地球運動及其地理意義

1、第五章第五章 地球運動及其地理意義地球運動及其地理意義第一節(jié)第一節(jié) 地球運動的主要方式地球運動的主要方式第二節(jié)第二節(jié) 地球自轉(zhuǎn)及其地理意義地球自轉(zhuǎn)及其地理意義第三節(jié)第三節(jié) 地球公轉(zhuǎn)及地理意義地球公轉(zhuǎn)及地理意義第四節(jié)第四節(jié) 變化中的地球運動變化中的地球運動第一節(jié)第一節(jié) 地球運動的主要方式地球運動的主要方式 自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn) 公轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn) 月地繞轉(zhuǎn)月地繞轉(zhuǎn) 地軸進動地軸進動 極移極移 板塊運動板塊運動第二節(jié)第二節(jié) 地球自轉(zhuǎn)及其地理意義地球自轉(zhuǎn)及其地理意義 1.如何證明地球的自轉(zhuǎn)如何證明地球的自轉(zhuǎn)? 2.何謂地軸進動何謂地軸進動?其規(guī)律、成因與后果是什么？其規(guī)律、成因與后果是什么？ 3.何謂極移現(xiàn)象？其規(guī)律、成

2、因與后果是什么？何謂極移現(xiàn)象？其規(guī)律、成因與后果是什么？鋼絲長鋼絲長67 米米錘重錘重28公斤公斤 擺的運動可以超擺的運動可以超然于地球的自轉(zhuǎn)，但然于地球的自轉(zhuǎn)，但懸掛擺的支架一般卻懸掛擺的支架一般卻要帶動它參與地球的要帶動它參與地球的自轉(zhuǎn)。為解決這一問自轉(zhuǎn)。為解決這一問題，傅科采取了一種題，傅科采取了一種簡單而巧妙的裝置簡單而巧妙的裝置萬向節(jié)萬向節(jié)（如圖），從（如圖），從而使擺動平面超然于而使擺動平面超然于地球的自轉(zhuǎn)。地球的自轉(zhuǎn)。 北 極南 極圖1.24傅科擺的偏轉(zhuǎn)北半球順時針偏轉(zhuǎn)南半球逆時針偏轉(zhuǎn)（1）恒星日）恒星日 （23h 56m） 某恒星（或春分點）連續(xù)兩次某恒星（或春分點）連續(xù)兩次上

3、中天上中天 的時間間隔的時間間隔（真周期，真周期，地球自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)360）。）。（2）太陽日）太陽日（均值（均值24h ） 日心連續(xù)兩次上中天的時間間隔日心連續(xù)兩次上中天的時間間隔（ 晝夜更替的周期，地球平均晝夜更替的周期，地球平均自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)36059 ） P161（3）太陰日）太陰日（24h50m）月心連續(xù)兩次上中天的時間間月心連續(xù)兩次上中天的時間間隔隔（ 潮汐周期，地球平均自潮汐周期，地球平均自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)373 38 ）天體周日運動的軌天體周日運動的軌跡（周日圈）平行于跡（周日圈）平行于天赤道。天赤道。天體周日圈的大小天體周日圈的大小隨天體隨天體絕對值的增絕對值的增大而縮小。大而縮小。地理緯度不同

4、，天地理緯度不同，天體周日圈的傾角不同體周日圈的傾角不同=90- | | 在自轉(zhuǎn)的地球上，每一在自轉(zhuǎn)的地球上，每一個質(zhì)點的圓運動的中心都在個質(zhì)點的圓運動的中心都在地軸上，慣性離心力的方向地軸上，慣性離心力的方向都垂直并背離地軸。如把一都垂直并背離地軸。如把一地的慣性離心力分解為垂直地的慣性離心力分解為垂直和水平方向的兩個分力，那和水平方向的兩個分力，那么，這后一分力作用下，物么，這后一分力作用下，物質(zhì)有向赤道集聚的趨勢，地質(zhì)有向赤道集聚的趨勢，地球變成了扁球體。球變成了扁球體。 艾森彗星的行蹤？（艾森彗星的行蹤？（20131129） 嫦娥三號發(fā)射（嫦娥三號發(fā)射（20131202）思思 考考 題

5、題1.1.何謂恒星的周年視差位移和恒星的光行差位移何謂恒星的周年視差位移和恒星的光行差位移, ,兩兩者之間有何區(qū)別者之間有何區(qū)別? ?2.2.簡述地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律簡述地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律( (軌道參數(shù)軌道參數(shù), ,周期周期, ,速度速度) )。3.3.古人如何發(fā)現(xiàn)太陽的周年視運動古人如何發(fā)現(xiàn)太陽的周年視運動? ?（3 3）多普勒效應(yīng)）多普勒效應(yīng) 170170地球的公轉(zhuǎn)周期地球的公轉(zhuǎn)周期名稱名稱參考點參考點點多移動點多移動比較比較恒星年恒星年年的長度年的長度恒星年恒星年 恒星恒星無明顯自行無明顯自行-365.2564日日回歸年回歸年 春分點春分點每年西移每年西移50”恒星年恒星年365.2596日日交點

6、年交點年 黃白交點黃白交點每年西移每年西移20恒星年恒星年346.6200日日有關(guān)解釋有關(guān)解釋（171,182,183） 1.春分點西移：春分點西移：地軸進動的結(jié)果之一地軸進動的結(jié)果之一 2.黃白交點西退：黃白交點西退：由于太陽對月球的引力，兩個交點的連線沿黃由于太陽對月球的引力，兩個交點的連線沿黃道與月球運行的相反方向向西移動，這種現(xiàn)象稱為交點退行。交道與月球運行的相反方向向西移動，這種現(xiàn)象稱為交點退行。交點每年移動點每年移動1921，約，約18.6年完成一周。這一現(xiàn)象對地球的章動年完成一周。這一現(xiàn)象對地球的章動和潮汐起重要影響。和潮汐起重要影響。 3.近點年及長期攝動：近點年及長期攝動：近

7、點年是地球公轉(zhuǎn)速度變化的周期，主要近點年是地球公轉(zhuǎn)速度變化的周期，主要用于太陽運動的研究。用于太陽運動的研究。 天體在運動中，除受中心天體的引力作用外，還受到周圍其他天天體在運動中，除受中心天體的引力作用外，還受到周圍其他天體介質(zhì)等諸多因素的作用，這些作用與中心天體的引力相比是很體介質(zhì)等諸多因素的作用，這些作用與中心天體的引力相比是很小的，因此稱為小的，因此稱為攝動攝動。 章動章動：（：（183）月球在白道上運行，黃白交角平均為）月球在白道上運行，黃白交角平均為59，月球，月球經(jīng)常位于黃道的上面或者下面，這就使得歲差現(xiàn)象變得復(fù)雜，北經(jīng)常位于黃道的上面或者下面，這就使得歲差現(xiàn)象變得復(fù)雜，北天極在

8、繞著黃北極轉(zhuǎn)動時，不斷在其平均位置的上下做周期性的天極在繞著黃北極轉(zhuǎn)動時，不斷在其平均位置的上下做周期性的微小擺動，振幅微小擺動，振幅9”，這種微小擺動稱為，這種微小擺動稱為章動章動，周期，周期1806年。年。East China Normal University太陽回歸運動的天文成因太陽回歸運動的天文成因:PP春分點春分點秋分點秋分點地平圈地平圈釋釋 義：義：釋釋 義：義：夏至夏至(6月月22日日)冬至冬至(12月月22日日)夏至點夏至點冬至點冬至點秋分點秋分點PP春分點春分點3、五帶的劃分及特征、五帶的劃分及特征（1）五帶的）五帶的性質(zhì)與含義性質(zhì)與含義性質(zhì)：性質(zhì)：含義：含義：（2）五帶的

9、劃分與意義：）五帶的劃分與意義：無極晝極夜無極晝極夜北極圈北極圈有極晝極夜有極晝極夜南極圈南極圈有直射陽光有直射陽光無直射陽光無直射陽光無直射陽光無直射陽光有極晝極夜有極晝極夜第四節(jié)第四節(jié) 變化中的地球運動變化中的地球運動 一、自轉(zhuǎn)速率的變化一、自轉(zhuǎn)速率的變化 177-178 二、極移二、極移 三、地軸進動三、地軸進動 四、極移和歲差的區(qū)別四、極移和歲差的區(qū)別二、極移二、極移1、極移現(xiàn)象極移現(xiàn)象 在地軸空間指向不變的前提下，地球表面相對在地軸空間指向不變的前提下，地球表面相對地軸運動，導(dǎo)致地極位移的現(xiàn)象。地軸運動，導(dǎo)致地極位移的現(xiàn)象。2、極移規(guī)律極移規(guī)律u范圍范圍擺動幅度擺動幅度0.060.2

10、5（約（約15m直徑的圓）。直徑的圓）。u方向方向北極點逆時針移動。北極點逆時針移動。u周期周期平均平均1.2年（年（410440天）。天）。u非周期性漂移：向格陵蘭島每百萬年漂移非周期性漂移：向格陵蘭島每百萬年漂移1。3、極移成因極移成因u周期性極移：由地球彈性振蕩與大氣洋流季節(jié)運動引起周期性極移：由地球彈性振蕩與大氣洋流季節(jié)運動引起u非周期性極移：與板塊運動有關(guān)。非周期性極移：與板塊運動有關(guān)。u根本原因是根本原因是地球不是剛體。地球不是剛體。4、極移后果極移后果4、極移后果極移后果u導(dǎo)致地球坐標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生微小的變化。導(dǎo)致地球坐標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生微小的變化。u導(dǎo)致地球赤道發(fā)生微小的變化。導(dǎo)致地球赤道發(fā)

11、生微小的變化。5、極移跟蹤極移跟蹤 1960年年IAG&IUGG將將19001905年地極的平均位置定為固定年地極的平均位置定為固定平極平極,并以此作為極移跟蹤的平面坐標(biāo)原點并以此作為極移跟蹤的平面坐標(biāo)原點，極原點記作，極原點記作CIO。6、極移測定極移測定u國際天文緯度站測定國際天文緯度站測定(1m)u甚長基線干涉法甚長基線干涉法VLBI測定測定(5cm)u用子午衛(wèi)星測定用子午衛(wèi)星測定(30cm)u通過通過GPS衛(wèi)星測定衛(wèi)星測定(5mm)7、歷元平極歷元平極 某歷元若干測站測某歷元若干測站測 定的定的極點平均位置叫該歷元平極。極點平均位置叫該歷元平極。三、地軸進動三、地軸進動（1）現(xiàn)

12、象現(xiàn)象地軸繞地軸繞黃極黃極緩慢旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。緩慢旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。（2）規(guī)律規(guī)律方向方向自東向西自東向西，周期周期25800年年。（3）成因成因：由于由于黃赤交角黃赤交角的存在的存在,使使日日（月）對地球的赤道隆起（月）對地球的赤道隆起帶產(chǎn)生差異吸引形成帶產(chǎn)生差異吸引形成力矩力矩M,導(dǎo)致自轉(zhuǎn)導(dǎo)致自轉(zhuǎn)動量矩動量矩L不守恒所致。不守恒所致。（4）后果后果陀螺陀螺時，重力作時，重力作用線通過支點，重力對支用線通過支點，重力對支點的力矩為點的力矩為0 0，動量矩，動量矩 L L守恒，陀螺無進動現(xiàn)象。守恒，陀螺無進動現(xiàn)象。LM四、極移與地軸進動（歲差）的區(qū)別四、極移與地軸進動（歲差）的區(qū)別極移極移地軸進動地軸進動運動形式運動形式不受外力作用，地軸在不受外力作用，地軸在地球體內(nèi)的自由擺動地球體內(nèi)的自由擺動在外力矩的作用下，在外力矩的作用下，自轉(zhuǎn)軸被逼運動自轉(zhuǎn)軸被逼運動運動周期運動周期近近1414個月個月2580025800年年運動結(jié)果運動結(jié)果不改變天極和天赤道在不改變天極和天赤道在恒星間的位置，