第七讲(地球的公转)(华锐学院)

1、第七节第七节 地球的公转地球的公转一、地球公转及其证明一、地球公转及其证明 地球公转是一种环绕运动，地球公转是一种环绕运动，在北极看起来，地球在北极看起来，地球公转呈逆时针方向公转呈逆时针方向。这样的旋转方向被叫做向东。所。这样的旋转方向被叫做向东。所以，人们习惯上就说以，人们习惯上就说地球向东公转地球向东公转。 严格地说，地球公转所环绕的不是太阳中心，而严格地说，地球公转所环绕的不是太阳中心，而是太阳和地球的是太阳和地球的共同质量中心共同质量中心。换句话说，地球公转。换句话说，地球公转并不是地球单方面的运动，而是地球和太阳同时环绕并不是地球单方面的运动，而是地球和太阳同时环绕它们的共同质心运

2、动。如果不计其它行星的存在和作它们的共同质心运动。如果不计其它行星的存在和作用，那么，用，那么，地球和太阳始终处于它们共同质心的相反地球和太阳始终处于它们共同质心的相反两侧两侧：当地球在共同质心的这一侧转过一定的角度，：当地球在共同质心的这一侧转过一定的角度，太阳便在另一侧转过同样的角度；地球环绕共同质心太阳便在另一侧转过同样的角度；地球环绕共同质心一周，太阳也环绕它转动一周。二者方向相同，周期一周，太阳也环绕它转动一周。二者方向相同，周期相等。当然，由于其它行星（特别是木星）的存在和相等。当然，由于其它行星（特别是木星）的存在和作用，太阳所环绕的不是日地的共同质心，而是作用，太阳所环绕的不是

3、日地的共同质心，而是太阳太阳系的共同质心系的共同质心。 太阳和地球的质量非常悬殊，因此，它们的共同太阳和地球的质量非常悬殊，因此，它们的共同质心，十分接近太阳中心。具体地说，太阳质量是地质心，十分接近太阳中心。具体地说，太阳质量是地球质量的球质量的333 400倍，日地共同质心与太阳中心之间倍，日地共同质心与太阳中心之间的距离，仅值日地距离的的距离，仅值日地距离的l/333 400，即约，即约450km。这。这对于具有对于具有70万万km半径的太阳来说，是微乎其微的。半径的太阳来说，是微乎其微的。因此，把地球公转当作地球单纯地绕太阳运动，还是因此，把地球公转当作地球单纯地绕太阳运动，还是十分接

4、近事实的。十分接近事实的。 地球公转有多方面的物理证据，它们从不同侧面地球公转有多方面的物理证据，它们从不同侧面证明了地球的公转。证明了地球的公转。 恒星的周年视差恒星的周年视差是地球在是地球在轨道上的位移轨道上的位移对于对于恒恒星视位置星视位置的影响；的影响； 恒星的光行差恒星的光行差是地球的是地球的轨道速度轨道速度对于对于光行方向光行方向的影响；的影响； 多普勒效应多普勒效应是地球的是地球的轨道速度轨道速度对于对于星光频率星光频率的的影响。影响。（一）恒星的周年视差（一）恒星的周年视差 视差：视差：从不同地点观测同一目标，这个目标就会从不同地点观测同一目标，这个目标就会有不同的方向，即在它

5、的背景上有不同的位置。有不同的方向，即在它的背景上有不同的位置。不同不同方向之间的夹角称为视差方向之间的夹角称为视差。 视差位移：视差位移：这种这种由于观测者的位移，而使目标方由于观测者的位移，而使目标方向发生改变的现象，叫做视差位移向发生改变的现象，叫做视差位移。 恒恒星星的的视视差差位位移移 由于地球在轨道上的位移而引起由于地球在轨道上的位移而引起的恒星的视位置在天球上改变的现象的恒星的视位置在天球上改变的现象 地球绕太阳公转，在空间走过一个直径为地球绕太阳公转，在空间走过一个直径为3亿亿km的圆形轨道。这样巨大的位移，势必引起恒星相对于的圆形轨道。这样巨大的位移，势必引起恒星相对于无限遥

6、远的天球背景的视差位移。地球公转以一年为无限遥远的天球背景的视差位移。地球公转以一年为周期，恒星的视差位移也以一年为周期，并且被称为周期，恒星的视差位移也以一年为周期，并且被称为周年视差周年视差。 地球公转轨道是封闭曲线，恒星在天球上视差位地球公转轨道是封闭曲线，恒星在天球上视差位移的路线也是封闭曲线，其具体形状则因恒星的黄纬移的路线也是封闭曲线，其具体形状则因恒星的黄纬而不同。而不同。 在南北黄极在南北黄极，恒星周年恒星周年视差位移的路线与地球轨视差位移的路线与地球轨道相同（近似圆形）；道相同（近似圆形）； 在黄道上，在黄道上，则成为一段则成为一段直线。直线。 在其它黄纬，在其它黄纬，恒星周

7、年恒星周年视差路线都是椭圆，并被视差路线都是椭圆，并被称为周年视差椭圆：愈近称为周年视差椭圆：愈近黄极，椭圆的扁率愈小；黄极，椭圆的扁率愈小；愈近黄道，扁率愈大。愈近黄道，扁率愈大。 为了说明恒星周年视差的大小，为了说明恒星周年视差的大小，人们把在太阳上人们把在太阳上观测的恒星在天球上的位置，作为它的平均位置。观测的恒星在天球上的位置，作为它的平均位置。从从地球上观测到的恒星的实际位置，同这个平均位置比地球上观测到的恒星的实际位置，同这个平均位置比较起来，总存在一定的偏离。较起来，总存在一定的偏离。偏离的大小，则因地球偏离的大小，则因地球的轨道位置而不同。的轨道位置而不同。当日地连线（即地球轨

8、道半径）当日地连线（即地球轨道半径）同星地连线相垂直时（这种情况每年有二次），同一同星地连线相垂直时（这种情况每年有二次），同一恒星的视差位移达到极大值恒星的视差位移达到极大值。这个极大值被称为该恒这个极大值被称为该恒星的星的周年视差周年视差，或简称，或简称年视差年视差。周年视差：周年视差：地球的轨道半径对恒星的最大张角。地球的轨道半径对恒星的最大张角。 周年视差周年视差视差位移大小视差位移大小 恒星年视差既是天球上的一段弧（视差椭圆的恒星年视差既是天球上的一段弧（视差椭圆的半长轴），也是地球轨道半径对于恒星所张的一个角。半长轴），也是地球轨道半径对于恒星所张的一个角。这个角是太阳、地球和恒星

9、所构成的直角三角形的最这个角是太阳、地球和恒星所构成的直角三角形的最小的一个内角。在这里，恒星距离小的一个内角。在这里，恒星距离D（即日星连线）（即日星连线）是这个角的斜边，地球轨道半径是这个角的斜边，地球轨道半径是它的对边。后者是它的对边。后者对前者的比值，就是恒星周年视差（对前者的比值，就是恒星周年视差（）的正弦，即）的正弦，即 sin=aD 由于日地平均距离由于日地平均距离是不变的，因此，恒星是不变的，因此，恒星年视差的大小，决定于年视差的大小，决定于恒星的距离：恒星愈远，恒星的距离：恒星愈远，其年视差便愈小。故恒其年视差便愈小。故恒星年视差的测定，也就星年视差的测定，也就成为测定恒星距

10、离的基成为测定恒星距离的基本手段。本手段。 由于由于 很小，正弦可以用弧度来表示，即很小，正弦可以用弧度来表示，即sin = ，于，于是有：是有： =a/D 1弧度弧度=360/2 =57.3=3 438 =206 265 。因此，上式中。因此，上式中 用角秒来表示，并记作用角秒来表示，并记作 时，则，时，则， =206 265a/D 若恒星的年视差为若恒星的年视差为1秒（秒（ =1），那么），那么D=206 265a，该恒星的距离被称为该恒星的距离被称为1秒差距（秒差距（P.C）。 1秒差距秒差距=205 265个天文单位，因此若用秒差距来表示个天文单位，因此若用秒差距来表示D的单位，则有：

11、的单位，则有： =1/D或或D=1/ 即即恒星距离的秒差距数与其周年视差的角秒值互为倒恒星距离的秒差距数与其周年视差的角秒值互为倒数。数。 即恒星距离的秒差距数与其即恒星距离的秒差距数与其周年视差的角秒值互为倒数。恒周年视差的角秒值互为倒数。恒星的周年视差一经测定，便立刻星的周年视差一经测定，便立刻得出其距离的秒差距数。这样，得出其距离的秒差距数。这样，天文工作者不必作复杂的计算，天文工作者不必作复杂的计算，便能把所测得的视差值，直接换便能把所测得的视差值，直接换算为距离。所以，秒差距是用来算为距离。所以，秒差距是用来表示恒星距离的最方便的单位。表示恒星距离的最方便的单位。在专业天文工作中，它

12、比光年应在专业天文工作中，它比光年应用得更广泛。用得更广泛。关于恒星周年视差的测定关于恒星周年视差的测定 哥白尼哥白尼 恒星没有这种现象（周年视差），说明它们的距恒星没有这种现象（周年视差），说明它们的距离太大，以至地球轨道同它们相比可以忽略不计，从而离太大，以至地球轨道同它们相比可以忽略不计，从而不能看到这种现象。不能看到这种现象。 开普勒开普勒 现在实验没有成功，不要紧，我相信将来一定能现在实验没有成功，不要紧，我相信将来一定能够成功。或早或晚，或许是明天，或许是百年之后，天够成功。或早或晚，或许是明天，或许是百年之后，天文学家总有一天会找出地球绕太阳运动的证据来。文学家总有一天会找出地球

13、绕太阳运动的证据来。白塞耳（白塞耳（1784-1846），德国著名的天文），德国著名的天文学家和数学家，学家和数学家，1837年，白塞尔发现天鹅年，白塞尔发现天鹅座座61正在非常缓慢地改变位置，第二年，正在非常缓慢地改变位置，第二年，他宣布这颗星的视差是他宣布这颗星的视差是0.31弧秒，这是世弧秒，这是世界上最早测定的恒星视差之一。界上最早测定的恒星视差之一。 最先测定的恒星的周年视差最先测定的恒星的周年视差观测者观测者测定恒星测定恒星测定年代测定年代 测定数值测定数值 现代测定值现代测定值白塞耳（德）白塞耳（德）天鹅座6118380.3140.30亨德逊（英）亨德逊（英）南门二18390.9

14、80.76斯特鲁维（俄）斯特鲁维（俄）织女星18390.2610.124（1）恒星周年视差越小，说明恒星距离越远；）恒星周年视差越小，说明恒星距离越远；（2）恒星越近黄极，年视差椭圆越圆，反之越扁。）恒星越近黄极，年视差椭圆越圆，反之越扁。到黄道上，表示为一条直线；到黄道上，表示为一条直线；（3）秒差距被用来表示恒星距离，）秒差距被用来表示恒星距离，1秒差距秒差距=206265天文单位天文单位=3.26光年光年=3.091013千米；千米； 归纳总结：（二）光行差（二）光行差 光行差：光行差：在同一瞬间，运动中的观测者所观测到的在同一瞬间，运动中的观测者所观测到的天体的视方向同静止的观测者所观

15、测到的天体的真方天体的视方向同静止的观测者所观测到的天体的真方向之差，称为光行差。向之差，称为光行差。 光行差是地球轨道速度对于光速的影响。地球沿轨光行差是地球轨道速度对于光速的影响。地球沿轨道运动，使它与恒星发生相对运动。地球向某一恒星道运动，使它与恒星发生相对运动。地球向某一恒星接近，在相互关系上，也可以看作该恒星向地球接近。接近，在相互关系上，也可以看作该恒星向地球接近。 在地球上的观测者看来，来自恒星的光线，既以在地球上的观测者看来，来自恒星的光线，既以每秒每秒300 000km的速率投向地球，同时，又以每秒的速率投向地球，同时，又以每秒 30km的速率作平行于轨道面的运动。这样，地球

16、上所的速率作平行于轨道面的运动。这样，地球上所看到的星光的视方向，实际上是这两种运动的合成方看到的星光的视方向，实际上是这两种运动的合成方向，因而不同于星光的真方向。向，因而不同于星光的真方向。视方向视方向与与真方向真方向之间之间存在着一定的偏离，这就是恒星的存在着一定的偏离，这就是恒星的光行差位移光行差位移。 CV-VV合S1S2光行差常数：tg VC0.0001 光行差位移：由于地由于地球轨道速度对星光方球轨道速度对星光方向的影响，使恒星的向的影响，使恒星的视方向和真方向之间视方向和真方向之间存在一定偏差的现象。存在一定偏差的现象。光行差位移光行差位移 20.47与恒星的距离无关与恒星的距

17、离无关 假定有人在雨中举伞行走，又假定这时没有风，假定有人在雨中举伞行走，又假定这时没有风，雨滴严格地沿垂直方向落下，其速度为雨滴严格地沿垂直方向落下，其速度为V；行人则以；行人则以速度速度v向前行走。这样，原来朝头顶落下的雨滴，却向前行走。这样，原来朝头顶落下的雨滴，却被行人被行人“抛置脑后抛置脑后”；而本来应当落到他前面的雨滴，；而本来应当落到他前面的雨滴，此刻正打在他的身上。于是，在行人看来，雨滴似乎此刻正打在他的身上。于是，在行人看来，雨滴似乎改变了方向，迎面斜落。这时，他必须把手中的伞稍改变了方向，迎面斜落。这时，他必须把手中的伞稍微向前倾斜，才不会使他的衣服被淋湿。显然，行人微向前

18、倾斜，才不会使他的衣服被淋湿。显然，行人跑得越快，越是应该把雨伞向前倾斜，并且很容易决跑得越快，越是应该把雨伞向前倾斜，并且很容易决定这个倾角的值：定这个倾角的值： 为了简明起见，以为了简明起见，以“雨行差雨行差”为例来说明：为例来说明：tg VC tg VC 光行差的道理酷似上例中的雨行差光行差的道理酷似上例中的雨行差 光行差的道理酷似上例中的雨行差。光行差的道理酷似上例中的雨行差。设想把设想把地球地球连同观测者代替上例中的行人，以连同观测者代替上例中的行人，以v30km/s的速度的速度沿轨道运动沿轨道运动；把把瞄准恒星的望远镜比作行人举着的伞，瞄准恒星的望远镜比作行人举着的伞，星光则代替了

19、雨滴，其速度星光则代替了雨滴，其速度 V=300 000km/s。由于地由于地球的轨道速度，使观测者不得不把望远镜的镜筒，稍球的轨道速度，使观测者不得不把望远镜的镜筒，稍微向地球公转方向倾斜一点，去接收改变了方向的星微向地球公转方向倾斜一点，去接收改变了方向的星光。光。所不同的是，后者的二种速度相差悬殊，所以，所不同的是，后者的二种速度相差悬殊，所以，星光偏离的角度很小。星光偏离的角度很小。其值同样可用上式来确定，即其值同样可用上式来确定，即 tan = 30/300 000 = 0.0001 = 20.47 由于光行差位移，恒星的视位置，用地球公转的由于光行差位移，恒星的视位置，用地球公转的

20、方向表示，总是偏向真位置的前方。地球公转不断地方向表示，总是偏向真位置的前方。地球公转不断地改变方向，恒星视位置也跟着绕转它的真位置；地球改变方向，恒星视位置也跟着绕转它的真位置；地球公转以一年为周期，恒星视位置绕转其真位置也以一公转以一年为周期，恒星视位置绕转其真位置也以一年为周期，恒星视位置的绕转路线，被叫做光行差轨年为周期，恒星视位置的绕转路线，被叫做光行差轨道，其形状则因恒星的黄纬而不同。道，其形状则因恒星的黄纬而不同。地球公转以一年为周期，地球公转以一年为周期，恒星视位置绕转其真位置恒星视位置绕转其真位置也以一年为周期，恒星视也以一年为周期，恒星视位置的绕转路线，被叫做位置的绕转路线

21、，被叫做光行差轨道，其光行差轨道，其形状则因形状则因恒星的黄纬而不同恒星的黄纬而不同。在。在南南北黄极北黄极，光行差轨道是半光行差轨道是半径为径为20 的椭圆的椭圆 （与地球（与地球轨道形状相同）轨道形状相同）。在。在黄道黄道上上，变成长度为变成长度为20 2的的一段直线一段直线。在。在其他黄纬其他黄纬，光行差轨道都是半长轴为光行差轨道都是半长轴为20的椭圆的椭圆：愈近黄极，椭愈近黄极，椭圆扁率愈小；愈近黄道，圆扁率愈小；愈近黄道，椭圆扁率愈大椭圆扁率愈大。（1）因地球公转，恒星视位置和真位置间不一致，）因地球公转，恒星视位置和真位置间不一致，表现为光行差现象。表现为光行差现象。（2）因地球公

22、转的周期性，光行差位移也有周期性，）因地球公转的周期性，光行差位移也有周期性，表现为光行差椭圆。恒星的黄纬越高，椭圆越圆，反表现为光行差椭圆。恒星的黄纬越高，椭圆越圆，反之越扁。之越扁。（3）光行差大小恒为）光行差大小恒为20（光行差常数），与恒星的（光行差常数），与恒星的距离远近无关。距离远近无关。 归纳总结：恒星恒星年视差年视差（左）和（左）和光行差光行差（右）的比较（右）的比较恒星年视差位置的偏离方向，二者有恒星年视差位置的偏离方向，二者有9090 之差。之差。（三）光行差与年视差比较（三）光行差与年视差比较 图中的图中的ABCD 表示地球的轨道位置，二图相同；表示地球的轨道位置，二图相

23、同；abcd 表示恒星在天球上相应的视位置。表示恒星在天球上相应的视位置。 黄纬愈高，年视差椭圆的偏心率愈小；黄纬愈高，年视差椭圆的偏心率愈小； 在在年视差年视差图中，恒星的视位置沿轨道半径方向，图中，恒星的视位置沿轨道半径方向，偏离其平均位置；偏离其平均位置； 而在而在光行差光行差图中，恒星的视位置沿轨道的切线方图中，恒星的视位置沿轨道的切线方向，偏离其真位置。二者的偏离方向有向，偏离其真位置。二者的偏离方向有90之差。之差。 恒星的年视差角度最大的仅有零点几个角秒，恒星的年视差角度最大的仅有零点几个角秒，比恒星周年光行差的角度要小比恒星周年光行差的角度要小27倍多；用照相方法倍多；用照相方

24、法测定的遥远恒星的周年视差只有其周年光行差角度测定的遥远恒星的周年视差只有其周年光行差角度的几千分之一。即是说，周年视差椭圆被湮没在周的几千分之一。即是说，周年视差椭圆被湮没在周年光行差椭圆中，若从周年光行差中分解出周年视年光行差椭圆中，若从周年光行差中分解出周年视差是十分困难的。这就是为什么在人们发现了光行差是十分困难的。这就是为什么在人们发现了光行差之后的一个多世纪才发现了周年视差的缘故。差之后的一个多世纪才发现了周年视差的缘故。（四）多普勒效应（四）多普勒效应多普勒效应：多普勒效应：地球轨道速度对星光频率的影响。地球轨道速度对星光频率的影响。 地球绕太阳公转，使地球与恒星发生地球绕太阳公

25、转，使地球与恒星发生相对运动相对运动：对于对于特定的时间特定的时间来说，地球向一部分恒星接近，而来说，地球向一部分恒星接近，而从另一部分恒星离开；从另一部分恒星离开；对于对于特定的恒星特定的恒星来说，地球半年向它接近，半年从来说，地球半年向它接近，半年从它离开。它离开。总之，地球公转使恒星谱线以一年为周期，交互发总之，地球公转使恒星谱线以一年为周期，交互发生生紫移紫移和和红移红移。二、地球公转的规律性二、地球公转的规律性 如果不考虑地球和太阳的其它运动，仅就日地如果不考虑地球和太阳的其它运动，仅就日地间的相对关系而言，地球绕太阳（确切地说是日地间的相对关系而言，地球绕太阳（确切地说是日地共同质

26、心）公转所经过的路线，是一种封闭曲线，共同质心）公转所经过的路线，是一种封闭曲线，叫做叫做地球轨道地球轨道。 与日地距离相比，地球的半径是微不足道的，与日地距离相比，地球的半径是微不足道的，因此，在讨论地球轨道时，通常把地球当作一个质因此，在讨论地球轨道时，通常把地球当作一个质点。确切地说，点。确切地说，通常所说的地球轨道，实际上是指通常所说的地球轨道，实际上是指地心的公转轨道地心的公转轨道。（一）地球轨道（一）地球轨道 地球轨道是一个椭圆。它的大小有如下数据：地球轨道是一个椭圆。它的大小有如下数据： 半长轴（半长轴（a）：）：149 600 000km； 半短轴（半短轴（b）：）：149 5

27、80 000km； 半焦距（半焦距（c）：）：2 500 000km； 周长（周长（l）：）：940 000 000km； 偏心率偏心率（e= ）：0.016； 扁扁 率率 （f ）： 298.257。 近日点近日点（月初通过）（月初通过）147 100 000km； 远日点远日点（月初通过）（月初通过）152 100 000km； 中距点中距点（地球轨道短轴的两端，地球（地球轨道短轴的两端，地球4月初和月初和10月初过中距点）月初过中距点） 近日点每年东旋近日点每年东旋11远日点远日点近日点近日点太阳在轨道中的位置：太阳在轨道中的位置：两焦点之一两焦点之一近日点在轨道上不固定，东旋近日点在轨

28、道上不固定，东旋11/年年近日点的东旋近日点的东旋赤道面赤道面黄道面黄道面2326 KP（二）黄赤交角（二）黄赤交角地球的自转地球的自转轴与其公转轴与其公转的轨道面成的轨道面成 6634的倾的倾斜。斜。黄道与黄道与天赤道的交天赤道的交角，被称为角，被称为黄赤交角。黄赤交角。黄赤交角与地轴的倾斜黄赤交角与地轴的倾斜 黄道与天赤道的两个交点，在北半球分别称为春分黄道与天赤道的两个交点，在北半球分别称为春分点和秋分点，又称二分点。黄道上距天赤道最远的两点，点和秋分点，又称二分点。黄道上距天赤道最远的两点，即北半球的夏至点和冬至点，又称二至点。二至点距天即北半球的夏至点和冬至点，又称二至点。二至点距天

29、赤道赤道2326，称黄赤大距，是黄赤交角在地心天球上的，称黄赤大距，是黄赤交角在地心天球上的表现。表现。 黄赤交角的存在，具有重要黄赤交角的存在，具有重要的天文和地理意义：的天文和地理意义： 黄赤交角是地轴进动的成黄赤交角是地轴进动的成因之一；因之一； 黄赤交角是视太阳日长度黄赤交角是视太阳日长度周年变化的主要原因。周年变化的主要原因。 黄赤交角是地球上四季变黄赤交角是地球上四季变化和五带划分的根本原因。化和五带划分的根本原因。（三）地球公转的周期（三）地球公转的周期 恒星年：恒星年：以以恒星恒星（无明显自行）为参考点，（无明显自行）为参考点，太阳在太阳在黄道上连续两次通过同一恒星的时间间隔黄

30、道上连续两次通过同一恒星的时间间隔。 1恒星年恒星年365.2564日日 回归年：回归年：以以春分点春分点（每年西移（每年西移50 ）为参考点，为参考点，太太阳在黄道上连续两次通过春分点的时间间隔阳在黄道上连续两次通过春分点的时间间隔。 1回归年回归年365.2422日（日（地轴进动地轴进动岁差岁差）近点年：近点年：以以近日点（近日点（每年东移每年东移11 ）为参考点，为参考点，地球地球在轨道上连续两次通过近日点的时间间隔在轨道上连续两次通过近日点的时间间隔。 1近点年近点年365.2596日日交点年（食年）交点年（食年）：以以黄白交点（黄白交点（每年西移每年西移20 ）为参为参考点，考点，太

31、阳在黄道上连续两次通过同一黄白交点的时太阳在黄道上连续两次通过同一黄白交点的时间间隔间间隔。 1交点年交点年346.6200日日r1r236003600 50.29恒星年与回归年恒星年与回归年四种年的比较四种年的比较四种年的比较四种年的比较参考点参考点周期名称周期名称地球公转角度地球公转角度周期长度（日）周期长度（日）恒星恒星春分点春分点近日点近日点黄白交点黄白交点恒星年恒星年回归年回归年360365.2564359599.74360011341.6365.2422365.2596346.6200近点年近点年交点年（食年）交点年（食年） 恒星年，地球公转真正周期；回归年，季节变化周期；恒星年，

32、地球公转真正周期；回归年，季节变化周期；近点年和交点年均与日月食发生有关。近点年和交点年均与日月食发生有关。 参考点自东向西移动，对应周期缩短，如回归年、食年；参考点自东向西移动，对应周期缩短，如回归年、食年；参考点自西向东移动，对应周期加长，如近点年。参考点自西向东移动，对应周期加长，如近点年。（四）地球公转的速度（四）地球公转的速度 根据地球公转的恒星周期（恒星年），即在一个根据地球公转的恒星周期（恒星年），即在一个恒星年（恒星年（365.2564日）地球公转日）地球公转360， 9.4108km，这样，地球公转的平均角速度为每日这样，地球公转的平均角速度为每日0.99，大约是，大约是59

33、，公转的平均线速度是，公转的平均线速度是29.78km/s，即大约，即大约30km/s。 地球公转的角速度和线速度，都因季节而变化。地球公转的角速度和线速度，都因季节而变化。由于日地距离的变化，造成太阳对于地球的引力的变由于日地距离的变化，造成太阳对于地球的引力的变化：地球离太阳近时，它受太阳的引力就大，公转的化：地球离太阳近时，它受太阳的引力就大，公转的角速度和线速度都变大；地球远离太阳时，速度就变角速度和线速度都变大；地球远离太阳时，速度就变小。小。近日点近日点远日点远日点61/日日30.3 km/s 57/日日29.3 km/s 地球在近日点（地球在近日点（1月初）时公转速度快，角速度月

34、初）时公转速度快，角速度为为1110/日，线速度为日，线速度为30.3km/s；地球在远日点（；地球在远日点（7月初）时公转速度慢，角速度为月初）时公转速度慢，角速度为5710/日，线速度为日，线速度为29.3km/s。由于地球公转速度的快慢变化，就形成了。由于地球公转速度的快慢变化，就形成了自春分经夏至到秋分的半年（夏半年）的日数多于自自春分经夏至到秋分的半年（夏半年）的日数多于自秋分经冬至到春分的半年（冬半年）的日数，前者是秋分经冬至到春分的半年（冬半年）的日数，前者是186天，后者约为天，后者约为179天。天。三、地球公转的后果三、地球公转的后果（一）恒星周年视差（一）恒星周年视差（见前

35、面见前面）（二）太阳周年运动（二）太阳周年运动 太阳周年运动太阳周年运动是地球公转最明显的后果。是地球公转最明显的后果。 首先，首先，太阳周年运动的路线太阳周年运动的路线黄道，如实地反映了地球黄道，如实地反映了地球轨道平面在天空中的位置。轨道平面在天空中的位置。例如，黄道和天赤道有例如，黄道和天赤道有2326的的交角说明地球轨道平面同它的赤道面成交角说明地球轨道平面同它的赤道面成2326的交角。的交角。 其次，其次，太阳的黄道位置，真实地反映了地球的轨道位置。太阳的黄道位置，真实地反映了地球的轨道位置。例如，每年冬至（例如，每年冬至（12月月22日），太阳到达黄道上的最南点，日），太阳到达黄道

36、上的最南点，说明这时的地球位于其轨道的最北点。说明这时的地球位于其轨道的最北点。 此外，此外，太阳周年运动的方向、周期和速度，分别反映了地太阳周年运动的方向、周期和速度，分别反映了地球公转的方向、周期和（角）速度球公转的方向、周期和（角）速度：其方向向东，周期为：其方向向东，周期为1年，平均（角）速度为每日约年，平均（角）速度为每日约59。 为了表示太阳在周年运动中到达的黄道位置，我为了表示太阳在周年运动中到达的黄道位置，我国传统历法按太阳黄经，把黄道等分为国传统历法按太阳黄经，把黄道等分为24弧段，全年弧段，全年相应地分为相应地分为24时段，叫做时段，叫做二十四气二十四气。各气的弧段相等，。

37、各气的弧段相等，每气合黄经每气合黄经15；由于太阳周年运动速度的变化，每；由于太阳周年运动速度的变化，每气的时段长短不齐，平均每气为气的时段长短不齐，平均每气为15.2184日。日。 为了同样的目的，西方天文学按太阳黄经，把黄为了同样的目的，西方天文学按太阳黄经，把黄道等分为十二宫，分别以黄道上的十二个星座命名，道等分为十二宫，分别以黄道上的十二个星座命名，称黄道称黄道十二宫十二宫；每宫跨黄经；每宫跨黄经30，相当于我国的两个，相当于我国的两个节气。二十四气和十二宫的划分，都以春分点为起点。节气。二十四气和十二宫的划分，都以春分点为起点。二十四节气（歌）二十四节气（歌）春雨惊春清谷天，夏满芒夏

38、暑相连，春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连， 秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。 十二宫十二宫 在我国文献上，二十四气通常是指在我国文献上，二十四气通常是指24个交气个交气时刻时刻，与之相对应的是黄道上的与之相对应的是黄道上的24个个等分点等分点。 二十四气中，最重要的是二十四气中，最重要的是春分春分、秋分秋分和和冬至冬至、夏夏至至，合称，合称二分二至二分二至； 相应地，在黄道相应地，在黄道24点中，最重要的是点中，最重要的是春分点春分点、秋秋分点分点和和冬至点冬至点、夏至点夏至点，合称，合称二分点二分点和和二至点二至点。 二十四气和十二宫二十四气和十二宫 两千多年前

39、，由于宫与星座基本上一一对应，作两千多年前，由于宫与星座基本上一一对应，作为白羊宫第一点的春分点，自然也同时在白羊座内；为白羊宫第一点的春分点，自然也同时在白羊座内；两千多年过去了，两千多年过去了，岁差现象岁差现象使得白羊宫随着春分点向使得白羊宫随着春分点向西移去了西移去了30多度，而同名的黄道星座的位置不变。这多度，而同名的黄道星座的位置不变。这样，白羊宫就脱离了白羊座。它现在大致与白羊座西样，白羊宫就脱离了白羊座。它现在大致与白羊座西面的双鱼座对应。面的双鱼座对应。 同样的道理，原来宫与星座相对应的现象已不复同样的道理，原来宫与星座相对应的现象已不复存在，现在大体上都是宫与同名星座以西的那

40、个星座存在，现在大体上都是宫与同名星座以西的那个星座匹配，譬如金牛宫、双子宫、巨蟹宫匹配，譬如金牛宫、双子宫、巨蟹宫依次大体在依次大体在白羊座、金牛座、双子座白羊座、金牛座、双子座的位置上，以次类推。的位置上，以次类推。 （三）行星同太阳的会合运动（三）行星同太阳的会合运动 地球和行星都绕太阳公转。它们的轨道大小和周地球和行星都绕太阳公转。它们的轨道大小和周期长短各不相同。从运动着的地球上来看行星的运动，期长短各不相同。从运动着的地球上来看行星的运动，是一种复合运动，行星表现出迂回曲折、错综复杂的视是一种复合运动，行星表现出迂回曲折、错综复杂的视动。地球公转反映在天球上是太阳的周年运动。因此，

41、动。地球公转反映在天球上是太阳的周年运动。因此，行星和地球的复合运动，就表现为它们对于太阳的会合行星和地球的复合运动，就表现为它们对于太阳的会合运动。运动。 太阳和行星都沿黄道（带）运动。它们在天球上太阳和行星都沿黄道（带）运动。它们在天球上的位置，通常都用各自的黄经表示。它们之间的相对的位置，通常都用各自的黄经表示。它们之间的相对位置，就是它们的黄经差。当行星和太阳的黄经相等位置，就是它们的黄经差。当行星和太阳的黄经相等时，二者都处于地球的同一侧，就是行星同太阳会合，时，二者都处于地球的同一侧，就是行星同太阳会合，叫做叫做行星合日行星合日，或简称，或简称合合。这种情况是一切会合运动。这种情况

42、是一切会合运动所共有的，故被称为所共有的，故被称为“会合会合”运动运动。就这种运动的周。就这种运动的周期以及行星在运动中的表现，分述如下：期以及行星在运动中的表现，分述如下： 会合周期：会合周期： 行星合日是一种周期性现象。行星合日是一种周期性现象。从这一次行星合日从这一次行星合日到下一次行星合日所经历的时间到下一次行星合日所经历的时间，叫，叫行星的会合周期行星的会合周期。 会合周期的长短，取决于会合周期的长短，取决于行星公转周期行星公转周期和和地球公地球公转（或太阳周年运动）周期转（或太阳周年运动）周期。二者之间的具体关系，。二者之间的具体关系，则因则因地内行星地内行星和和地外行星地外行星而

43、不同。而不同。 PbPaa如图，设两行星（如图，设两行星（Pa、Pb）的公转周期分）的公转周期分别为别为Ta、Tb ，公转速度分别为，公转速度分别为Va、Vb ，则则 Va=2a/TaVb=2b/TbTb2Ta2=b3a3TbTa=b3a3=baba =abTbTaVaVb =baVaVb行行星星轨轨道道速速度度比比较较b由由得，得，地内地内地地地外地外根据开普勒第三定律，根据开普勒第三定律，E1P1以地内行星为例，当行星位于P1，地球位于E1时，是该行星的第一次合日。设在下一个合日，行星完成公转一周又继续运行到P2时，地球仅从E1公转到E2。地球转过的角度为， 则行星转过的角度为360+。=

44、360E360+=360PS地内地内1P1E1=S地外1E1P1=360E360+360P=会合运动周期（会合运动周期（s）E2P2设设P、E分别代表行星和地球的公转周期，分别代表行星和地球的公转周期，S代表行星的会合周期代表行星的会合周期对于地外行星，同理可求得： 两天体的公转周期相差越大，它们的会合周期越两天体的公转周期相差越大，它们的会合周期越短；反之，则越长。短；反之，则越长。 例如，火星和木星的公转周期，分别是地球公转例如，火星和木星的公转周期，分别是地球公转周期的周期的1.88倍和倍和11.86倍，火星的会合周期为倍，火星的会合周期为779.94日，日，而木星的会合周期只有而木星的

45、会合周期只有398.88日。日。 行星同太阳的相对位置的变化行星同太阳的相对位置的变化1、地内行星的会合运动、地内行星的会合运动 地内行星的轨道在地地内行星的轨道在地球轨道以内，因此，它同球轨道以内，因此，它同太阳的黄经差，被限定在太阳的黄经差，被限定在某个限度内（且某个限度内（且 90）。）。这个限度叫做大距（即最这个限度叫做大距（即最大的距角），分东大距和大的距角），分东大距和西大距。西大距。 地内行星同太阳的会合运动，它们地内行星同太阳的会合运动，它们没有没有冲日冲日；但有两次合日；但有两次合日，距离地球最近时叫下合距离地球最近时叫下合，离地球最远时叫上合离地球最远时叫上合。 金星金星的

46、大距为的大距为45-48。在地球上看来，它以这个。在地球上看来，它以这个幅度在太阳的东西两侧徘徊，幅度在太阳的东西两侧徘徊，“附日而行附日而行”。因此，。因此，金星总是以晨星或昏星的姿态出现在天空。金星总是以晨星或昏星的姿态出现在天空。当当金星位金星位于太阳西侧时，它于黎明前升起在东方，叫于太阳西侧时，它于黎明前升起在东方，叫启明星启明星。东方升起启明星，预示天将破晓。东方升起启明星，预示天将破晓。当金星位于太阳东当金星位于太阳东侧时，它便在黄昏时耀辉于西天，继日而入，叫侧时，它便在黄昏时耀辉于西天，继日而入，叫长庚长庚星星。我国最早的典籍我国最早的典籍诗经诗经就有就有“东有启明，西有东有启明

47、，西有长庚长庚”的记载。的记载。 水星水星的大距为的大距为18-28，因距角太小，被阳光掩没，因距角太小，被阳光掩没，肉眼很难观测到。肉眼很难观测到。 2、地外行星的会合运动、地外行星的会合运动 地外行星的轨道在地球地外行星的轨道在地球轨道之外，它们同太阳的黄经轨道之外，它们同太阳的黄经差可以从差可以从0-360。在一个会。在一个会合周期内，地外行星有合周期内，地外行星有一次合一次合日和一次冲日日和一次冲日：合日时离地球合日时离地球最远最远；冲日时距地球最近冲日时距地球最近。它。它们没有大距，但有们没有大距，但有二次二次方照方照（距角为距角为90），分东方照和），分东方照和西方照。西方照。西方

48、照西方照东方照东方照冲冲昏星昏星晨星晨星合西方照冲东方照地内行星地内行星地外行星地外行星行星与太阳相对位置的变化行星与太阳相对位置的变化 地内行星地内行星的公转速度大于地球，它在天球上相对于太阳来说的公转速度大于地球，它在天球上相对于太阳来说是是东行东行，地内行星有，地内行星有上、下合之分上、下合之分； 地外行星地外行星的公转速度小于地球，它在天球上相对于太阳来说的公转速度小于地球，它在天球上相对于太阳来说是是西行西行，地外行星有，地外行星有冲合之分冲合之分。 因此，地内行星和地外行星的会合运动有不同的表现：因此，地内行星和地外行星的会合运动有不同的表现：地内行星的会合运动：地内行星的会合运动

49、：上合上合东大距东大距下合下合西大距西大距上合上合。地外行星的会合运动：地外行星的会合运动：合日合日西方照西方照冲日冲日东方照东方照合日合日。 地内行星地内行星地外行星地外行星 行星相对于恒星的视行：行星相对于恒星的视行： 在会合运动中，行星在天球上还有相对于恒星的在会合运动中，行星在天球上还有相对于恒星的运动。运动。在通常情形下，行星在恒星间在通常情形下，行星在恒星间自西向东自西向东运行，运行，叫叫顺行顺行。但是，。但是，当行星在其轨道上接近地球的时候，当行星在其轨道上接近地球的时候，即即下合前后的地内行星下合前后的地内行星和和冲日前后的地外行星冲日前后的地外行星，在天，在天球上转变为球上转变为向西向西运行，叫运行，叫逆行逆行；经过短暂时间后又恢经过短暂时间后又恢复顺行。复顺