🌍 地球运动 3D 可视化教学模型

基于 Three.js 的交互演示 —— 收录「地球自转 · 地球公转 · 太阳高度角 · 太阳视运动 · 昼夜长短 · 黄赤交角 · 地转偏向力 · 时区时刻 · 晨昏昼夜 · 地球圈层 · 直射点回归」
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工具一 · 地球自转 3D 交互演示

经纬网格地球,自转造成昼夜明暗变化(亮面=昼,暗面=夜)。拖拽旋转视角;按钮一键切换北极俯视 / 南极俯视 / 侧视。蓝轴=地轴(已按 23.5° 倾斜)。
视角与控制
显示图层
参数微调

工具二 · 地球公转可视化模拟器

太阳居中,地球沿椭圆轨道公转并同时自转;地轴保持 23.5° 固定方向倾斜。今日点(1月初,快)与远日点(7月初,慢)位置已标出;拖动日期滑块或自动播放观察季节。

工具三 · 太阳高度角

剖面看地球,太阳光线为平行光。正午模式:观测点位于太阳直射经线,展示该纬度正午太阳高度 H;全球模式:显示各纬度的太阳高度角。拖动纬度/日期滑块观察:H = 90° − |φ − δ|。

工具四 · 太阳视运动(观测者视角)

站在某纬度地面上观天,按真实天文公式计算太阳一整天的轨迹:东升西落、日出/日落地平与正午最高点。拖动观测纬度与日期观察轨迹变化

工具五 · 昼夜长短变化

不同纬度在一年中的昼长变化。左图:某一日期下「昼长 — 纬度」曲线;蓝色=极昼(24h),灰色=极夜(0h)。拖动日期滑块(春分、夏至、秋至附近变化最明显);拖动下方观测纬度滑块看该纬度的当日昼长读数。

工具六 · 黄赤交角与太阳直射点

地轴倾角 ε(黄赤交角,现为 23.5°)决定太阳直射点在南北纬 ε 之间回归:回归线纬度 = ε,直射纬度范围 = ±ε。拖动 ε 滑块看回归线随之移动;日期滑块沿公转轨道移动观察直射点的季分布。

工具七 · 地转偏向力(科里奥利力)示意

由于地球自转,贴近地表运动的物体在北半球向右偏、南半球向左偏(赤道上无偏转)。图中从赤道向两极的质量点沿经线方向运动:观察其在北半球的轨迹向右弯、在南半球向左弯。可切换半球与调节偏转强度。

工具八 · 时区与世界时刻

地球每自转 15° 经度过 1 个小时。图示:一根经线正对太阳(当地为正午 12:00),其它经线向东西两侧推算出时刻。拖动直射经度滑块、选择城市或自动旋转观察全球时刻分布。

工具九 · 晨昏线与昼夜半球

地球被太阳照亮的半球为昼、背向的为夜,二者分界线为晨昏线(图中亮金色圆环)。拖动日期滑块可看到:直射纬度越高,晨昏线的倾斜越明显;亮面=昼半球,暗面=夜半球。

工具十 · 地球内部圈层结构

地球从外到内依次为地壳、地幔、外核、内核(切面示意,按真实比例分层)。可拖拽旋转观察剖面。厚度不等于真实比例(地壳最薄,图中放大以便看清)。

工具十一 · 太阳直射点回归运动

一年中太阳直射点在北回归线(23.4°N)与南回归线(23.4°S)之间往返移动,这就是“回归运动”。曲线为直射纬度随时间的变化,标出二分二至;拖动日期滑块查看当日直射点。