trái Đất (vận động tự quay quanh trục, vận động Trái Đất quanh Mặt Trời, vận động. .. ngày khơng có đêm Vận động hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng hệ địa lí 4.1 Sự vận động hệ thống Trái Đất – Mặt Trăng Mặt Trăng vệ tinh tự nhiên quay quanh Trái Đất thiên thể gần Trái Đất (khoảng cách... lớp chuyên Địa lí cần thiết việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vì thế, tác giả nghiên cứu soạn chuyên đề nhằm hệ thống hóa kiến thức dạng tập phần vận động Trái Đất phân tích tác động hệ vận động Trái