第三節(jié)地球的運(yùn)動

第三節(jié)地球的運(yùn)動第1頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一日心說的提出波蘭天文學(xué)家哥白尼(1473-1543年)，總結(jié)分析了前人學(xué)說及其觀測資料，在1505年提出日心說的理論，并用了大半生時間去驗證修改和補(bǔ)充日心說說的理論?！谒牡茏永滋峥ㄋ沟膮f(xié)助下，于其臨終前（1543年）公開發(fā)表了日心說巨著——《天體運(yùn)行論》。哥白尼在他的著作中明確指出：地球是運(yùn)動的，它只是一顆既有自轉(zhuǎn)運(yùn)動而又環(huán)繞太陽作公轉(zhuǎn)運(yùn)動的普通行星。第2頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一天球研究天體的位置和運(yùn)動而引進(jìn)的一個假想圓球。根據(jù)所選取的天球中心不同，有日心天球、地心天球等。各個天體同地球上的觀測者的距離都不相同。天體和觀察者間的距離與觀測者隨地球在空間移動的距離相比要大得多，所以看上去天體似乎都離我們一樣遠(yuǎn)，仿佛散布在以觀測者為中心的一個圓球的球面上。實際上我們看到的是天體在這個巨大的圓球的球面上的投影位置，這個圓球就稱為天球。第3頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一觀測者所能直接辨別的只是天體的方向。在球面上處理點(diǎn)和弧段的關(guān)系，比在空間處理視線方向間的角度要簡便得多,在天文學(xué)的一些應(yīng)用中,都用天體投影在天球上的點(diǎn)和點(diǎn)之間的大圓弧段來表示它們之間的位置關(guān)系。天球的半徑是任意選定的，可以當(dāng)作數(shù)學(xué)上的無窮大。為了定量地表示和研究天體投影在天球上的位置和運(yùn)動，需要在天球上建立參考坐標(biāo)系，并主要應(yīng)用球面三角學(xué)計算點(diǎn)位的關(guān)系。第4頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(一)地球自轉(zhuǎn)的證明

天球的周日運(yùn)動是有目共睹的，地心說認(rèn)為這是真運(yùn)動，而日心說則認(rèn)為這是視運(yùn)動——地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動在天球上的反映。

到底真是“天旋”

還是真的“地轉(zhuǎn)”？哥白尼在他的《天體運(yùn)行論》中未能提出地球自轉(zhuǎn)的直接證據(jù)。在其逝世后的300多年中，無數(shù)學(xué)者前赴后繼地為地球自轉(zhuǎn)尋找證據(jù)。其中最有說服力、最直觀的證據(jù)，是傅科擺的偏轉(zhuǎn)。

一、地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動第5頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一1、1851年，法國物理學(xué)家傅科在巴黎保泰安教堂，用一個特殊的單擺讓在場的觀眾親眼看到地球在自轉(zhuǎn)，從而巧妙地證明了地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。后人為了紀(jì)念他，把這種特殊的單擺叫做“傅科擺”。第6頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一2、傅科擺的特殊結(jié)構(gòu)，都是為了使擺動平面不受地球自轉(zhuǎn)牽連，以及盡可能延長擺動維持時間而設(shè)定的：A、傅科擺須有一個密度大的有足夠重量的金屬擺錘（傅科當(dāng)年用了一個28kg金屬錘），以增大慣性并可儲備足夠的擺動機(jī)械能B、傅科擺還須有一個盡可能長的擺臂（傅科當(dāng)年用了一根67m長的鋼絲懸掛擺錘），使擺周期延長——降低擺錘運(yùn)動速度，以減小其在空氣中運(yùn)動的阻力；第7頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一C、傅科擺結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵一環(huán)是鋼絲末端的特殊懸掛裝置——萬向節(jié)，正是這個萬向節(jié)使得擺動平面能夠超然于地球自轉(zhuǎn)。這樣有了一個能擺脫地球自轉(zhuǎn)牽連，并能長時間作慣性擺動的傅科擺，人們就可以耐心地觀察地球極為緩慢的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。萬向節(jié)和傅科擺第8頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第9頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一D、當(dāng)傅科擺起擺若干時間后，在北半球人們會發(fā)現(xiàn)擺動平面發(fā)生順時針方向偏轉(zhuǎn)，而在南半球擺動平面則發(fā)生逆時針方向偏轉(zhuǎn)。第10頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第11頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一E、傅科擺的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解釋：假設(shè)當(dāng)傅科擺起擺時，擺動平面與南北方向(或東西方向)重合。經(jīng)過若干時間后，由于地球的自轉(zhuǎn)，導(dǎo)致該地的南北方向線(或東西方向線)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但因擺錘運(yùn)動的慣性和擺動平面不受地球自轉(zhuǎn)的牽連，故南北方向線(或東西方向線)相對擺面發(fā)生了偏離。第12頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一F、擺動平面的偏轉(zhuǎn)角速度ω是與緯度的正弦成正比的，即：ω＝15osinφ/h第13頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一證明：設(shè)傅科擺在A地起擺時，擺動平面與A地經(jīng)線的切線(AC)重合，經(jīng)若干時間(t)后，因地球自轉(zhuǎn)，傅科擺隨地球自轉(zhuǎn)到達(dá)空間B點(diǎn)，這時原經(jīng)線的切線(AC)方向在空間的指向也發(fā)生了變化，即變?yōu)锽C方向(與AC方向的夾角為θ)。但因擺動平面不受地球自轉(zhuǎn)牽連及其保持運(yùn)動慣性之故，其空間方向保持不變，即BC’方向(與AC方向平行)。這樣，擺動平面BC’就與B點(diǎn)經(jīng)線的切線方向產(chǎn)生了偏角(θ)，于是：第14頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一θ角用弧度表示有：θ＝AB弧/AC時角t用弧度表示有：t＝AB弧/AO則擺面偏轉(zhuǎn)的角速度ω應(yīng)為：ω=θ/t=

（AB弧/AC）/

（AB弧/AO）=

AO/AC=sinφ若將θ化為角度，t化為時間，則有：ω＝（θ×360o/2π）/（t×24h/2π）＝sinφ（15o/h）即：ω＝15osinφ/h

ω>0時，表示擺面順時針偏轉(zhuǎn)；ω<0時，表示擺面逆時針偏轉(zhuǎn)；緯度φ的取值為北正南負(fù)。第15頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一從式中可知：①當(dāng)φ＝土90o時，ω＝土15o/h，即在極點(diǎn)擺面偏轉(zhuǎn)角速度最大；②當(dāng)φ＝0o，ω＝0，即在赤道擺面無偏轉(zhuǎn)；③北半球φ>0，ω>0，擺面順時針偏轉(zhuǎn)；南半球φ<0，ω<0，擺面逆時針偏轉(zhuǎn)。第16頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一1．地球自轉(zhuǎn)的方向

（1）地球的東西方向是以地球的自轉(zhuǎn)方向來確定的，因此正確認(rèn)識地球的自轉(zhuǎn)方向是十分必要的。

（2）地球的自轉(zhuǎn)方向，可以通過右手法則認(rèn)記：設(shè)想右手握住地軸，大拇指豎直指向北極星，四手指的方向則代表地球的自轉(zhuǎn)方向。

（3）事實上，無論是地球上的東西方向或是天球上的東西方向都是從地球的自轉(zhuǎn)方向引伸出來的：人們把順地球自轉(zhuǎn)的方向定義為——自西向東方向，把逆地球自轉(zhuǎn)的方向定義為——自東向西方向。

(二)地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律第17頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一（4）由于天球的視運(yùn)動方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相反，因此日月星辰周日視運(yùn)動的方向為自東向西方向。（5）通過右手法則我們不難判定：在北極上空看地球自轉(zhuǎn)，是逆時針方向的；而在南極上空看地球自轉(zhuǎn)，則是順時針方向的。顯然與傅科擺的偏轉(zhuǎn)方向是恰恰相反的，這是由于選擇不同的參照系以及運(yùn)動的相對性原理所致。第18頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一2．地球自轉(zhuǎn)的周期地球的自轉(zhuǎn)周期統(tǒng)稱為1日。然而，考察地球的自轉(zhuǎn)周期時，在天球上選擇不同的參考點(diǎn)，就有不同的自轉(zhuǎn)周期，它們分別是：恒星日、太陽日和太陰日。（1）恒星日恒星日是以天球上的某恒星（或春分點(diǎn)）作參考點(diǎn)。恒星日是指：某地經(jīng)線連續(xù)兩次通過同一恒星（或春分點(diǎn)）與地心連線的時間間隔。時間為23h56m4s，這是地球自轉(zhuǎn)的真正周期，也就是地球恰好自轉(zhuǎn)360o所用的時間。如果把地球自轉(zhuǎn)速度極為微小的變化忽略的話，恒星日是常量。第19頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

太陽日是以太陽的視圓面中心作參考點(diǎn)。太陽日是指：日地中心連線連續(xù)兩次與某地經(jīng)線相交的時間間隔。太陽日的平均日長為24h，是地球晝夜更替的周期。太陽日之所以比恒星日平均長3m56s，是由于地球的公轉(zhuǎn)使日地連線向東偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的。當(dāng)A地完成360o自轉(zhuǎn)（一個恒星日）后，日地連線已經(jīng)東偏一個角度，待A地經(jīng)線再度趕上日地連線與之相交時，地球平均多轉(zhuǎn)59’。也就是說一個太陽日，地球平均自轉(zhuǎn)360o59’。（2）太陽日第20頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

因地球公轉(zhuǎn)的角速度是不均勻的，故太陽日不是常量。

1月初，地球在近日點(diǎn)，公轉(zhuǎn)角速度大（每日公轉(zhuǎn)61’），太陽日較長，為24h十8s（地球自轉(zhuǎn)361o0l‘）；

7月初，地球在遠(yuǎn)日點(diǎn)，公轉(zhuǎn)角速度?。咳展D(zhuǎn)57’），太陽日較短，為24h-8s

（地球自轉(zhuǎn)360o57'）。第21頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一（3）太陰日以月球中心作參考點(diǎn)測定的地球自轉(zhuǎn)周期，叫太陰日。太明日是指：月地中心連線連續(xù)兩次通過某地經(jīng)線的時間間隔。太陰日平均值為24h50m，這是潮汐日變化的理論周期。太陰日長于恒星日，是由于月球繞地球公轉(zhuǎn)使月地連線東偏所致。一個太陰日，地球平均自轉(zhuǎn)373o38'，比恒星日多轉(zhuǎn)13o38'。同樣，因月球軌道為橢圓，其公轉(zhuǎn)角速度也是不均勻的，故太陰日為變量。第22頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一（1）地球自轉(zhuǎn)的角速度地球自轉(zhuǎn)可視為剛體自轉(zhuǎn)，在無外力作用的情況下，剛體的自轉(zhuǎn)必為定軸等角速度自轉(zhuǎn)。由此可知：地球自轉(zhuǎn)的角速度是均勻的，既不隨緯度而變化，又不隨高度而變化，是全球一致的。地球自轉(zhuǎn)的角速度(ω⊕)可以用地球自轉(zhuǎn)一周實際轉(zhuǎn)過的角度與其對應(yīng)的周期之比導(dǎo)出，即：

ω⊕＝360o／恒星日＝360o59'／太陽日＝15o.041／h

或：ω⊕＝2π／恒星日＝2π／86164s＝7.2921235×10-5rad／s

在精度要求不高時，為了方便記憶，角速度約為ω⊕=15o／h3．地球自轉(zhuǎn)的速度第24頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一地球自轉(zhuǎn)的線速度，是隨緯度和高度的變化而不同的。這是由于各地點(diǎn)緯度、高度不同，其繞地軸旋轉(zhuǎn)的半徑不同所致。假設(shè)地球為正球體，A地的緯度為φ，海拔為h，該地繞地軸旋轉(zhuǎn)的半徑為r，有：

r＝(R十h)cosφ則A地自轉(zhuǎn)的線速度為：Vφ＝2πr/T(T為恒星日)即：Vφ＝2π(R+h)cosφ/T因為ω⊕＝2π/T所以Vφ=ω⊕(R+h)cosφ

從公式可知，緯度越低，自轉(zhuǎn)線速度越大。在赤道海平面上的自轉(zhuǎn)線速度已超過音速，達(dá)到465m／s。

順地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射人造衛(wèi)星，可以大大減少發(fā)射能量，降低發(fā)射成本。（2）地球自轉(zhuǎn)的線速度第25頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第26頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一（三）地球自轉(zhuǎn)的地理效應(yīng)

1．天球的周日運(yùn)動（1）天球的周日運(yùn)動是地球自轉(zhuǎn)的反映。人們把天球上的日月星辰自東向西的系統(tǒng)性視運(yùn)動叫做天球的周日運(yùn)動?！疤煨敝皇羌傧螅瑢嵸|(zhì)就是“地轉(zhuǎn)”，而現(xiàn)象與本質(zhì)卻有很好的對應(yīng)關(guān)系。第27頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第28頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一1)天球周日運(yùn)動的轉(zhuǎn)軸(天軸)——是地軸的無限延長：天軸與天球的兩交點(diǎn)——北天極(P)與南天極(P')是地球兩極在天上的投影。2)天球周日運(yùn)動的方向——是地球自轉(zhuǎn)方向的反映：正是由于地球自西向東的自轉(zhuǎn)，才導(dǎo)致天球相對地球發(fā)生自東向西的周日視運(yùn)動。3)天球周日運(yùn)動的周期——是地球自轉(zhuǎn)周期的反映：恒星周日運(yùn)動的周期就是恒星日——它是地球自轉(zhuǎn)的真正周期；太陽周日運(yùn)動的周期就是太陽日——地球晝夜更替的周期。恒星周日運(yùn)動的角速度的大小，反映了地球自轉(zhuǎn)角速度的大小(方向不同)，地球自轉(zhuǎn)角速度的變化，是通過精密測量恒星周日運(yùn)動的角速度的天文手段確認(rèn)的。第29頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(2)不同緯度的天體的周日運(yùn)動1）我們觀察天體出沒升降的狀況都是相對于當(dāng)?shù)氐牡仄矫娑缘摹Ｈ藗儼训仄矫鏌o限擴(kuò)大與天球相交的大圓，稱為地平圈。[提問]為什么在不同緯度我們看到天體周日運(yùn)動的狀況就不同?因為天體周日視運(yùn)動的軌跡(即周日圈)與地平圈的相對關(guān)系，就是我們觀察到天體周日運(yùn)動的狀況。周日圈總是平行于天赤道(即地球赤道平面無限擴(kuò)大與天球相交的大圓)，在不同緯度，地平圈與天赤道的交角不同，所以看到天體周日運(yùn)動的狀況就不同。第30頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一2）在極點(diǎn)，地平圈與天赤道重合，天軸與地平圈垂直。天體的周日圈與地平圈(天赤道)平行，處在地平圈以上的天體，永不下落，稱為恒顯星；在地平圈之下的天體，永不可見，稱為恒隱星。在赤道上，天軸與地平圈重合，周日圈垂直于地平圈。天體從東方垂直升起向西方垂直落下，全部星體都有出沒現(xiàn)象稱為出沒星。在其他緯度地區(qū)天軸及周日圈均與地平圈斜交。僅有兩個周日圈與地平圈相切，其中—個在地平圈之上，另一個在地平圈之下，在這兩個周日圈以內(nèi)的(即球冠上的)星體，分別為恒顯星和恒隱星；在這兩個周日圈之間的(即球臺上的)星體均為出沒星。第32頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

2、晝夜的交替（1）概念：地球是不透明的，在太陽的照射下，向著太陽的半球，處于白晝狀態(tài)，稱晝半球；背著太陽的半球，處于黑夜?fàn)顟B(tài)，稱夜半球。晝半球和夜半球的分界線稱為晨昏線。（2）原因：由于地球不停地自西向東旋轉(zhuǎn)，使得晝夜半球和晨昏線也不斷自東向西移動，這樣就形成了晝夜的交替。（3）意義：有了晝夜的更替，使太陽可以均勻加熱地球，創(chuàng)造了較好的生存環(huán)境，也使地球上的一切生命活動和各種物理化學(xué)過程，都具有明顯的晝夜變化。第33頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第34頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一地球自西向東運(yùn)動，晨昏線自東向西移動。第35頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一3、地球坐標(biāo)的確定地球表面地理坐標(biāo)的確定，是以地球自轉(zhuǎn)特性為依據(jù)的。在地球表面自轉(zhuǎn)線速度最大的各點(diǎn)連成的大圓就是赤道，而線速度為零的兩點(diǎn)則是地球的南、北極點(diǎn)；在地球內(nèi)部自轉(zhuǎn)線速度為零的各點(diǎn)連成的直線就是地軸。兩極和赤道構(gòu)成了地理坐標(biāo)的基本點(diǎn)和基本圈。在此基礎(chǔ)上，就可以確定地表的經(jīng)緯線，從而建立地理坐標(biāo)系統(tǒng)。第36頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(1)經(jīng)緯線與地球上的方向通過地球南北兩極(N，S)的大圓，叫經(jīng)圈；被極點(diǎn)分割的經(jīng)圈半圓，叫經(jīng)線，又稱子午線。其中通過英國格林尼治天文臺舊址的經(jīng)線叫本初子午線,它是經(jīng)度的起算平面。所謂緯線就是與地軸垂直的平面與地球相交的圓。所有緯線均與赤道平行。經(jīng)線是地球上的南北方向線——沿經(jīng)線指向北極(N)為正北方向，指向南極(S)為正南方向。南北方向是有限方向：北極點(diǎn)是北向的終極點(diǎn)，于是站在北極點(diǎn)上面向任何方向均為南方；南極點(diǎn)是南向的終極點(diǎn)，在此處面向任何方向均為北方。第37頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一緯線是地球上的東西方向線——沿緯線順地球自轉(zhuǎn)方向為正東方向，逆地球自轉(zhuǎn)方向則為正西方向，東西方向是無限方向。但為了避免混亂，在同一緯線上的兩點(diǎn)相對的東西方向是以劣弧來確定的。即A點(diǎn)位于B點(diǎn)的東方，B點(diǎn)則為于A點(diǎn)的西方。第38頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第39頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第40頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第41頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(2)地理坐標(biāo)的經(jīng)緯度地球上的所有經(jīng)緯線都是垂直正交的，于是地表上的任意點(diǎn)都可以由兩條正交的經(jīng)緯線確定，而這兩條經(jīng)緯線的經(jīng)緯度就是交點(diǎn)的經(jīng)緯度。經(jīng)度是指某地的經(jīng)線平面與本初子午面的夾角。經(jīng)度是以本初子午面作起算平面的，向東量度0o-180o為東經(jīng)，向西量度0o-180o為西經(jīng)，經(jīng)度的記號為λ。國際通用的經(jīng)度表示方法是用E代表東經(jīng)，用W代表西經(jīng)。如東經(jīng)120o35’，記作：120o35’E。東西經(jīng)180o是同一條經(jīng)線，它與本初子午線共一個經(jīng)圈，但習(xí)慣上不以該經(jīng)圈劃分東西半球。為了照顧歐洲和非洲大陸的完整性，地圖上是以20oW與160oE這兩條經(jīng)線劃分東西半球的。第42頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一緯度是指過某地的鉛垂線與赤道平面的夾角。如果在精度要求不高的情況下，把地球當(dāng)作正球體，某地的緯度就是該地的球半徑與赤道面的夾角。赤道面是緯度的起算平面，自該面向北量度0o-90o為北緯，向南量度0o-90o為南緯，緯度的記號為φ。國際通用的緯度表示方法是：用N表示北緯，用S表示南緯，如北緯23o30’記作：23o30’N。第44頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一1)常用的距離單位海里(nmile)——人們將地球上1角分大圓弧的長度定義為1nmile，即地球上每度大圓弧為60nmile。船在海上航行的速度以“節(jié)”表示，1節(jié)=1nmile／h。公里（Km）——法國人把地球上大圓弧周長的四萬分之一定義為1km，中國人使用的華里則為公里長度的二分之一。每度大圓弧之長=40000km/360o＝111.11km/l。因1o大圓弧=60nmile=111.11km，故1nmile=1.85km，或1km=0.54nmile。(3)地球上的距離第45頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一2)地球上兩點(diǎn)距離公式地球面上兩點(diǎn)之間的距離以大圓弧為最短。如果已知A地的地理坐標(biāo)為(φA，λA)，B地的坐標(biāo)為(φB，λB)，則兩地距離(AB大圓弧的度數(shù))可用以下公式求得：cosAB大圓?。絪inφAsinφB+cosφAcosφBcos(λB-λA)式中：φ北緯取正，南緯取負(fù)；λ東經(jīng)取正，西經(jīng)取負(fù)。第46頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一（1）地球自轉(zhuǎn)，還導(dǎo)致地球上作任意方向水平運(yùn)動的物體，都會與其運(yùn)動的最初方向發(fā)生偏離。若以運(yùn)動物體前進(jìn)方向為準(zhǔn)，北半球水平運(yùn)動物體偏向右方，南半球偏向左方。（2）造成地表水平運(yùn)動物體方向偏轉(zhuǎn)的原因，是由于物體都具有慣性，力圖保持自己的速率和方向。如上所述，地球上的水平方向，都是以經(jīng)線和緯線為準(zhǔn)的，經(jīng)線的方向就是南北方向，緯線的方向就是東西方向。但是由于地球自轉(zhuǎn)，作為南北和東西方向標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)線和緯線，都隨地球自轉(zhuǎn)而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。于是，真正保持不變方向的物體的水平運(yùn)動，如果用地球上的方向來表示，倒是相對地發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

4．水平運(yùn)動物體的偏轉(zhuǎn)第47頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一（3）地球自轉(zhuǎn)的方向是自西向東，在北半球看起來是逆時針方向，即自右向左轉(zhuǎn)動；在南半球看起來是順時針方向，即自左向右轉(zhuǎn)動。因此，北半球的經(jīng)線和緯線都在向左偏轉(zhuǎn)；以至那里的水平運(yùn)動方向相對地發(fā)生向右偏轉(zhuǎn)；南半球的經(jīng)線和緯線都在向右偏轉(zhuǎn)，以致那里的水平方向相對地發(fā)生向左偏轉(zhuǎn)。第48頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一（4）法國數(shù)學(xué)家科里奧利（1792-1843）研究確認(rèn)，在地球表面運(yùn)動的物體也要受到一種慣性力的作用。后人將之稱為科里奧利力，簡稱科氏力。地表水平運(yùn)動物體的方向偏轉(zhuǎn)，是受科氏力水平分力作用的結(jié)果，這個水平分力叫做地轉(zhuǎn)偏向力(A)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

A=2mvωsinφ式中:m為物體的質(zhì)量;v為物體的運(yùn)動速度；ω為地球自轉(zhuǎn)的角速度；φ為運(yùn)動物體所在的緯度。地轉(zhuǎn)偏向力的存在，對許多自然地理現(xiàn)象產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。第49頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第50頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(一)地球公轉(zhuǎn)的證明

1543年哥白尼在《天體運(yùn)行論》中，并沒有為地球的公轉(zhuǎn)提出直接的證據(jù)。此后天文學(xué)家在1837年用恒星的視差位移，雄辯地證明了地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動。(1)恒星的視差位移現(xiàn)象是指在地球上觀察近距離的恒星時，由于地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動導(dǎo)致該恒星相對天球背景發(fā)生視位移的現(xiàn)象。地球在半年的空間位移(AB)雖然十分巨大(近3億km)，但相比之下，恒星的距離更為遙遠(yuǎn)(最近的比鄰星其距離為地球軌道半徑的27萬倍)，因此恒星的視差位移是極為微小的，難以觀察的。二、地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動第51頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一是指地球軌道半徑(a)對于某恒星的最大張角叫該恒星的周年視差(即圖中的Л角)。在直角三角形MSA中：sinЛ＝α/D式中D為星地距離，由于Л角很小，可用Л角的弧度值代表其正弦值，有：

Л=α/D（弧度）因為：1弧度＝206265"，將Л角的單位由弧度化為角秒得：Л"=206265α/D天文學(xué)上把206265α定義為一種長度單位，稱作秒差距(PC)，1秒差距＝3.26光年。即：206265α＝1秒差距(PC)＝3.26光年，故上式可寫為：

D=1/Л"(PC)＝3.26/Л"(光年)從公式可知：如果恒星的距離用秒差距表示，恰好等于該恒星周年視差角秒值的倒數(shù)。1837年德國天文學(xué)家貝塞爾率先測出天鵝座61的周年視差值為0.3”(實為0.29")，次年12月便向世人宣布了他的測量結(jié)果，從而證實了地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動。(2)恒星的周年視差第53頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(二)地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律

1、地球公轉(zhuǎn)的軌道

受地心說均輪偏心圓理論的影響，哥白尼認(rèn)為五大行星與地球，都是沿著各自的偏心圓軌道自西向東繞日公轉(zhuǎn)的。后來，開普勒發(fā)現(xiàn)火星的實測位置與偏心圓軌道的理論位置有8’的誤差，反復(fù)研究才認(rèn)定行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形的，而太陽則位于橢圓的其中一個焦點(diǎn)上。地球自西向東繞日公轉(zhuǎn)的橢圓軌道參數(shù)為：半長軸(a)——149597870km；半短軸(b)——14576980km；半焦距(c)———2500000km；偏心率(e)=c/a＝0.0167114；扁率(f)＝(a-b)/a＝0.00014。第54頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一日地平均距離為1.496億km，在近日點(diǎn)(1月初)上，日地距為1.471億km，在遠(yuǎn)日點(diǎn)(7月初)上，日地距為1.521億km。受太陽系其他行星引力攝動的影響，近日點(diǎn)(或遠(yuǎn)日點(diǎn))每年東移11"，因此地球過近日點(diǎn)(或遠(yuǎn)日點(diǎn))的日期，每57.47年推遲1天。地球的軌道平面與其赤道平面交角為：23°26’21”.448(歷元2000年)，此角反映在天球上，即為黃道面與天赤道面交角，簡稱黃赤交角。第55頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

2．地球公轉(zhuǎn)的周期地球繞日公轉(zhuǎn)的周期統(tǒng)稱為年。在天球上選擇不同的參考點(diǎn)就有不同的年：如恒星年、回歸年、食年等。它們對應(yīng)的參考點(diǎn)分別為：恒星、春分點(diǎn)、黃白交點(diǎn)。下面以日心天球討論地球公轉(zhuǎn)的周期。(l)恒星年恒星年是指地心連續(xù)兩次通過黃道同一恒星的時間間隔，年長為365.2564日。由于恒星參考點(diǎn)是天球上的固定點(diǎn)，因此恒星年是地球公轉(zhuǎn)的真正周期，地心在黃道上恰好轉(zhuǎn)過360°。第56頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(2)地軸進(jìn)動與回歸年回歸年是指地心連續(xù)兩次通過春分點(diǎn)的時間間隔，年長為365.2422日?；貧w年之所以比恒星年短(它們之差古人稱為歲差)，是因為春分點(diǎn)每年沿黃道西退50.29"，使地球兩次與春分點(diǎn)會合實際只公轉(zhuǎn)了359°59'9.71"?；貧w年是季節(jié)更替的周期。春分點(diǎn)西移是地軸進(jìn)動的后果之一。地軸進(jìn)動是指地軸自東向西繞黃軸作緩慢圓錐回轉(zhuǎn)運(yùn)動的現(xiàn)象(周期為25800年)。第57頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一地球與所有的回旋體一樣，在無外加力矩作用的情況下，其動量矩(L)是守桓的，即動量短的大小不變、指向(沿轉(zhuǎn)鈾方向滿足右手螺旋法則)不變。但有外力矩(M)作用的情況下，回旋體的動量矩就不守恒，即外力短矢量的轉(zhuǎn)鈾方向的分量，將導(dǎo)致回旋體動量矩大小改變(旋轉(zhuǎn)加速或減速)；外力矩矢量與轉(zhuǎn)軸垂直的分量(簡稱垂直分量)，則導(dǎo)致回旋體動量矩方向的改變，使回旋體轉(zhuǎn)軸發(fā)生進(jìn)動，而外力矩垂直分量的指向則為轉(zhuǎn)軸進(jìn)動的方向(在判定轉(zhuǎn)軸進(jìn)動方向時，必須將外力矩垂直分量平移到動量矩矢量的箭首)。第58頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第59頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一由于黃赤交角(或白赤交角)的存在，日(月)對赤道隆起帶的差異吸引，導(dǎo)致對地球產(chǎn)生一個垂直地軸的外加力矩M，其方向垂直于紙面指向讀者，用?表示。在M的作用下，致使地球動量矩L的指向繞黃軸發(fā)生自東向西的旋進(jìn)現(xiàn)象。地軸指向自東向西地改變，必然引起赤道平面的傾向發(fā)生自東向西的變化，進(jìn)而導(dǎo)致黃赤交點(diǎn)——春分點(diǎn)的西移。地軸進(jìn)動的另一個直接后果就是北極星的變遷，而天極與春分點(diǎn)的改變，則導(dǎo)致恒星赤經(jīng)、赤緯的變化。第60頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(3)黃白交點(diǎn)西退與食年月球軌道平面無限擴(kuò)大與天球相交的大圓叫白道。白道與黃道的平均交角為5°09’，黃道與白道的交點(diǎn)叫黃白交點(diǎn)。地球連續(xù)兩次通過同一個黃白交點(diǎn)的時間間隔叫食年(年長為346.6200日)。食年比恒星年短18.6364日，是由于太陽對地、月的差異吸引產(chǎn)生的外加力矩，導(dǎo)致地月系的動量矩的指向發(fā)生自東向西進(jìn)動，致使黃白交點(diǎn)每年西退19.344°所致。第61頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

3．地球公轉(zhuǎn)的速度地日系統(tǒng)在無外力作用的情況下是一個保守系統(tǒng)。因此，地球在橢圓軌道繞日公轉(zhuǎn)時，是滿足機(jī)械能守恒定律。當(dāng)日地距離增大時，地球克服太陽引力做功——消耗地球動能，增加系統(tǒng)位能；當(dāng)日地距離減小時，太陽引力對地球做功——增加地球動能，消耗系統(tǒng)位能。于是地球在近日點(diǎn)時公轉(zhuǎn)線速度最大(30.3km/s)，角速度最大(61'10"/日)；地球在遠(yuǎn)日點(diǎn)時公轉(zhuǎn)線速度最小(29.3km/s)，角速度最小(57'10"/日)。地球公轉(zhuǎn)的平均線速度為29.78km/s，平均角速度為0.99°/日，亦即約59'/日；只有地球向徑單位時間掃過的面積速度始終不變。第62頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(四)地球公轉(zhuǎn)的地理效應(yīng)1．太陽的周年視運(yùn)動古人根據(jù)黃道上夜半中星(在黃道上與太陽成180°的恒星)自西向東的周年變化(M1→M2→M3)，推測太陽在黃道上的位置(S1→S2→S3)是自西向東移動的，并且大致日行一度。事實上，太陽的周年視運(yùn)動是地球公轉(zhuǎn)在天球上的反映：第63頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第64頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(1)太陽周年視運(yùn)動的軌跡(黃道)。是地球軌道在日心天球上的投影，黃赤交角也正是地球軌道面與其赤道面夾角在天球上的反映。(2)太陽在黃道上的不同位置。是地球在軌道上不同位置的反映，太陽視圓面最小時，表明地球恰她于遠(yuǎn)日點(diǎn)上；反之，則位于近日點(diǎn)上。(3)太陽周年視運(yùn)動的方向(S1→S2→S3)。是地球公轉(zhuǎn)方向(E1→E2→E3)在天球上的反映，二者均為自西向東。第65頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(4)太陽周年視運(yùn)動的角速度。

是地球公轉(zhuǎn)角速度在天球上的反映。在近日點(diǎn)附近，地球公轉(zhuǎn)角速度大，太陽周年視運(yùn)動的角速度也大；反之，在遠(yuǎn)日點(diǎn)附近，二者角速度則變小。地球公轉(zhuǎn)的角速度，可以通過每天測定太陽的黃經(jīng)差導(dǎo)出(精確值，須用中星儀測定夜半中星的黃經(jīng)差導(dǎo)出)。(5)太陽周年視運(yùn)動的周期。是地球公轉(zhuǎn)周期在天球上的反映。在地心天球上，日心連續(xù)兩次通過黃道上的同一恒星或春分點(diǎn)或同一個黃白交點(diǎn)的時間間隔，所對應(yīng)地球的公轉(zhuǎn)周期分別是：恒星年、回歸年和食年。第66頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一太陽的周年視運(yùn)動

太陽的周年視運(yùn)動的軌跡(黃道)第67頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一太陽的周年視運(yùn)動太陽在黃道上的不同位置第68頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一太陽的周年視運(yùn)動太陽的周年視運(yùn)動的方向第69頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一太陽的周年視運(yùn)動太陽的周年視運(yùn)動的角速度第70頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一太陽的周年視運(yùn)動太陽的周年視運(yùn)動的周期恒星年、回歸年、食年第71頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一2．四季的變化(1)太陽回歸運(yùn)動與四季形成。由于黃赤交角的存在，太陽在天球上自西向東沿黃道的周年視運(yùn)動，必然導(dǎo)致太陽在南、北半天球(δ＝±23°26')之間，以回歸年為周期作往返運(yùn)動；與天球上太陽的南北運(yùn)動相對應(yīng)的則是：地球上太陽直射點(diǎn)在回歸線之間(φ=±23°26')的南北往返運(yùn)動；人們把這兩種南北向的往返運(yùn)動，統(tǒng)稱太陽的回歸運(yùn)動。第72頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一太陽的回歸運(yùn)動是形成地球四季交替員根本的原因。本章所討論的四季性質(zhì)純屬天文四季。天文四季的形成，主要是由于地球上太陽直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動，進(jìn)而引起太陽高度以及晝夜長短兩大天文因素的周年變化所導(dǎo)致的。第73頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(2)正午太陽高度的周年變化。正午太陽高度表達(dá)式——定量說明太陽高度的緯度變化與季節(jié)變化。正午太陽高度(h)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為h=90°-(φ-δ。)(此式半球范圍適用)為使上式在全球全年都適用，則有：h＝90°-[φ-δ。]使用此式時應(yīng)注意：φ，δ。的取值均為北正南負(fù)。當(dāng)h>0時，表示太陽在地平之上；當(dāng)h<0時，表示太陽在地平之下(實為極夜現(xiàn)象)。第74頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一從公式可以推知正午太陽高度的緯度變化及季節(jié)變化有如下規(guī)律：1)

無論任何季節(jié)，在緯度φ等于太陽赤緯δ。處的正午太陽高度h為最大值(90°)，自該緯度向兩極方向降低。2)

在半球范圍內(nèi)同一時刻，任意兩地正午太陽高度之差等于這兩地的緯度之差。這一點(diǎn)，利用半球適用的正午太陽高度公式是很容易證明的：在A地，正午太陽高度為：hA=90°-(φA-δ。)(2.1)在B地，正午太陽高度為：hB＝90°-(φB-δ。)(2.2)

兩式相減得：hA-hB=φB-φA

第75頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第76頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一3)任意地點(diǎn)正午太陽高度的年平均值等于該地緯度的余角。即：h平均＝90-φ4)

在[φ]≥23°26'的地方，正午太陽高度的年變化呈單峰型，極大極小值分別出現(xiàn)在二至日(北半球夏至最大，冬至最??；南半球反之)。5)

在南北回歸線之間，正午太陽高度的年變化呈雙峰型。有兩個極大值h＝90°，兩個極小值：主極小值h＝66°34'-[φ]，次極小值h＝66°34'+[φ]。第77頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(3)晝夜長短的周年變化。晝夜長短的變化是產(chǎn)生季節(jié)變化的重要因素之一。晨昏線：是指晝夜半球的分界線。如果不考慮大氣的折射作用，把陽光當(dāng)作平行光的話，理想的晨昏線是一個大圓；而實際上陽光不是平行光，再加上大氣的折射作用，這樣實際的晨昏線是一個往夜半球平移了大約100km的小圓。晝弧和夜?。簳円归L短是由晝弧、夜弧的長短決定的。在地球上所謂的晝弧是指處在晝半球的緯線弧段，夜弧則是處在夜半球的緯線弧段(圖2.45)。然而，在天球上(圖2.46)所謂的晝弧是指太陽的周日圈在地平上的弧段(ABC弧段)，夜弧則為太陽的周日圈在地平下的弧段(CDA弧段)。第78頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第79頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

利用球面三角的余弦定理，不難導(dǎo)出晝長表達(dá)式為：cost＝-tgφtgδ。上式中，t為半晝長，2t才是晝長。當(dāng)：(-tgφtgδ。)＞1時為極夜現(xiàn)象。當(dāng)：(-tgφtgδ。)≤-1時為極晝現(xiàn)象。從晝長表達(dá)式可推知，晝夜長短的緯度變化和季節(jié)變化有如下規(guī)律：1)當(dāng)太陽的赤緯δ。為正值時(春分→秋分)，越北晝越長，越南晝越短(圖2.45)；當(dāng)太陽的赤緯δ。為負(fù)值時(秋分→春分)，越南晝越長，越北晝越短。2)

春秋二分，全球晝夜平分，無緯度變化(因為此時δ。=0→cost=0，有t＝90°，即：2t＝180°＝12h，故全球晝夜平分)；冬夏二至，晝夜長短達(dá)到極值：夏至日，北半球晝最長，南半球晝最短；冬至日，南半球晝最長，北半球晝短。第80頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

2)

春秋二分，全球晝夜平分，無緯度變化(因為此時δ。=0→cost=0，有t＝90°，即：2t＝180°＝12h，故全球晝夜平分)；冬夏二至，晝夜長短達(dá)到極值：夏至日，北半球晝最長，南半球晝最短；冬至日，南半球晝最長，北半球晝員短。3)

赤道上，終年晝夜平分，無季節(jié)變化。這是因為赤道與晨分線均為大圓，無論它們交角如何變化，始終都是相互平分的(從公式推亦然：因φ＝0°→cost=0，有2t=180°＝12h，故終年晝夜平分)。4)

無論何時，極晝極夜總是出現(xiàn)在φ＝±（90°-|δ|）的緯線圈之內(nèi)。從圖2.45我們不難發(fā)現(xiàn)，這兩個圈劃分極晝極夜范圍的緯線圈，恰好就是與展昏線相切的兩個緯線圈：一南一北，一個處在極晝，另一個必為極夜。第81頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一5)

晝長的年較差(一年中某地最長的白天與最短的白天的差值)，隨著[φ]的增大而增大。6)任意緯度的晝長年平均值均為12h。第82頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(4)四季的劃分我國天文四季與西方的的差異：A、我國a、天文四季是以四立為季節(jié)的起點(diǎn)，以二分二至為季節(jié)的中點(diǎn)。因而，夏季是一年中白晝最長、正午太陽高度最大的季節(jié)；冬季是一年中白晝最短、正午太陽高度最小的季節(jié)；春秋二季的晝長與正午太陽高度均介乎于冬夏兩季之間。b、我國四季的天文特征甚為顯著。B、西方天文四季的劃分，更強(qiáng)調(diào)與氣候四季的對應(yīng)，以二分二至為季節(jié)的起點(diǎn)，四立為季節(jié)的中點(diǎn)。第83頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第84頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一3．五帶的劃分(1)五帶的含義、性質(zhì)與意義。太陽回歸運(yùn)動是地球五帶形成的最根本原因。天文五帶——是以太陽回歸運(yùn)動這一天文現(xiàn)象反映在地球上的回歸線(太陽宜射點(diǎn)南北移動的緯度極限)與極圈(極晝極夜現(xiàn)象的緯度極限)作為劃分界限的，是整然劃一的。天文五帶的地學(xué)意義：它是所有自然地理要素緯度分帶的基本因素。第85頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

(2)五帶的劃分與特征A、南北回歸線之間，有直射陽光，此處為熱帶；B、南、北極圈之內(nèi)，有極晝極夜現(xiàn)象，分別為南、北寒帶；C、南、北半球的極圈與回歸線之間，既無直射陽光又無極晝極夜現(xiàn)象，分別為南、北溫帶。第86頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第87頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一三、時間與歷法(一)時

間1、時間概述(1)時間含義。時間是有時刻和時段兩重含義的。時刻——是指無限流逝時間中的某一瞬間，就像時間尺度上的刻度與標(biāo)記，用以確定事件發(fā)生的先后，如：年號、月號、日號、時、分、秒等。時段——是指任意兩時刻之間的間隔，用以衡量事件經(jīng)歷的長短，如：年數(shù)、月數(shù)、日數(shù)、時數(shù)、分?jǐn)?shù)、秒數(shù)等。第88頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(2)量時原則。時間是通過物質(zhì)的運(yùn)動形式來計量表達(dá)。但在選擇不同的物質(zhì)運(yùn)動形式，表達(dá)或計量時間的過程中，必須遵守的原則：被時間計量所考察的物質(zhì)運(yùn)動具有周期性、穩(wěn)定性和可測性——量時原則的“三性”。地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動、月球公轉(zhuǎn)運(yùn)動和地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動都符合量時原則的“三性”，分別以它們運(yùn)動周期來計量時間，便產(chǎn)生了“年-月-日”的基本單位。然而，就同一種周期性運(yùn)動，選擇不同的量時天體(參考點(diǎn))，其周期時值也不同，于是便產(chǎn)生了不同的時間計量系統(tǒng)。下面就分別討論恒星時、真太陽時、平太陽時三種時間計量系統(tǒng)。

第89頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

2、恒星時（s）恒星時——以春分點(diǎn)作為量時天體計量的時間。恒星日——春分點(diǎn)連續(xù)兩次上中天的時間間隔。一個恒星日分成24個恒星小時，一個恒星小時等于60個恒星分，一個恒星分等于60個恒星秒。恒星時以春分點(diǎn)上中天作零時起算，即恒星時等于春分點(diǎn)的時角。有：s＝tγ由于春分點(diǎn)在天球上無標(biāo)志，所以春分點(diǎn)的時角是通過測定恒星的時角得出的(圖2.48)。設(shè)有任意恒星M，其赤經(jīng)為αM，在恒星時為s的瞬間，它的時角為tM。，根據(jù)恒星時的定義得：S=tγ=aM+tM

式中aM可在天文年歷中查得，tM可實測。當(dāng)恒星M上中天時，tM=0，則有S=aM?？梢?，任何瞬間的恒星時，在數(shù)值上等于該瞬間上中天的恒星的赤經(jīng)。事實上，天文臺就是用中星儀來測定恒星時的。

第90頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一第91頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一3、真太陽時(m☉)真太陽——在天文學(xué)上，以太陽的視圓面中心表示。真太陽時（簡稱視時）——以真太陽作為量時天體所計量的時間。真太陽日——真太陽連續(xù)兩次上中天的時間間隔。一個真太陽日分成24個真太陽小時，一個真太陽小時等于60個真太陽分，一個真太陽分等于60個真太陽秒。第92頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一真太陽時是以真太陽上中天為零時，這樣，真太陽的時角(t☉)就是真太陽時(m☉)，即m☉=t☉。但在日常生活中，習(xí)慣的起算點(diǎn)是子夜，于是1925年以后，就以真太陽下中天為零時。因此有：m☉=t☉±12h(當(dāng)t☉<12h取正號，t☉>12h取負(fù)號)對真太陽時的測定，由于恒星時S＝α☉＋t☉，于是有t☉＝S-α☉，代入上式得m☉=(S-α☉)±12h式中，恒星時S可用中星儀測定，太陽的赤經(jīng)α☉可在天文年歷中查得，當(dāng)(S-α☉)>12h取負(fù)號，(S-α☉)<12h取正號。由于黃赤交角的存在以及地球公轉(zhuǎn)角速度不均勻，造成真太陽日不等長，故真太陽時盡管與人類活動密切相關(guān)，但不宜作為計量時間的單位。第93頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一4、平太陽時(m)與真太陽時系統(tǒng)不同的平太陽時系統(tǒng)是一個時間流逝均勻的系統(tǒng)。為了消除真太陽日不等長的影響，人為地引入一個假想的平太陽。平太陽——是指以真太陽的平均角速度，在天赤道上自西向東運(yùn)行的假想的參考點(diǎn)。平太陽時（簡稱平時）——以平太陽作為量時天體所計量的時間。平太陽日——平太陽連續(xù)兩次上中天的時間間隔。1個平太陽日分成60個平太陽小時，1個平太陽小時等于60個平太陽分，1個平太陽分等于60個平太陽秒。日常生活中的鐘表，就是以此為單位。第94頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一1925年以后，平時是以平太陽下中天作零時起算。平太陽是假設(shè)的無法直接測定，要求得平時，必須了解時差。時差——是指真太陽時與平太陽時之差，用η表示。即η=m☉—m或m=m☉-η因為m☉＝(S-α☉)±12h，代入上式得：m=(S-α☉)±12h-η式中α☉，η可查天文年歷取得，恒星時S可實測。

第95頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一5、地方時和區(qū)時

(1)地方時與地方經(jīng)度1)地方時的概念地方時——以本地子午面作起算平面，根據(jù)任意量時天體所確定的時間。如量時天體分別為春分點(diǎn)、真太陽、平太陽所測量的地方時分別為地方恒星時、地方視時、地方平時。

2)地方時與地方經(jīng)度的關(guān)系在同一計時系統(tǒng)內(nèi)，任意兩地同一瞬間測得的地方時之差，在數(shù)值上等于這兩地的地方經(jīng)度差。即：SA-SB=(λA-λB)×1恒星小時/15°m☉A-m☉B(tài)=(λA-λB)×1真太陽小時/15°mA-mA=(λA-λB)×1平太陽小時/15°

第96頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

(2)時區(qū)與區(qū)時1)時區(qū)的含義與劃分時區(qū)——是指使用同一種時間制度的區(qū)域。A、理論上全球共分24個時區(qū)，以東經(jīng)7.5°和西經(jīng)7.5°之間定為0時區(qū)，然后依次向東向西每15°劃分一個時區(qū)。分別為東1區(qū)、東2區(qū)、東3區(qū)……東12區(qū)和西1區(qū)、西2區(qū)、西3區(qū)……西12區(qū)。B、由于東12區(qū)和西12區(qū)各跨7.5°合作一區(qū)，稱為東西12區(qū)，并以180°經(jīng)線為中央經(jīng)線。1884年起國際規(guī)定180°經(jīng)線為國際日期變更線(起止線)，簡稱日界線。C、東12區(qū)與西12區(qū)時效相同，但日期卻相差一天。凡自東向西跨日界線，日期加一天，反之則減一天。為了避免某些國家領(lǐng)土被日界線分割，日界線有幾處調(diào)整，成為一條不規(guī)則的折線（從海里走，補(bǔ)圖2-37、2-38）。第97頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

2)區(qū)時的含義：理論上各時區(qū)均以本區(qū)中央經(jīng)線的地方平時，作為區(qū)內(nèi)共同使用的標(biāo)準(zhǔn)時，亦稱該區(qū)區(qū)時。事實上，使用同一種時間制度的現(xiàn)實時區(qū)，總是受政區(qū)界線約束的，而現(xiàn)實時區(qū)使用的標(biāo)準(zhǔn)時由法律規(guī)定，稱為法定時。如北京時間是東8區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(120°E的地方平時)，是全國統(tǒng)一使用的法定時。第98頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一國際日期變更線第99頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

時區(qū)和國際日期變更線第100頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一3)理論區(qū)時換算

設(shè)：A地的區(qū)時為TA，時區(qū)序數(shù)為NA；B地的區(qū)時為TB，時區(qū)序數(shù)為NB則有：

TA-TB＝(NA-NB)時使用公式時應(yīng)注意：①時區(qū)序數(shù)東時區(qū)取正，西時區(qū)取負(fù)；②時間用24小時制式，并有明確的從屬日期(否則會出現(xiàn)不符合實際的解)，③使用此式進(jìn)行區(qū)時換算與日界線無關(guān)。

第101頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

6．時間計量的發(fā)展(1)世界時(UT)世界時——1928年國際天文聯(lián)合會決定將零時區(qū)的區(qū)時(本初子午線的地方平時，即格林尼治時間)。顯然世界時是以“地球自轉(zhuǎn)鐘”所計量的地方平太陽時。

(2)原子時(IAT)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些原子(如氫、銣、銫等)在恒溫的條件下，其電子在不同能級軌道躍遷時所吸收或發(fā)射的電磁波的頻率是極其穩(wěn)定的(如銫原子的電磁震蕩頻率為9192631770周/秒，大約3萬年才誤差1秒)。原于時——利用原于穩(wěn)定的電磁震蕩周期所計量的時間系統(tǒng)。原于鐘是一個與“地球自轉(zhuǎn)鐘”毫無關(guān)聯(lián)的守時系統(tǒng)。

第102頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(3)協(xié)調(diào)世界時(UTC)由于地球自轉(zhuǎn)的不均勻性，勢必導(dǎo)致世界時與原子時計時系統(tǒng)產(chǎn)生時刻差，因此便產(chǎn)生了協(xié)調(diào)世界時。“地球自轉(zhuǎn)鐘”是無法隨意撥動的，可撥動的只有原子鐘。為了不失原子鐘的精確穩(wěn)定，又能使之盡量與地球自轉(zhuǎn)同步，科學(xué)家的具體辦法是：A、規(guī)定1958年1月1日0時的瞬間原子時的起點(diǎn)與世界時重合；60年代采用每年修正原子秒長的辦法使協(xié)調(diào)世界時與世界時的時刻差值保持在0.1秒之內(nèi)。這就意味著協(xié)調(diào)世界時沒有固定的秒長，因此遭到物理學(xué)家和計量學(xué)家的堅決反對。B、1972年起改用新的協(xié)調(diào)辦法：協(xié)調(diào)世界時采用精確穩(wěn)定原于秒長，與原子時的差值為完整的秒數(shù)(秒以下的小數(shù)始終與原于時相同)，協(xié)調(diào)世界時與世界時的差值始終保持在±0.9秒之內(nèi)。當(dāng)超出這一限度時，協(xié)調(diào)世界時便自動跳秒(閏秒)，以適應(yīng)地球自轉(zhuǎn)速度的變化。第103頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(二)歷

法

1、歷法概述歷法——根據(jù)日、月的運(yùn)行規(guī)律安排年歷的法則?，F(xiàn)今仍然使用的歷法種類主要有：①太陰歷：依據(jù)月相變化周期制定的歷法，簡稱陰歷或回歷。這種歷法，歷月的日序與月相對應(yīng)，但歷年的月序卻與季節(jié)毫不相干。在游牧民族的穆斯林國家或地區(qū)陰歷仍然使用。②太陽歷：依據(jù)太陽回歸周期編制的歷法，簡稱陽歷或公歷。這種歷法，歷年的月序卻與季節(jié)相對應(yīng)，但歷月的日序與月相卻相毫不相干，是國際通用歷法。③陰陽歷：是既依據(jù)月相周期，又協(xié)調(diào)太陽回歸周期所制定的歷法，又稱農(nóng)歷、舊歷或夏歷，這是源遠(yuǎn)流長的由中國人獨(dú)創(chuàng)的歷法。無論什么歷法，都必須遵循一個共同的編歷原則：力求在盡可能短的協(xié)調(diào)周期(編歷的循環(huán)周期)內(nèi)，使歷年、歷月的平均日數(shù)，與日、月運(yùn)動周期的精確日數(shù)相等或盡量接近。

第104頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一

2、陰歷

(1)歷月。陰歷是人類歷史上最早出現(xiàn)的歷法之一。安排歷月的天文依據(jù)——是朔望月29.5306日，因其介于29與30之間，故小月取29日，大月取30日；陰歷編制的協(xié)調(diào)周期——為360個朔望月(即30個太陰年)，在協(xié)調(diào)周期內(nèi)應(yīng)安排的大月總數(shù)為191個(360×0.5306)，小月總數(shù)為169個(360-191)；大小月的安排——每年月序逢單大月，逢雙小月；歷月的平均值為(191×30+169×29)/360=29.53055日，與朔望月周期十分接近。

第105頁，共114頁，2023年，2月20日，星期一(2)歷年。陰歷年安排月數(shù)的天文依據(jù)——是回歸年與朔望月的比值12.3，取整后一個太陰年定為12個朔望月。太陰年的精確日數(shù)=12×29.5306=354.367日。于是平年為354日，閏年為355日。在協(xié)調(diào)周期(30個太陰年)中閏年數(shù)為11個(30×0.367)，平年數(shù)為19個(30-11)。陰歷年的置閏：在30個太陰年的序號中：2，5，