人類認(rèn)識地球及其運動的歷史5.1.ppt

第二課 人類認(rèn)識地球及其運動的歷史,主編：馮夢雨，鐘一歌,今天人們所說的“地球自轉(zhuǎn)”，只是在描述地球自身繞日運行的姿態(tài)，它相對于太陽的位置而言，每24小時旋轉(zhuǎn)一周；相對于恒星的位置而言，每23小時56分旋轉(zhuǎn)一周，這是現(xiàn)行時間標(biāo)量的依據(jù)，是太陽日和恒星日日長的由來，也是地球出現(xiàn)朝、晝、暮、夜的原因?！暗厍蜃赞D(zhuǎn)”這一概念揭示的是“地球在自轉(zhuǎn)”這一自然現(xiàn)象。其實，古希臘的費羅勞斯、海西塔斯等人早已提出過地球自轉(zhuǎn)的猜想，中國戰(zhàn)國時代尸子一書中就已有“天左舒，地右辟”的論述，而對這一自然現(xiàn)象的證實和它被人們所接受，則是在1543年哥白尼日心說提出之后。 地球無故不會轉(zhuǎn)，它內(nèi)部沒有動力！現(xiàn)地球之所以24小時自轉(zhuǎn)一周，是因為它在以每小時10萬多公里的速度繞日公轉(zhuǎn)，且途中遇到太陽風(fēng)的側(cè)面推力，使高空產(chǎn)生等離子西風(fēng)環(huán)流，高空西風(fēng)又推動地面西風(fēng)和向東涌的 洋流，進(jìn)而推動地球自西向東旋轉(zhuǎn)。太陽風(fēng)每秒鐘作用于地球等離子圈層的總推力為5.3億牛頓。,地球的運動,（1）自轉(zhuǎn)運動 地球自轉(zhuǎn)的方向，是沿緯線自西向東的運轉(zhuǎn)。從北極上空看，地球自轉(zhuǎn)是逆時針方向;從南極上空看，地球自轉(zhuǎn)是順時針方向。 地球自轉(zhuǎn)的周期，指地球自轉(zhuǎn)一周所需的時間間隔。由于所選的參照點不同，地球自轉(zhuǎn)的周期也不同。恒星日:地球自轉(zhuǎn)一周360，所需的時間是23小時56分4秒，為一個恒星日。即天空中某一顆恒星連續(xù)兩次經(jīng)過某地上中天的時間間隔。太陽日:一天24小時，地球自轉(zhuǎn)36059所用的時間，是太陽連續(xù)兩次經(jīng)過某地上中天的時間間隔。 由此可見，恒星日是地球自轉(zhuǎn)的真正周期，太陽日比恒星日長3分56秒是因為地球在自轉(zhuǎn)的同時還在繞日公轉(zhuǎn). 地球自轉(zhuǎn)的速度 角速度：地球上的一點，圍繞地軸在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度。除地球的南北兩極點無角速度外，地球表面上的任何一點的自轉(zhuǎn)角速度都相同，大約每小時轉(zhuǎn)15，每分鐘轉(zhuǎn)過1。 線速度：地表上的某一點在單位時間內(nèi)移過的弧長（距離）。赤道緯線圈最長，自轉(zhuǎn)線速度最快（1 670千米/小時），到南北緯60，自轉(zhuǎn)線速度縮小為赤道處的一半。到南、北極點自轉(zhuǎn)線速度為零。,（2）公轉(zhuǎn)運動 地球公轉(zhuǎn)的方向：地球公轉(zhuǎn)是自西向東的逆時針運行。 地球公轉(zhuǎn)的軌道：地球繞日公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。地球在橢圓軌道上離太陽最近的點，叫近日點;離太陽最遠(yuǎn)的點，叫遠(yuǎn)日點。日地平均距離為1.5億千米。 地球公轉(zhuǎn)的周期：地球沿公轉(zhuǎn)軌道運行一周的時間為一個恒星年，時間為365日6時9分10秒。 地球公轉(zhuǎn)的速度 角速度：地球在公轉(zhuǎn)軌道上大約每日東進(jìn)1。 線速度：地球公轉(zhuǎn)的線速度平均30千米/秒。 每年的一月初，地球運行到近日點，公轉(zhuǎn)的角速度和線速度較快;每年的七月初，地球運行到遠(yuǎn)日點，公轉(zhuǎn)的角速度和線速度較慢。,有人說，地球像一個倒放著的大鴨梨。其實地球確切地說，是個三軸橢球體。 太陽是球體，月亮是球體，沒有人懷疑，因為大家都確確實實地遙望到了?？墒侨藗兩钤诖蟮厣?，在宇宙航行以前，不能像觀察太陽和月亮那樣去眺望地球。地球比起人類的視野又是如此地廣大，人們佇立在地面上，所看到的只是自己眼界所能達(dá)到的一小部分，就是四周被地平線所限制約以4.6公里為半徑范圍內(nèi)的一塊平地視地平，因而對地球的形狀產(chǎn)生過種種從直覺出發(fā)的推測。我國古代就有“天圓如張蓋，地方如棋局”的說法，就是把地球看作扁平狀，把天空看作罩在地面上的圓罩子。古俄羅斯人想象大地是馱在三條鯨魚背上的盤子，這三條鯨魚又是浮游在海洋上的。再如古印度人認(rèn)為大地是一個隆起的圓盾，由三條大象扛著，這三條大象站在龜背上，而這個龜又是浮游在廣闊海洋之中的。這些都是人類對地球的最原始的認(rèn)識。 早在公元前五百多年，畢達(dá)哥拉斯從哲學(xué)觀點出發(fā)，認(rèn)為球形是最完美的形狀，因而提出地球為球狀的臆測。公元前三百年，亞里斯多德看到月食時地球投到月亮上的影子是弧形等現(xiàn)象，提出了地球為球狀的科學(xué)證據(jù)。我國早在戰(zhàn)國時期哲學(xué)家惠施就提出地球是球形的看法。但這一見解當(dāng)時卻很少人接受。直到公元1522年麥哲倫及其伙伴完成繞地球一周之后，人們才確立了地球為球體的概念。,地球的形狀,十七世紀(jì)中葉以前，人們一直把地球看作是正球形體，通過科學(xué)實踐，對這一看法才獲得進(jìn)一步的修訂、提高。1672年，天文學(xué)家里奇比從巴黎（49N ）帶了一只鐘到南美洲的圭亞那（5N），發(fā)現(xiàn)這只鐘每天慢了二分二十八秒，帶回巴黎后又恢復(fù)正常。以后在其它地方作類似的觀察，也有類似的結(jié)果。這表明從極地向赤道移動，鐘擺的擺動速度變慢，或者說是擺的振動周期變長了。經(jīng)過物理學(xué)的推測，地球不是一個正圓球體，而是兩極略扁赤道凸出的旋轉(zhuǎn)球體。 所謂旋轉(zhuǎn)橢球體，是由經(jīng)線圈繞地軸回轉(zhuǎn)而成的。所有經(jīng)線圈都是相等的橢圓，而赤道和所有緯線圈都是正圓。測量上為了處理大地測量的結(jié)果，采用與地球大小形狀接近的旋轉(zhuǎn)橢球體并確定它和大地原點的關(guān)系，稱為參考橢球體。十九世紀(jì)，經(jīng)過精密的重力測量和大地測量，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)赤道也并非正圓，而是一個橢圓，直徑的長短也有差異。這樣，從地心到地表就有三根不等長的軸，所以測量學(xué)上又用三軸橢球體來表示地球的形狀。 此后，又發(fā)現(xiàn)地球的南北兩半球不對稱，南極較北極離地心要近一些，在北極凸出18.9米，在南極凹進(jìn)25.8米；又在北緯45地區(qū)凹陷，在南緯45隆起。這一形狀和參考橢球體對比,地球又有點像梨子的樣子,于是測量學(xué)中又出現(xiàn)“梨形地球”這一名稱?？傊厍虻男螤詈懿灰?guī)則,不能用簡單的幾何形狀來表示。更確切地說,地球具有獨特的地球形體。從宇宙空間觀看地球,它既不像梨,也不象橘子或雞蛋,倒像一個滾圓的球。人們利用宇宙飛船和同步衛(wèi)星在36,000公里高空的實際觀測,已把地球的真面貌拍攝下來了?？梢钥吹?在這個小行星上,遼闊的海洋呈蔚藍(lán)色,突出在水體上呈褐色的是陸地,青蔥翠綠的是地面上的植被,還有縈繞在上空不斷變化著的白云。,從上面可以看出,人類對地球形狀的認(rèn)識是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步提高的。正圓球體、旋轉(zhuǎn)橢球體、三軸橢球體以及地球形體等，對于地球的真實形狀而言，可以說都是近似的。反過來，人們在生產(chǎn)斗爭和科學(xué)實踐中，也需要對地球的形狀加以不同程度的簡化。例如在制造地球儀或繪制全球性地圖時