六年级科学 · 第三单元 第 6 课

《地球的公转》—— 公转轨道模拟虚拟实验

拖动地球、观察四季;验证地轴倾斜方向始终不变;亲手戳破"离太阳近就热、远就冷"的误区。

1地球公转轨道模拟

太阳位于椭圆的一个焦点上;地球沿轨道自西向东(从北极上空看为逆时针)公转。

小提示:可以直接用鼠标拖动地球,或点击轨道上的标记
速度 12 天/秒
快速定位
显示开关
观察纬度 北纬 40°

2实时数据 · 四季联动

地球停在春分 / 夏至 / 秋分 / 冬至时,下方会自动高亮对应季节。

日期
3月20日
日地距离
1.496亿千米
太阳直射点
赤道 0°
正午太阳高度
50.0°
昼长
12.0小时
公转速度
29.3km/s
北半球春季
南半球秋季
🌱 春分(3月20日前后)
太阳直射赤道,全球昼夜等长,北半球迎来春季。
侧视图:阳光是怎样照到地面的

阳光是平行光。地轴(红线)始终倾斜约 23.5° 且倾斜方向不变,于是同一地点一年中被"直射 / 斜射"的程度不断变化。

光斑实验:直射 vs 斜射

同样粗细的一束阳光,斜射时光斑被拉长,单位面积分到的能量就被摊薄了 —— 这才是四季冷暖的真正开关。

3类比:围着篝火跳舞 🆚 地球绕太阳公转

用熟悉的事情打比方,能帮我们记住陌生的现象;但也要看清楚:比喻在哪里"像",又在哪里"不像"。

热量条表示每个人(或每块地面)单位面积获得的热量。

篝火跳舞地球公转说明
相同点都有一个"中心"火堆 ↔ 太阳,都提供光和热
都在"绕圈"人沿圆圈走 ↔ 地球沿轨道公转,方向都可看成逆时针
都能获得热量离中心越近、正对中心,得到的热越多
不同点轨道形状舞圈是正圆 ↔ 地球轨道是椭圆(虽然很接近圆,近日点 1.471 亿 km、远日点 1.521 亿 km,只差约 3.4%)
周期长短转一圈只要几分钟 ↔ 地球公转一圈要一年(约 365 天)
身体朝向
(最关键)
人会自动转身始终正对火堆,所以一圈下来每个人一样暖 ↔ 地球的地轴倾斜 23.5° 且方向始终不变,于是同一块地面一年中时而接近直射、时而被斜射,冷热随之变化
❗ 比喻的边界:围着篝火跳舞这个比喻,能讲清"绕着中心转、从中心获得热量",却讲不清四季—— 因为人是站着走、还会自己转身;地球却是"歪着身子"绕圈,而且歪的方向一年到头都不变。 四季的真正原因,请看上面【光斑实验】:正对太阳→光斑小→能量集中→热;斜对太阳→光斑被拉长→能量摊薄→冷。

📌 实验结论

四季冷暖和日地距离无关,是由地轴倾斜(约 23.5°)且倾斜方向不变,导致太阳照射角度(直射 / 斜射)不同形成的;南北半球季节相反。

4当堂小测

做对了吗?把上面的实验再玩一遍,答案都在里面。

1. 地球绕太阳公转一周的时间大约是( )
2. 北半球处在夏季时,地球大约位于公转轨道的( )
3. 四季形成的主要原因是( )