第五章 地球的運(yùn)動(dòng)

1、第五章第五章 地球的運(yùn)動(dòng)地球的運(yùn)動(dòng)第一節(jié)第一節(jié) 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn)一、一、地球自轉(zhuǎn)及其證明地球自轉(zhuǎn)及其證明二、二、地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律性地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律性三、三、地球自轉(zhuǎn)的后果地球自轉(zhuǎn)的后果主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、地球一、地球自轉(zhuǎn)及其證明自轉(zhuǎn)及其證明1、地球、地球自轉(zhuǎn)的方向自轉(zhuǎn)的方向 地球不停的繞著自轉(zhuǎn)軸由東向西做旋轉(zhuǎn)地球不停的繞著自轉(zhuǎn)軸由東向西做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為地球的運(yùn)動(dòng)，稱為地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的方向是的方向是自西向東自西向東，也就是從天北也就是從天北極看去，地球呈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。極看去，地球呈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。2、地球、地球自轉(zhuǎn)的周期自轉(zhuǎn)的周期 恒星日恒星日：同一恒星連續(xù)兩次在同地

2、中天的周期，也：同一恒星連續(xù)兩次在同地中天的周期，也就是恒星（或春分點(diǎn)）連續(xù)兩次由東向西通過同一就是恒星（或春分點(diǎn)）連續(xù)兩次由東向西通過同一子午圈的時(shí)間間隔，長(zhǎng)度約為子午圈的時(shí)間間隔，長(zhǎng)度約為23小時(shí)小時(shí)56分分4秒。秒。 太陽日太陽日：太陽連續(xù)兩次在同地中天的周期，也就是：太陽連續(xù)兩次在同地中天的周期，也就是太陽中心連續(xù)兩次由東向西通過同一子午圈的時(shí)間太陽中心連續(xù)兩次由東向西通過同一子午圈的時(shí)間間隔，平均長(zhǎng)度是間隔，平均長(zhǎng)度是24小時(shí)。小時(shí)。 太陰日太陰日：月球連續(xù)兩次在同地中天所經(jīng)歷的時(shí)間，：月球連續(xù)兩次在同地中天所經(jīng)歷的時(shí)間，也就是月球中心連續(xù)兩次由東向西通過同一子午圈也就是月球中心連續(xù)

3、兩次由東向西通過同一子午圈的時(shí)間間隔，平均長(zhǎng)度是的時(shí)間間隔，平均長(zhǎng)度是24小時(shí)小時(shí)50分。分。 在一個(gè)恒星日內(nèi)，地在一個(gè)恒星日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)球自轉(zhuǎn)360，在一個(gè)太，在一個(gè)太陽日內(nèi)，地球公轉(zhuǎn)陽日內(nèi)，地球公轉(zhuǎn)59 ，自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)36059 。這。這59 的差的差值是地球公轉(zhuǎn)造成的，使值是地球公轉(zhuǎn)造成的，使太陽日比恒星日約長(zhǎng)太陽日比恒星日約長(zhǎng)4分。分。恒星日與太陽日比較恒星日與太陽日比較 在在一個(gè)恒星日內(nèi)，地一個(gè)恒星日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)球自轉(zhuǎn)360，在一個(gè)太陰，在一個(gè)太陰日內(nèi)，月球公轉(zhuǎn)日內(nèi)，月球公轉(zhuǎn)1338 ，地球自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)37338 ，這，這1338 的差值是月球公轉(zhuǎn)的差值是月球公轉(zhuǎn)造成的，使太陰日比恒星造

4、成的，使太陰日比恒星日長(zhǎng)約日長(zhǎng)約50分。分。恒星日與太陰日比較恒星日與太陰日比較3 3、地球、地球自轉(zhuǎn)的速度自轉(zhuǎn)的速度角速度角速度：15/h線速度線速度： R0赤道半徑，赤道半徑，h海拔高度海拔高度由公式可知，由公式可知，緯度越低，距地表越高，其線速度越大。緯度越低，距地表越高，其線速度越大。就地表而論，就地表而論，h=0，則則在赤道上，在赤道上，v0=460m/s；在在緯度緯度30處，處，v30=403m/s；在在緯度緯度60上，上，v60=233m/s；在在極點(diǎn)上不論角速度或線速度都為極點(diǎn)上不論角速度或線速度都為0。002 ()cos2 ()cos/2356486164RhRhvkm s小

5、時(shí)分 秒地球自轉(zhuǎn)速度的變化地球自轉(zhuǎn)速度的變化長(zhǎng)期減慢長(zhǎng)期減慢：月球?qū)Φ厍虻某毕饔迷斐傻模唬涸虑驅(qū)Φ厍虻某毕饔迷斐傻?；周期變化周期變化：周年周期、半年周期、月周期、：周年周期、半年周期、月周期、半月周期、近周日和半周日周期變化。半月周期、近周日和半周日周期變化。不?guī)則變化不規(guī)則變化：地球內(nèi)部物質(zhì)的移動(dòng)或太陽活：地球內(nèi)部物質(zhì)的移動(dòng)或太陽活動(dòng)強(qiáng)盛時(shí)對(duì)地球的影響造成的動(dòng)強(qiáng)盛時(shí)對(duì)地球的影響造成的4、地球自轉(zhuǎn)的證明（1）落體）落體偏東偏東（2）傅科擺）傅科擺實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)西東BCA 物體物體從高處從高處A點(diǎn)下落，點(diǎn)下落，并不是垂直落到地面并不是垂直落到地面B點(diǎn)，點(diǎn)，而是稍微偏向而是稍微偏向東方的東方的C點(diǎn)點(diǎn)

6、 落體偏東落體偏東 傅科擺傅科擺的特點(diǎn)是的特點(diǎn)是繩繩長(zhǎng)長(zhǎng)、錘重錘重，使擺動(dòng)能持，使擺動(dòng)能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，并在沙盤續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，并在沙盤上留下擺動(dòng)的軌跡。上留下擺動(dòng)的軌跡。傅科擺示意圖傅科擺示意圖傅科擺傅科擺傅科擺傅科擺前提前提：擺總是力圖保持其擺動(dòng)面的方向不變；：擺總是力圖保持其擺動(dòng)面的方向不變；特征特征：特殊的懸掛裝置，擺可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使：特殊的懸掛裝置，擺可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使擺擺動(dòng)超然動(dòng)超然于地球自轉(zhuǎn)，于地球自轉(zhuǎn)， 擺長(zhǎng)，錘重，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；擺長(zhǎng)，錘重，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；偏轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)方向：北半球右偏，南半球左偏；：北半球右偏，南半球左偏；偏轉(zhuǎn)速度偏轉(zhuǎn)速度：因緯度而異，與緯度的正弦成正比：因緯度而異，與緯度

7、的正弦成正比傅科擺的偏轉(zhuǎn)速度傅科擺的偏轉(zhuǎn)速度d /dt15 sin /h 赤道赤道上，上， =0 ，sin =0， =0，傅科擺不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；，傅科擺不發(fā)生偏轉(zhuǎn)； 兩極兩極， =90 ，sin =1， =15 /h，傅科擺偏轉(zhuǎn)速度最大，傅科擺偏轉(zhuǎn)速度最大，等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。，等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。 南北緯南北緯30 ， =30 ，sin =1/2， =7.5 /h二、地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律性南北兩極在地面上的位置和南北天極在天南北兩極在地面上的位置和南北天極在天球上的位置，都不是一成不變的。換言之，地球上的位置，都不是一成不變的。換言之，地軸在地球內(nèi)部的位置和它在宇宙空間的位置，軸在地球內(nèi)部的位置和

8、它在宇宙空間的位置，都是在變化著都是在變化著的的。上述。上述的變化是兩種不同的運(yùn)的變化是兩種不同的運(yùn)動(dòng)動(dòng) 極移極移和和進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng)。 1 1、極移、極移極移極移是整個(gè)地球相對(duì)于地軸的運(yùn)動(dòng)而造成是整個(gè)地球相對(duì)于地軸的運(yùn)動(dòng)而造成的，地球自轉(zhuǎn)軸在地球本體內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。的，地球自轉(zhuǎn)軸在地球本體內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。極移造成了南北兩極在地面位置的變化。極移造成了南北兩極在地面位置的變化。在這個(gè)過程中，地軸被認(rèn)為是不動(dòng)的。在這個(gè)過程中，地軸被認(rèn)為是不動(dòng)的。極移的振幅約為極移的振幅約為0.4，相當(dāng)于在地面上一，相當(dāng)于在地面上一個(gè)個(gè)1212平方米范圍。平方米范圍。 極移的周期 周年周期周年周期：主要是由于大氣的周年運(yùn)動(dòng)引

9、：主要是由于大氣的周年運(yùn)動(dòng)引起地球的受迫擺動(dòng)；起地球的受迫擺動(dòng)； 張德勒周期張德勒周期：一個(gè)近：一個(gè)近1414個(gè)月的周期，是由個(gè)月的周期，是由于地球的非剛體引起的地球自由擺動(dòng)。于地球的非剛體引起的地球自由擺動(dòng)。長(zhǎng)期變化長(zhǎng)期變化：地極向著西經(jīng)約地極向著西經(jīng)約70708080方方向以每年向以每年3.33.33.53.5毫角秒的速度運(yùn)動(dòng)。毫角秒的速度運(yùn)動(dòng)。 短期變化：短期變化：主要與日月的潮汐作用以及與主要與日月的潮汐作用以及與大氣和海洋的作用有關(guān)。大氣和海洋的作用有關(guān)。 極移的軌跡是連續(xù)不斷極移的軌跡是連續(xù)不斷的圓圈，大體上反映出的圓圈，大體上反映出一種周期性運(yùn)動(dòng)；一種周期性運(yùn)動(dòng)； 圓圈的大小不一

10、，表明圓圈的大小不一，表明各種因素互相干擾；各種因素互相干擾； 每一年的軌跡都不是完每一年的軌跡都不是完整的一個(gè)圓圈。整的一個(gè)圓圈。1968-1975年的極移軌跡2、地軸進(jìn)動(dòng)（1 1）進(jìn)動(dòng)）進(jìn)動(dòng)地軸地軸繞著一條通過地球中心并且垂直于繞著一條通過地球中心并且垂直于黃道面的軸線緩慢而不停地作周期性的圓錐黃道面的軸線緩慢而不停地作周期性的圓錐運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)叫地軸的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)叫地軸的進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng)，又叫，又叫歲差歲差。地軸進(jìn)動(dòng)的具體情況，可以歸納如下 圓錐形運(yùn)動(dòng)的圓錐軸線，垂直于地球軌道平圓錐形運(yùn)動(dòng)的圓錐軸線，垂直于地球軌道平面，指向黃極。面，指向黃極。 圓錐的半徑為圓錐的半徑為2326，就是黃赤交角。

11、，就是黃赤交角。 進(jìn)動(dòng)的方向向西，同地球自轉(zhuǎn)（和公轉(zhuǎn)）方進(jìn)動(dòng)的方向向西，同地球自轉(zhuǎn)（和公轉(zhuǎn)）方向相反。向相反。 進(jìn)動(dòng)的速度是每年進(jìn)動(dòng)的速度是每年50.29，周期為，周期為25 800 年。年。地軸的進(jìn)動(dòng)地軸的進(jìn)動(dòng)（2）進(jìn)動(dòng)的原因地球的形狀地球的形狀黃赤交角黃赤交角地球自轉(zhuǎn)有關(guān)地球自轉(zhuǎn)有關(guān)地軸黃極北極南極C1C2OP1P2月球進(jìn)動(dòng)的原因（3）進(jìn)動(dòng)）進(jìn)動(dòng)的周期的周期地軸的延長(zhǎng)線指向天軸，由于地軸的進(jìn)動(dòng)地軸的延長(zhǎng)線指向天軸，由于地軸的進(jìn)動(dòng)，天極和天赤道在恒星間的位置將不斷改變，天極和天赤道在恒星間的位置將不斷改變，天赤道與黃道的交點(diǎn)天赤道與黃道的交點(diǎn)二分點(diǎn)將不停的按順二分點(diǎn)將不停的按順時(shí)針方向時(shí)針方

12、向移動(dòng)移動(dòng)。也就是說由于天北極的移動(dòng)，也就是說由于天北極的移動(dòng)，春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50.42。 行星的引力作用使黃道面的位置有所改變行星的引力作用使黃道面的位置有所改變，這也會(huì)使春分點(diǎn)的位置向東移動(dòng)，移動(dòng)的數(shù)，這也會(huì)使春分點(diǎn)的位置向東移動(dòng)，移動(dòng)的數(shù)值僅有值僅有0.13。 這樣，這樣，50.42 0.13=50.29，這就是春分，這就是春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)的數(shù)值，稱為點(diǎn)每年向西移動(dòng)的數(shù)值，稱為周年總歲差周年總歲差，這，這樣春分點(diǎn)約樣春分點(diǎn)約25800年年在黃道上移動(dòng)一周，這就是在黃道上移動(dòng)一周，這就是地軸進(jìn)動(dòng)的周期地軸進(jìn)動(dòng)的周期。地軸進(jìn)動(dòng)的周期為25800年春分點(diǎn)春分點(diǎn)1 1春分

13、點(diǎn)春分點(diǎn)2 2赤道赤道A A赤道赤道B B2326黃北極黃北極春分點(diǎn)在黃道上不斷西移春分點(diǎn)在黃道上不斷西移A AB B（4）進(jìn)動(dòng)的后果 太陽在黃道上的視行方向是自西向東的，而春分點(diǎn)太陽在黃道上的視行方向是自西向東的，而春分點(diǎn)在黃道上的移動(dòng)方向是自東向西的。因此，太陽連在黃道上的移動(dòng)方向是自東向西的。因此，太陽連續(xù)兩次通過春分點(diǎn)，并沒有在黃道上視行續(xù)兩次通過春分點(diǎn)，并沒有在黃道上視行360，而是視行了而是視行了360-50.29=359599.71。這就造成。這就造成了了回歸年比恒星年短回歸年比恒星年短24分分24秒的現(xiàn)象。秒的現(xiàn)象。 由于地軸的進(jìn)動(dòng)，使天極以由于地軸的進(jìn)動(dòng)，使天極以25800年

14、的周期圍繞黃年的周期圍繞黃極運(yùn)動(dòng)，這造成了極運(yùn)動(dòng)，這造成了北極星的北極星的變遷變遷。 春分點(diǎn)是第二赤道坐標(biāo)系和黃道坐標(biāo)系的原點(diǎn)。由春分點(diǎn)是第二赤道坐標(biāo)系和黃道坐標(biāo)系的原點(diǎn)。由于它向西移動(dòng)，于它向西移動(dòng)，對(duì)于赤道坐標(biāo)系，恒星的赤經(jīng)和赤對(duì)于赤道坐標(biāo)系，恒星的赤經(jīng)和赤緯，都經(jīng)常在改變著；對(duì)于黃道坐標(biāo)系，只有恒星緯，都經(jīng)常在改變著；對(duì)于黃道坐標(biāo)系，只有恒星的黃經(jīng)每年增加的黃經(jīng)每年增加50.29，黃緯則不變。，黃緯則不變。北極星隨天北極移動(dòng)而變遷3、極移和進(jìn)動(dòng)的區(qū)別極移和進(jìn)動(dòng)都是地球自轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)，極移和進(jìn)動(dòng)都是地球自轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)，但但運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)周期運(yùn)動(dòng)周期和和運(yùn)動(dòng)結(jié)果運(yùn)動(dòng)結(jié)果卻迥卻迥然不同。然

15、不同。極移極移是在不受外力作用下，自轉(zhuǎn)軸在地球體內(nèi)是在不受外力作用下，自轉(zhuǎn)軸在地球體內(nèi)的自由擺動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡很復(fù)雜，是條彎曲的非閉合的自由擺動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡很復(fù)雜，是條彎曲的非閉合曲線。主要周期是近曲線。主要周期是近14個(gè)月的張德勒周期。個(gè)月的張德勒周期。 極移是地球本體相對(duì)于自轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)造成的。極移是地球本體相對(duì)于自轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)造成的。因此，因此，極移不改變天極和天赤道在恒星間的位置極移不改變天極和天赤道在恒星間的位置，對(duì)天體的赤道坐標(biāo)和黃道坐標(biāo)沒有影響，只能使地對(duì)天體的赤道坐標(biāo)和黃道坐標(biāo)沒有影響，只能使地理坐標(biāo)產(chǎn)生微小的變動(dòng)。理坐標(biāo)產(chǎn)生微小的變動(dòng)。進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng)是在外力矩作用下，自轉(zhuǎn)軸在空間的受迫是在外

16、力矩作用下，自轉(zhuǎn)軸在空間的受迫運(yùn)動(dòng)，天極圍繞著黃極，以運(yùn)動(dòng)，天極圍繞著黃極，以2326為半徑做圓周運(yùn)為半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，方向向西，周期為動(dòng)，方向向西，周期為25800年。天極的運(yùn)動(dòng)是真年。天極的運(yùn)動(dòng)是真實(shí)的運(yùn)動(dòng)，遂使天極、天赤道和春分點(diǎn)在恒星間的實(shí)的運(yùn)動(dòng)，遂使天極、天赤道和春分點(diǎn)在恒星間的位置不固定。結(jié)果，位置不固定。結(jié)果，回歸年的長(zhǎng)度短于恒星回歸年的長(zhǎng)度短于恒星年，年，天天體的赤經(jīng)、赤緯和黃經(jīng)都要受到影響體的赤經(jīng)、赤緯和黃經(jīng)都要受到影響，但卻不能改但卻不能改變地理經(jīng)度和地理緯度變地理經(jīng)度和地理緯度。4、真、真（視）太陽日與平太陽日（視）太陽日與平太陽日視太陽日長(zhǎng)度的季節(jié)變化視太陽日長(zhǎng)度的季節(jié)變

17、化太陽每日赤經(jīng)差太陽每日赤經(jīng)差真真（視）（視）太陽日：太陽日：因季節(jié)而變化的太陽因季節(jié)而變化的太陽日叫真太陽日（視太陽日）；日叫真太陽日（視太陽日）； 平太陽日：平太陽日：真真太陽日的全年平均值（作太陽日的全年平均值（作為時(shí)間單位）為時(shí)間單位）。太陽每日太陽每日赤經(jīng)差季節(jié)變化的赤經(jīng)差季節(jié)變化的主要原因主要原因是是黃赤交角黃赤交角J 同樣的黃經(jīng)差造成不同的赤經(jīng)差；第二赤同樣的黃經(jīng)差造成不同的赤經(jīng)差；第二赤道坐標(biāo)系與黃道坐標(biāo)系有共同原點(diǎn)（春分道坐標(biāo)系與黃道坐標(biāo)系有共同原點(diǎn)（春分點(diǎn)），但因基圈不同，黃經(jīng)不同于赤經(jīng)；點(diǎn)），但因基圈不同，黃經(jīng)不同于赤經(jīng)；J 冬夏二至（黃赤二道平行）赤經(jīng)差最大，冬夏二至（

18、黃赤二道平行）赤經(jīng)差最大，視太陽日最長(zhǎng)視太陽日最長(zhǎng)；J 春秋二分（二道交角最大）赤經(jīng)差最小，春秋二分（二道交角最大）赤經(jīng)差最小，視太陽日最短視太陽日最短。黃赤交角與視太陽日長(zhǎng)度黃赤交角與視太陽日長(zhǎng)度 每每一節(jié)氣的太陽黃經(jīng)差都是一節(jié)氣的太陽黃經(jīng)差都是15。由于黃赤交角。由于黃赤交角的存在，它們?cè)斐傻某嘟?jīng)差卻不同：二分最小，視太的存在，它們?cè)斐傻某嘟?jīng)差卻不同：二分最小，視太陽日最短；二至最大，視太陽日最長(zhǎng)。陽日最短；二至最大，視太陽日最長(zhǎng)。 視太陽日全年極小值視太陽日全年極小值：春秋二分：春秋二分天赤道與黃天赤道與黃道交角最大（道交角最大（2326)每日赤經(jīng)差：每日赤經(jīng)差：59-5=54，太陽日時(shí)

19、間減少，太陽日時(shí)間減少21秒。秒。 視太陽日全年極大值視太陽日全年極大值：冬夏二至：冬夏二至天赤道與黃天赤道與黃道平行道平行每日赤經(jīng)差：每日赤經(jīng)差：59+5=64，太陽日時(shí)間，太陽日時(shí)間增加增加21秒。秒。 一年中最長(zhǎng)的真太陽日在冬夏二至，一年中最長(zhǎng)的真太陽日在冬夏二至，24時(shí)時(shí)0分分21秒秒，最短的真太陽日在春秋二分，最短的真太陽日在春秋二分，23時(shí)時(shí)59分分39秒。秒。只考慮黃赤交角的影響：赤經(jīng)差變化的赤經(jīng)差變化的次要原因次要原因是橢圓軌道是橢圓軌道J 造成太陽每日黃經(jīng)差本身的造成太陽每日黃經(jīng)差本身的變化：由于變化：由于日地距離的變化，地球公轉(zhuǎn)速度的不等；日地距離的變化，地球公轉(zhuǎn)速度的不等

20、；J 近日點(diǎn)變化最快，視太陽日較長(zhǎng)近日點(diǎn)變化最快，視太陽日較長(zhǎng) ；J 遠(yuǎn)日點(diǎn)變化最慢，視太陽日較短。遠(yuǎn)日點(diǎn)變化最慢，視太陽日較短。1月2日視午 1月1日視午 4月2日視午 4月1日視午 7月2日視午 7月1日視午（a）視太陽日平太陽日 （a）視太陽日平太陽日 （a）視太陽日平太陽日?qǐng)D圖 橢圓軌道（公轉(zhuǎn)速度）與視太陽日長(zhǎng)度橢圓軌道（公轉(zhuǎn)速度）與視太陽日長(zhǎng)度（a）一月初，地球近近日點(diǎn)，太陽每日赤經(jīng)差達(dá)極大值（）一月初，地球近近日點(diǎn)，太陽每日赤經(jīng)差達(dá)極大值（61 ），）， 視太陽日最長(zhǎng)。視太陽日最長(zhǎng)。（b）四月初，太陽每日赤經(jīng)差為全年平均值（）四月初，太陽每日赤經(jīng)差為全年平均值（59 ），視太陽日）

21、，視太陽日=平平太陽日。太陽日。（c）七月初，地球近遠(yuǎn)日點(diǎn)，太陽每日赤經(jīng)差達(dá)極小值（）七月初，地球近遠(yuǎn)日點(diǎn)，太陽每日赤經(jīng)差達(dá)極小值（57 ），）， 視太陽日最短。視太陽日最短。只考慮橢圓軌道的影響：只考慮橢圓軌道的影響： 全年最大全年最大：近日點(diǎn)（：近日點(diǎn)（1月初），地球公轉(zhuǎn)月初），地球公轉(zhuǎn)速度最快，每日黃經(jīng)差速度最快，每日黃經(jīng)差 = 59 +2=61，相，相應(yīng)的赤經(jīng)差增加應(yīng)的赤經(jīng)差增加2，真太陽日增加，真太陽日增加8秒；秒； 全年最小全年最小：遠(yuǎn)日點(diǎn)（：遠(yuǎn)日點(diǎn)（7月初），地球公轉(zhuǎn)月初），地球公轉(zhuǎn)速度最慢，每日黃經(jīng)差速度最慢，每日黃經(jīng)差 = 59 -2=57，相，相應(yīng)的赤經(jīng)差減少應(yīng)的赤經(jīng)差減少

22、2，真太陽日減少，真太陽日減少8秒。秒。真太陽真太陽日長(zhǎng)度受到黃赤交角和橢圓軌道日長(zhǎng)度受到黃赤交角和橢圓軌道兩個(gè)因素的作用和兩個(gè)因素的作用和干擾：干擾：q 真太陽日長(zhǎng)度變化：二至最長(zhǎng)，二分最短；真太陽日長(zhǎng)度變化：二至最長(zhǎng)，二分最短；q 冬至略長(zhǎng)于夏至，最長(zhǎng)的視太陽日在冬至冬至略長(zhǎng)于夏至，最長(zhǎng)的視太陽日在冬至后（后（12月月23日，長(zhǎng)度是日，長(zhǎng)度是24時(shí)時(shí)0分分29秒）秒） ；q 秋分短于春分，最短的視太陽日在秋分前秋分短于春分，最短的視太陽日在秋分前（9月月17日）長(zhǎng)度是日）長(zhǎng)度是23時(shí)時(shí)59分分39秒秒 。圖圖 視太陽日長(zhǎng)度的周年變化視太陽日長(zhǎng)度的周年變化 點(diǎn)線為長(zhǎng)度因黃赤交角而發(fā)生的變化，

23、虛線為視太陽日長(zhǎng)度因點(diǎn)線為長(zhǎng)度因黃赤交角而發(fā)生的變化，虛線為視太陽日長(zhǎng)度因日地距離而發(fā)生的變化，日地距離而發(fā)生的變化， 實(shí)線表示二者的疊加，實(shí)線表示二者的疊加，主極大在冬至后，主極大在冬至后，次極大在夏至前；主極小在秋分前，次極小在春分后。次極大在夏至前；主極小在秋分前，次極小在春分后。三、地球三、地球自轉(zhuǎn)的后果自轉(zhuǎn)的后果1、不同不同天體的周日運(yùn)動(dòng)天體的周日運(yùn)動(dòng)恒星周日運(yùn)動(dòng)的路線（周日圈），即各自所在恒星周日運(yùn)動(dòng)的路線（周日圈），即各自所在的赤緯圈，都以南北天極為不動(dòng)的中心的赤緯圈，都以南北天極為不動(dòng)的中心天和地的關(guān)系，猶如球面和球心的關(guān)系，周日天和地的關(guān)系，猶如球面和球心的關(guān)系，周日運(yùn)動(dòng)的方

24、向應(yīng)同地球自轉(zhuǎn)方向相反運(yùn)動(dòng)的方向應(yīng)同地球自轉(zhuǎn)方向相反恒星周日運(yùn)動(dòng)的周期和速度，如實(shí)反映了地球恒星周日運(yùn)動(dòng)的周期和速度，如實(shí)反映了地球自轉(zhuǎn)的周期和它的角速度自轉(zhuǎn)的周期和它的角速度2、 不同緯度的周日運(yùn)動(dòng)不同緯度的周日運(yùn)動(dòng)恒顯星恒顯星：在北半球看來，天北極周圍恒星永不落入：在北半球看來，天北極周圍恒星永不落入地平，這部分周日圈全部位于地平以上的恒星；地平，這部分周日圈全部位于地平以上的恒星；恒隱星恒隱星：天南極周圍恒星永不升起南方地平，這部：天南極周圍恒星永不升起南方地平，這部分周日圈全部位于地平以下的恒星；分周日圈全部位于地平以下的恒星；出沒星出沒星：介于上述兩部分星區(qū)之間的恒星，有東升：介于上

25、述兩部分星區(qū)之間的恒星，有東升西落，周日圈與地平圈相交；西落，周日圈與地平圈相交；恒顯星區(qū)恒顯星區(qū)：恒顯星在天球上的赤緯范圍；：恒顯星在天球上的赤緯范圍；恒顯圈恒顯圈：恒顯星區(qū)的界線，即在北點(diǎn)與地平圈相切：恒顯星區(qū)的界線，即在北點(diǎn)與地平圈相切的赤緯圈。的赤緯圈。以北半球?yàn)槔?，以北半球?yàn)槔毂睒O周圍為天北極周圍為恒顯星恒顯星，天南極周圍為天南極周圍為恒隱星恒隱星，天赤道南北為天赤道南北為出沒星出沒星。天赤道以北的恒星在天赤道以北的恒星在地平以上的時(shí)間較長(zhǎng)，地平以上的時(shí)間較長(zhǎng)，天赤道以南的恒星反天赤道以南的恒星反之。南半球與之相反。之。南半球與之相反。恒顯星區(qū)、恒隱星區(qū)和出沒星區(qū)恒顯星區(qū)、恒隱星

26、區(qū)和出沒星區(qū) 以以北半球?yàn)槔?，北半球?yàn)槔?，天北極周圍為天北極周圍為恒顯星恒顯星，天南極周圍為天南極周圍為恒隱星恒隱星，天赤道南北為天赤道南北為出沒星出沒星。天赤道以北的恒星在天赤道以北的恒星在地平以上的時(shí)間較長(zhǎng)，地平以上的時(shí)間較長(zhǎng)，天赤道以南的恒星反天赤道以南的恒星反之。南半球與之相反。之。南半球與之相反。恒顯星區(qū)、恒隱星區(qū)和出沒星區(qū)恒顯星區(qū)、恒隱星區(qū)和出沒星區(qū) 緯度越高，恒顯（隱）星區(qū)愈大，出沒星區(qū)愈?。壕暥仍礁?，恒顯（隱）星區(qū)愈大，出沒星區(qū)愈?。褐苋杖εc地平的交角愈??；周日圈與地平的交角愈小； 緯度越低，恒顯（隱）區(qū)愈小，出沒區(qū)愈大：周緯度越低，恒顯（隱）區(qū)愈小，出沒區(qū)愈大：周日圈與地平的

27、交角愈大。日圈與地平的交角愈大。 恒顯（隱）圈的仰（俯）極距恒顯（隱）圈的仰（俯）極距= 出沒星區(qū)寬度出沒星區(qū)寬度=2(90 周日圈與地平交角周日圈與地平交角=90不同緯度的天球周日運(yùn)動(dòng)左：在北極，只有恒顯星和恒隱星，而無出沒星；周日圈平左：在北極，只有恒顯星和恒隱星，而無出沒星；周日圈平行于地平圈。行于地平圈。中：在赤道，只有出沒星，而無恒顯星和恒隱星；周日圈垂中：在赤道，只有出沒星，而無恒顯星和恒隱星；周日圈垂直于地平圈。直于地平圈。右：在北半球某緯度，南北天極周圍有恒顯星和恒隱星，天右：在北半球某緯度，南北天極周圍有恒顯星和恒隱星，天赤道南北是出沒星。北天恒星在地平以上的時(shí)間較長(zhǎng)，南天赤

28、道南北是出沒星。北天恒星在地平以上的時(shí)間較長(zhǎng)，南天恒星反之。周日圈傾斜與地平圈，傾角為當(dāng)?shù)赜嗑暎ê阈欠粗?。周日圈傾斜與地平圈，傾角為當(dāng)?shù)赜嗑暎?0 - ）。）。3、水平運(yùn)動(dòng)、水平運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)方向方向：北半球偏右，南半球偏左北半球偏右，南半球偏左 科里奧利力科里奧利力（地轉(zhuǎn)偏向力）（地轉(zhuǎn)偏向力） F V msin 科里奧利力科里奧利力只改變運(yùn)動(dòng)方向，不改變速率只改變運(yùn)動(dòng)方向，不改變速率 影響影響地球大氣環(huán)流，對(duì)形成行星風(fēng)帶、天氣系地球大氣環(huán)流，對(duì)形成行星風(fēng)帶、天氣系統(tǒng)和洋流有重要作用統(tǒng)和洋流有重要作用第二節(jié) 地球的公轉(zhuǎn)一、地球公轉(zhuǎn)及其證明二、地球公轉(zhuǎn)的后果一、地球公轉(zhuǎn)及其證明1 1、地

29、球、地球公轉(zhuǎn)的軌道公轉(zhuǎn)的軌道 軌道形狀：橢圓軌道形狀：橢圓v 軌道半長(zhǎng)軸（軌道半長(zhǎng)軸（a）：）：149 600 000 kmv 軌道半短軸（軌道半短軸（b）：）：149 580 000kmv 半焦距（半焦距（c）：）：2 500 000kmv 周長(zhǎng)（周長(zhǎng)（l）：）：940 000 000kmv 偏心率偏心率（e）：0.016（1：60）v 扁扁 率率 （f）： 298.257太陽在軌道中的位置：兩焦點(diǎn)之一近日點(diǎn)（地球近日點(diǎn)（地球1月初經(jīng)過月初經(jīng)過）：）： 147 100 000km遠(yuǎn)日點(diǎn)（地球遠(yuǎn)日點(diǎn)（地球7月初經(jīng)過月初經(jīng)過）：）：152 100 000km地球的地球的近日點(diǎn)近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)和遠(yuǎn)日

30、點(diǎn)2 2、地球、地球公轉(zhuǎn)的方向、周期和速度公轉(zhuǎn)的方向、周期和速度 地球公轉(zhuǎn)的方向地球公轉(zhuǎn)的方向 從黃北極向下看地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)從黃北極向下看地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，呈逆時(shí)針方向動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，呈逆時(shí)針方向，也就是，也就是自西向東自西向東。 黃赤交角黃赤交角地球公轉(zhuǎn)的周期地球公轉(zhuǎn)的周期恒星年恒星年太陽連續(xù)兩次回歸到同一恒星的方向太陽連續(xù)兩次回歸到同一恒星的方向上，或一個(gè)恒星連續(xù)兩次合日的一段時(shí)間間隔，長(zhǎng)度上，或一個(gè)恒星連續(xù)兩次合日的一段時(shí)間間隔，長(zhǎng)度是是365日日6時(shí)時(shí)9分分9.7秒，即秒，即365.2564日日；回歸年回歸年太陽連續(xù)兩次回歸到春分點(diǎn)的一段時(shí)太

31、陽連續(xù)兩次回歸到春分點(diǎn)的一段時(shí)間間隔，長(zhǎng)度是間間隔，長(zhǎng)度是365日日5時(shí)時(shí)48分分46秒，即秒，即365.2422日日；近點(diǎn)年近點(diǎn)年太陽連續(xù)兩次回到近地點(diǎn)（對(duì)地球來太陽連續(xù)兩次回到近地點(diǎn)（對(duì)地球來說的近日點(diǎn)）的一段時(shí)間間隔，長(zhǎng)度是說的近日點(diǎn)）的一段時(shí)間間隔，長(zhǎng)度是365日日6時(shí)時(shí)13分分56秒，即秒，即365.2596日日；食食 年年太陽連續(xù)兩次通過黃白交點(diǎn)之一的一段太陽連續(xù)兩次通過黃白交點(diǎn)之一的一段時(shí)間間隔，長(zhǎng)度是時(shí)間間隔，長(zhǎng)度是346日日14時(shí)時(shí)52分分53秒，即秒，即346.6200日日。地球公轉(zhuǎn)周期的比較地球公轉(zhuǎn)周期的比較四種年的比較地球公轉(zhuǎn)的速度速速 度度平均平均近日點(diǎn)近日點(diǎn)遠(yuǎn)日點(diǎn)遠(yuǎn)

32、日點(diǎn)角速度角速度591110/日日5710/日日線速度線速度29.78km/s30.3km/s29.3km/s夏半年日數(shù)186天，冬半年日數(shù)179天3、地球、地球公轉(zhuǎn)的證明公轉(zhuǎn)的證明 恒星周年視差恒星周年視差 光行差光行差 恒星年視差恒星年視差 從不同地點(diǎn)觀測(cè)同一目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)就會(huì)有不同的方向，即在它的背景上有不同的位置。不同方向之間的夾角稱為視差； 由于觀測(cè)者的位移，使目標(biāo)方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫做視差位移。 在黃極是正圓在黃極是正圓 在黃道是一直線在黃道是一直線其余都是橢圓其余都是橢圓地球公轉(zhuǎn)軌道是封閉曲線，恒星在天球上視差位移的地球公轉(zhuǎn)軌道是封閉曲線，恒星在天球上視差位移的路線也是封閉曲線

33、，其具體形狀則因恒星的黃緯而不同。路線也是封閉曲線，其具體形狀則因恒星的黃緯而不同。周年視差橢圓周年視差橢圓 太陽太陽上觀測(cè)的恒星在天球上的位置，作為上觀測(cè)的恒星在天球上的位置，作為平均位置，地球上觀測(cè)到的恒星實(shí)際位置與之平均位置，地球上觀測(cè)到的恒星實(shí)際位置與之有偏離，該偏離的最大值叫有偏離，該偏離的最大值叫恒星周年視差恒星周年視差； 當(dāng)日地連線垂直星地連線時(shí)，視差位移達(dá)最當(dāng)日地連線垂直星地連線時(shí)，視差位移達(dá)最大值（每年二次），其值大值（每年二次），其值為為恒星周年視差恒星周年視差；恒星周年視差當(dāng)?shù)厍蜍壍腊霃酱巩?dāng)?shù)厍蜍壍腊霃酱怪庇谛堑剡B線時(shí)，直于星地連線時(shí)，同一恒星同一恒星的視差位的視差位移移

34、達(dá)極大，被稱為達(dá)極大，被稱為該該恒星的周年視差恒星的周年視差。恒星年視差的大小恒星年視差的大小 aDsinaDaD因?yàn)橐驗(yàn)?弧度弧度=206265，所以，所以206265aD 如果恒星周年視差為如果恒星周年視差為1秒（秒（=1），那），那么么11DD 或 恒星距離的秒差距與其周年視差的角秒值互為倒數(shù)恒星距離的秒差距與其周年視差的角秒值互為倒數(shù)恒星愈遠(yuǎn)，其年視差愈小恒星愈遠(yuǎn)，其年視差愈小D206 265 1秒差距秒差距恒星年視差與恒星距離最先測(cè)定的恒星的周年視差最先測(cè)定的恒星的周年視差觀測(cè)者觀測(cè)者測(cè)定恒星測(cè)定恒星測(cè)定年代測(cè)定年代所得數(shù)值所得數(shù)值 現(xiàn)代測(cè)定值現(xiàn)代測(cè)定值觀測(cè)地點(diǎn)觀測(cè)地點(diǎn)白塞耳白塞耳天

35、鵝座天鵝座6118380.314 0.30 加里寧格勒加里寧格勒亨德遜亨德遜半人馬座半人馬座 1839 0.98 0.76 好望角好望角斯特魯維斯特魯維天琴座天琴座 1839 0.261 0.124 塔爾多塔爾多恒星周年視差為0.76請(qǐng)計(jì)算星地距離D=1/ =1/0.76(秒差距) = 1/0.76206265a =271401Au 光行差光行差在同一瞬間，運(yùn)動(dòng)中的觀測(cè)者所觀測(cè)在同一瞬間，運(yùn)動(dòng)中的觀測(cè)者所觀測(cè)到的天體的視方向同靜止的觀測(cè)者所觀測(cè)到的天體的視方向同靜止的觀測(cè)者所觀測(cè)到的天體的真方向之差，稱為到的天體的真方向之差，稱為光行差光行差。S-vcAOvS天體天體的光線沿著的光線沿著SO方

36、向以光速方向以光速c射向觀測(cè)者，由于地球以速度射向觀測(cè)者，由于地球以速度v向向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則天體點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則天體S相對(duì)于觀測(cè)者應(yīng)有相反方向相對(duì)于觀測(cè)者應(yīng)有相反方向v的視運(yùn)動(dòng)。這兩種運(yùn)動(dòng)的的視運(yùn)動(dòng)。這兩種運(yùn)動(dòng)的合成，使觀測(cè)者實(shí)際觀測(cè)到的天體合成，使觀測(cè)者實(shí)際觀測(cè)到的天體S的方向?yàn)榈姆较驗(yàn)镺S，它不同于觀測(cè)者所觀，它不同于觀測(cè)者所觀測(cè)到的測(cè)到的OS方向。兩個(gè)方向之間的夾角方向。兩個(gè)方向之間的夾角 ，稱為，稱為光行差位移光行差位移。 地球的軌道速度：地球的軌道速度： = 30 km/s星光光速：星光光速： V = 300 000 km/s 則：則：tan = 30/300 000 = 0.0001 =

37、20.47 這個(gè)角度為這個(gè)角度為光行差常數(shù)光行差常數(shù)光行差橢圓光行差橢圓在在南北黃極南北黃極，光行差軌，光行差軌道是半徑為道是半徑為20 的橢圓的橢圓 (與與地球軌道形狀地球軌道形狀相同相同)。在在黃道黃道上，變成長(zhǎng)度為上，變成長(zhǎng)度為20 2的一段直線。的一段直線。在在其他黃緯其他黃緯，光行差軌，光行差軌道都是半長(zhǎng)軸為道都是半長(zhǎng)軸為20 的橢的橢圓：愈近黃極，橢圓扁圓：愈近黃極，橢圓扁率愈小；愈近黃道，橢率愈??；愈近黃道，橢圓扁率愈大。圓扁率愈大。年視差和光行差比較 黃緯愈高，年視差橢圓與光行差橢圓的的扁率愈?。?恒星年視差沿軌道半徑方向偏離其平均位置； 恒星光行差則沿軌道切線方向偏離其真位置

38、。年視差（左）和光行差（右）的比較年視差（左）和光行差（右）的比較恒星年視差位置的偏離方向，二者有恒星年視差位置的偏離方向，二者有9090 之差。之差。二、地球公轉(zhuǎn)的后果1、恒星周年視差2、太陽周年運(yùn)動(dòng)3、行星的視運(yùn)動(dòng)2、太陽周年運(yùn)動(dòng)太陽周年運(yùn)動(dòng)是恒星周年視差的特例太陽周年運(yùn)動(dòng)是恒星周年視差的特例，太陽周年運(yùn)動(dòng)的方向、周期、速度、，太陽周年運(yùn)動(dòng)的方向、周期、速度、軌道等都反映了地球的公轉(zhuǎn)。軌道等都反映了地球的公轉(zhuǎn)。二十四氣與黃道十二宮二十四氣二十四氣十二宮十二宮二十四氣黃黃 道道 十十 二二 宮宮宮名宮名黃經(jīng)度黃經(jīng)度太陽進(jìn)入日期（約）太陽進(jìn)入日期（約） 節(jié)氣節(jié)氣備注備注白羊?qū)m白羊?qū)m0303月月

39、21日日春分春分白羊?qū)m第一點(diǎn)白羊?qū)m第一點(diǎn)金牛宮金牛宮30604月月20日日谷雨谷雨雙子宮雙子宮60905月月21日日小滿小滿巨蟹宮巨蟹宮901206月月22日日夏至夏至巨蟹宮第一點(diǎn)巨蟹宮第一點(diǎn)獅子宮獅子宮1201507月月23日日大暑大暑室女宮室女宮1501808月月23日日處暑處暑天秤宮天秤宮1802109月月23日日秋分秋分天秤宮第一點(diǎn)天秤宮第一點(diǎn)天蝎宮天蝎宮21024010月月23日日霜降霜降人馬宮人馬宮24027011月月22日日小雪小雪摩羯宮摩羯宮27030012月月22日日冬至冬至摩羯宮第一點(diǎn)摩羯宮第一點(diǎn)寶瓶宮寶瓶宮3003301月月20日日大寒大寒雙魚宮雙魚宮33002月月19日日雨水雨水二十四氣與十二宮3、行星的視運(yùn)動(dòng) 行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng) 行星相對(duì)于恒星的視運(yùn)動(dòng)行星相對(duì)于恒星的視運(yùn)動(dòng) 行星相對(duì)于月球的會(huì)合運(yùn)動(dòng)行星相對(duì)于月球的會(huì)合運(yùn)動(dòng) 行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)地內(nèi)行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)地內(nèi)行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng) 對(duì)對(duì)地內(nèi)行星地內(nèi)行星來說，當(dāng)它的黃來說，當(dāng)它的黃經(jīng)和太陽黃經(jīng)相等時(shí)，稱它為經(jīng)和太陽黃經(jīng)相等時(shí)，稱它為合日合日，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱合合。比太陽遠(yuǎn)的那。比太陽遠(yuǎn)的那個(gè)合日是個(gè)合日是上