第五章 地球的运动

1、第五章第五章 地球的运动地球的运动第一节第一节 地球的自转地球的自转一、一、地球自转及其证明地球自转及其证明二、二、地球自转的规律性地球自转的规律性三、三、地球自转的后果地球自转的后果主主 要要 内内 容容一、地球一、地球自转及其证明自转及其证明1、地球、地球自转的方向自转的方向 地球不停的绕着自转轴由东向西做旋转地球不停的绕着自转轴由东向西做旋转运动，称为地球的运动，称为地球的自转运动自转运动。 自转自转的方向是的方向是自西向东自西向东，也就是从天北也就是从天北极看去，地球呈逆时针方向旋转。极看去，地球呈逆时针方向旋转。2、地球、地球自转的周期自转的周期 恒星日恒星日：同一恒星连续两次在同地

2、中天的周期，也：同一恒星连续两次在同地中天的周期，也就是恒星（或春分点）连续两次由东向西通过同一就是恒星（或春分点）连续两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，长度约为子午圈的时间间隔，长度约为23小时小时56分分4秒。秒。 太阳日太阳日：太阳连续两次在同地中天的周期，也就是：太阳连续两次在同地中天的周期，也就是太阳中心连续两次由东向西通过同一子午圈的时间太阳中心连续两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，平均长度是间隔，平均长度是24小时。小时。 太阴日太阴日：月球连续两次在同地中天所经历的时间，：月球连续两次在同地中天所经历的时间，也就是月球中心连续两次由东向西通过同一子午圈也就是月球中心连续

3、两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，平均长度是的时间间隔，平均长度是24小时小时50分。分。 在一个恒星日内，地在一个恒星日内，地球自转球自转360，在一个太，在一个太阳日内，地球公转阳日内，地球公转59 ，自转自转36059 。这。这59 的差的差值是地球公转造成的，使值是地球公转造成的，使太阳日比恒星日约长太阳日比恒星日约长4分。分。恒星日与太阳日比较恒星日与太阳日比较 在在一个恒星日内，地一个恒星日内，地球自转球自转360，在一个太阴，在一个太阴日内，月球公转日内，月球公转1338 ，地球自转地球自转37338 ，这，这1338 的差值是月球公转的差值是月球公转造成的，使太阴日比恒星造

4、成的，使太阴日比恒星日长约日长约50分。分。恒星日与太阴日比较恒星日与太阴日比较3 3、地球、地球自转的速度自转的速度角速度角速度：15/h线速度线速度： R0赤道半径，赤道半径，h海拔高度海拔高度由公式可知，由公式可知，纬度越低，距地表越高，其线速度越大。纬度越低，距地表越高，其线速度越大。就地表而论，就地表而论，h=0，则则在赤道上，在赤道上，v0=460m/s；在在纬度纬度30处，处，v30=403m/s；在在纬度纬度60上，上，v60=233m/s；在在极点上不论角速度或线速度都为极点上不论角速度或线速度都为0。002 ()cos2 ()cos/2356486164RhRhvkm s小

5、时分 秒地球自转速度的变化地球自转速度的变化长期减慢长期减慢：月球对地球的潮汐作用造成的；：月球对地球的潮汐作用造成的；周期变化周期变化：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变化。半月周期、近周日和半周日周期变化。不规则变化不规则变化：地球内部物质的移动或太阳活：地球内部物质的移动或太阳活动强盛时对地球的影响造成的动强盛时对地球的影响造成的4、地球自转的证明（1）落体）落体偏东偏东（2）傅科摆）傅科摆实验实验西东BCA 物体物体从高处从高处A点下落，点下落，并不是垂直落到地面并不是垂直落到地面B点，点，而是稍微偏向而是稍微偏向东方的东方的C点点

6、 落体偏东落体偏东 傅科摆傅科摆的特点是的特点是绳绳长长、锤重锤重，使摆动能持，使摆动能持续较长时间，并在沙盘续较长时间，并在沙盘上留下摆动的轨迹。上留下摆动的轨迹。傅科摆示意图傅科摆示意图傅科摆傅科摆傅科摆傅科摆前提前提：摆总是力图保持其摆动面的方向不变；：摆总是力图保持其摆动面的方向不变；特征特征：特殊的悬挂装置，摆可以自由转动，使：特殊的悬挂装置，摆可以自由转动，使摆摆动超然动超然于地球自转，于地球自转， 摆长，锤重，持续时间长；摆长，锤重，持续时间长；偏转方向偏转方向：北半球右偏，南半球左偏；：北半球右偏，南半球左偏；偏转速度偏转速度：因纬度而异，与纬度的正弦成正比：因纬度而异，与纬度

7、的正弦成正比傅科摆的偏转速度傅科摆的偏转速度d /dt15 sin /h 赤道赤道上，上， =0 ，sin =0， =0，傅科摆不发生偏转；，傅科摆不发生偏转； 两极两极， =90 ，sin =1， =15 /h，傅科摆偏转速度最大，傅科摆偏转速度最大，等于地球自转的角速度。，等于地球自转的角速度。 南北纬南北纬30 ， =30 ，sin =1/2， =7.5 /h二、地球自转的规律性南北两极在地面上的位置和南北天极在天南北两极在地面上的位置和南北天极在天球上的位置，都不是一成不变的。换言之，地球上的位置，都不是一成不变的。换言之，地轴在地球内部的位置和它在宇宙空间的位置，轴在地球内部的位置和

8、它在宇宙空间的位置，都是在变化着都是在变化着的的。上述。上述的变化是两种不同的运的变化是两种不同的运动动 极移极移和和进动进动。 1 1、极移、极移极移极移是整个地球相对于地轴的运动而造成是整个地球相对于地轴的运动而造成的，地球自转轴在地球本体内的相对运动。的，地球自转轴在地球本体内的相对运动。极移造成了南北两极在地面位置的变化。极移造成了南北两极在地面位置的变化。在这个过程中，地轴被认为是不动的。在这个过程中，地轴被认为是不动的。极移的振幅约为极移的振幅约为0.4，相当于在地面上一，相当于在地面上一个个1212平方米范围。平方米范围。 极移的周期 周年周期周年周期：主要是由于大气的周年运动引

9、：主要是由于大气的周年运动引起地球的受迫摆动；起地球的受迫摆动； 张德勒周期张德勒周期：一个近：一个近1414个月的周期，是由个月的周期，是由于地球的非刚体引起的地球自由摆动。于地球的非刚体引起的地球自由摆动。长期变化长期变化：地极向着西经约地极向着西经约70708080方方向以每年向以每年3.33.33.53.5毫角秒的速度运动。毫角秒的速度运动。 短期变化：短期变化：主要与日月的潮汐作用以及与主要与日月的潮汐作用以及与大气和海洋的作用有关。大气和海洋的作用有关。 极移的轨迹是连续不断极移的轨迹是连续不断的圆圈，大体上反映出的圆圈，大体上反映出一种周期性运动；一种周期性运动； 圆圈的大小不一

10、，表明圆圈的大小不一，表明各种因素互相干扰；各种因素互相干扰； 每一年的轨迹都不是完每一年的轨迹都不是完整的一个圆圈。整的一个圆圈。1968-1975年的极移轨迹2、地轴进动（1 1）进动）进动地轴地轴绕着一条通过地球中心并且垂直于绕着一条通过地球中心并且垂直于黄道面的轴线缓慢而不停地作周期性的圆锥黄道面的轴线缓慢而不停地作周期性的圆锥运动。这种运动叫地轴的运动。这种运动叫地轴的进动进动，又叫，又叫岁差岁差。地轴进动的具体情况，可以归纳如下 圆锥形运动的圆锥轴线，垂直于地球轨道平圆锥形运动的圆锥轴线，垂直于地球轨道平面，指向黄极。面，指向黄极。 圆锥的半径为圆锥的半径为2326，就是黄赤交角。

11、，就是黄赤交角。 进动的方向向西，同地球自转（和公转）方进动的方向向西，同地球自转（和公转）方向相反。向相反。 进动的速度是每年进动的速度是每年50.29，周期为，周期为25 800 年。年。地轴的进动地轴的进动（2）进动的原因地球的形状地球的形状黄赤交角黄赤交角地球自转有关地球自转有关地轴黄极北极南极C1C2OP1P2月球进动的原因（3）进动）进动的周期的周期地轴的延长线指向天轴，由于地轴的进动地轴的延长线指向天轴，由于地轴的进动，天极和天赤道在恒星间的位置将不断改变，天极和天赤道在恒星间的位置将不断改变，天赤道与黄道的交点天赤道与黄道的交点二分点将不停的按顺二分点将不停的按顺时针方向时针方

12、向移动移动。也就是说由于天北极的移动，也就是说由于天北极的移动，春分点每年向西移动春分点每年向西移动50.42。 行星的引力作用使黄道面的位置有所改变行星的引力作用使黄道面的位置有所改变，这也会使春分点的位置向东移动，移动的数，这也会使春分点的位置向东移动，移动的数值仅有值仅有0.13。 这样，这样，50.42 0.13=50.29，这就是春分，这就是春分点每年向西移动的数值，称为点每年向西移动的数值，称为周年总岁差周年总岁差，这，这样春分点约样春分点约25800年年在黄道上移动一周，这就是在黄道上移动一周，这就是地轴进动的周期地轴进动的周期。地轴进动的周期为25800年春分点春分点1 1春分

13、点春分点2 2赤道赤道A A赤道赤道B B2326黄北极黄北极春分点在黄道上不断西移春分点在黄道上不断西移A AB B（4）进动的后果 太阳在黄道上的视行方向是自西向东的，而春分点太阳在黄道上的视行方向是自西向东的，而春分点在黄道上的移动方向是自东向西的。因此，太阳连在黄道上的移动方向是自东向西的。因此，太阳连续两次通过春分点，并没有在黄道上视行续两次通过春分点，并没有在黄道上视行360，而是视行了而是视行了360-50.29=359599.71。这就造成。这就造成了了回归年比恒星年短回归年比恒星年短24分分24秒的现象。秒的现象。 由于地轴的进动，使天极以由于地轴的进动，使天极以25800年

14、的周期围绕黄年的周期围绕黄极运动，这造成了极运动，这造成了北极星的北极星的变迁变迁。 春分点是第二赤道坐标系和黄道坐标系的原点。由春分点是第二赤道坐标系和黄道坐标系的原点。由于它向西移动，于它向西移动，对于赤道坐标系，恒星的赤经和赤对于赤道坐标系，恒星的赤经和赤纬，都经常在改变着；对于黄道坐标系，只有恒星纬，都经常在改变着；对于黄道坐标系，只有恒星的黄经每年增加的黄经每年增加50.29，黄纬则不变。，黄纬则不变。北极星随天北极移动而变迁3、极移和进动的区别极移和进动都是地球自转轴的运动，极移和进动都是地球自转轴的运动，但但运动形式运动形式、运动周期运动周期和和运动结果运动结果却迥却迥然不同。然

15、不同。极移极移是在不受外力作用下，自转轴在地球体内是在不受外力作用下，自转轴在地球体内的自由摆动。运动轨迹很复杂，是条弯曲的非闭合的自由摆动。运动轨迹很复杂，是条弯曲的非闭合曲线。主要周期是近曲线。主要周期是近14个月的张德勒周期。个月的张德勒周期。 极移是地球本体相对于自转轴的运动造成的。极移是地球本体相对于自转轴的运动造成的。因此，因此，极移不改变天极和天赤道在恒星间的位置极移不改变天极和天赤道在恒星间的位置，对天体的赤道坐标和黄道坐标没有影响，只能使地对天体的赤道坐标和黄道坐标没有影响，只能使地理坐标产生微小的变动。理坐标产生微小的变动。进动进动是在外力矩作用下，自转轴在空间的受迫是在外

16、力矩作用下，自转轴在空间的受迫运动，天极围绕着黄极，以运动，天极围绕着黄极，以2326为半径做圆周运为半径做圆周运动，方向向西，周期为动，方向向西，周期为25800年。天极的运动是真年。天极的运动是真实的运动，遂使天极、天赤道和春分点在恒星间的实的运动，遂使天极、天赤道和春分点在恒星间的位置不固定。结果，位置不固定。结果，回归年的长度短于恒星回归年的长度短于恒星年，年，天天体的赤经、赤纬和黄经都要受到影响体的赤经、赤纬和黄经都要受到影响，但却不能改但却不能改变地理经度和地理纬度变地理经度和地理纬度。4、真、真（视）太阳日与平太阳日（视）太阳日与平太阳日视太阳日长度的季节变化视太阳日长度的季节变

17、化太阳每日赤经差太阳每日赤经差真真（视）（视）太阳日：太阳日：因季节而变化的太阳因季节而变化的太阳日叫真太阳日（视太阳日）；日叫真太阳日（视太阳日）； 平太阳日：平太阳日：真真太阳日的全年平均值（作太阳日的全年平均值（作为时间单位）为时间单位）。太阳每日太阳每日赤经差季节变化的赤经差季节变化的主要原因主要原因是是黄赤交角黄赤交角J 同样的黄经差造成不同的赤经差；第二赤同样的黄经差造成不同的赤经差；第二赤道坐标系与黄道坐标系有共同原点（春分道坐标系与黄道坐标系有共同原点（春分点），但因基圈不同，黄经不同于赤经；点），但因基圈不同，黄经不同于赤经；J 冬夏二至（黄赤二道平行）赤经差最大，冬夏二至（

18、黄赤二道平行）赤经差最大，视太阳日最长视太阳日最长；J 春秋二分（二道交角最大）赤经差最小，春秋二分（二道交角最大）赤经差最小，视太阳日最短视太阳日最短。黄赤交角与视太阳日长度黄赤交角与视太阳日长度 每每一节气的太阳黄经差都是一节气的太阳黄经差都是15。由于黄赤交角。由于黄赤交角的存在，它们造成的赤经差却不同：二分最小，视太的存在，它们造成的赤经差却不同：二分最小，视太阳日最短；二至最大，视太阳日最长。阳日最短；二至最大，视太阳日最长。 视太阳日全年极小值视太阳日全年极小值：春秋二分：春秋二分天赤道与黄天赤道与黄道交角最大（道交角最大（2326)每日赤经差：每日赤经差：59-5=54，太阳日时

19、间减少，太阳日时间减少21秒。秒。 视太阳日全年极大值视太阳日全年极大值：冬夏二至：冬夏二至天赤道与黄天赤道与黄道平行道平行每日赤经差：每日赤经差：59+5=64，太阳日时间，太阳日时间增加增加21秒。秒。 一年中最长的真太阳日在冬夏二至，一年中最长的真太阳日在冬夏二至，24时时0分分21秒秒，最短的真太阳日在春秋二分，最短的真太阳日在春秋二分，23时时59分分39秒。秒。只考虑黄赤交角的影响：赤经差变化的赤经差变化的次要原因次要原因是椭圆轨道是椭圆轨道J 造成太阳每日黄经差本身的造成太阳每日黄经差本身的变化：由于变化：由于日地距离的变化，地球公转速度的不等；日地距离的变化，地球公转速度的不等

20、；J 近日点变化最快，视太阳日较长近日点变化最快，视太阳日较长 ；J 远日点变化最慢，视太阳日较短。远日点变化最慢，视太阳日较短。1月2日视午 1月1日视午 4月2日视午 4月1日视午 7月2日视午 7月1日视午（a）视太阳日平太阳日 （a）视太阳日平太阳日 （a）视太阳日平太阳日图图 椭圆轨道（公转速度）与视太阳日长度椭圆轨道（公转速度）与视太阳日长度（a）一月初，地球近近日点，太阳每日赤经差达极大值（）一月初，地球近近日点，太阳每日赤经差达极大值（61 ），）， 视太阳日最长。视太阳日最长。（b）四月初，太阳每日赤经差为全年平均值（）四月初，太阳每日赤经差为全年平均值（59 ），视太阳日）

21、，视太阳日=平平太阳日。太阳日。（c）七月初，地球近远日点，太阳每日赤经差达极小值（）七月初，地球近远日点，太阳每日赤经差达极小值（57 ），）， 视太阳日最短。视太阳日最短。只考虑椭圆轨道的影响：只考虑椭圆轨道的影响： 全年最大全年最大：近日点（：近日点（1月初），地球公转月初），地球公转速度最快，每日黄经差速度最快，每日黄经差 = 59 +2=61，相，相应的赤经差增加应的赤经差增加2，真太阳日增加，真太阳日增加8秒；秒； 全年最小全年最小：远日点（：远日点（7月初），地球公转月初），地球公转速度最慢，每日黄经差速度最慢，每日黄经差 = 59 -2=57，相，相应的赤经差减少应的赤经差减少

22、2，真太阳日减少，真太阳日减少8秒。秒。真太阳真太阳日长度受到黄赤交角和椭圆轨道日长度受到黄赤交角和椭圆轨道两个因素的作用和两个因素的作用和干扰：干扰：q 真太阳日长度变化：二至最长，二分最短；真太阳日长度变化：二至最长，二分最短；q 冬至略长于夏至，最长的视太阳日在冬至冬至略长于夏至，最长的视太阳日在冬至后（后（12月月23日，长度是日，长度是24时时0分分29秒）秒） ；q 秋分短于春分，最短的视太阳日在秋分前秋分短于春分，最短的视太阳日在秋分前（9月月17日）长度是日）长度是23时时59分分39秒秒 。图图 视太阳日长度的周年变化视太阳日长度的周年变化 点线为长度因黄赤交角而发生的变化，

23、虚线为视太阳日长度因点线为长度因黄赤交角而发生的变化，虚线为视太阳日长度因日地距离而发生的变化，日地距离而发生的变化， 实线表示二者的叠加，实线表示二者的叠加，主极大在冬至后，主极大在冬至后，次极大在夏至前；主极小在秋分前，次极小在春分后。次极大在夏至前；主极小在秋分前，次极小在春分后。三、地球三、地球自转的后果自转的后果1、不同不同天体的周日运动天体的周日运动恒星周日运动的路线（周日圈），即各自所在恒星周日运动的路线（周日圈），即各自所在的赤纬圈，都以南北天极为不动的中心的赤纬圈，都以南北天极为不动的中心天和地的关系，犹如球面和球心的关系，周日天和地的关系，犹如球面和球心的关系，周日运动的方

24、向应同地球自转方向相反运动的方向应同地球自转方向相反恒星周日运动的周期和速度，如实反映了地球恒星周日运动的周期和速度，如实反映了地球自转的周期和它的角速度自转的周期和它的角速度2、 不同纬度的周日运动不同纬度的周日运动恒显星恒显星：在北半球看来，天北极周围恒星永不落入：在北半球看来，天北极周围恒星永不落入地平，这部分周日圈全部位于地平以上的恒星；地平，这部分周日圈全部位于地平以上的恒星；恒隐星恒隐星：天南极周围恒星永不升起南方地平，这部：天南极周围恒星永不升起南方地平，这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；出没星出没星：介于上述两部分星区之间的恒星，有东升：介于上

25、述两部分星区之间的恒星，有东升西落，周日圈与地平圈相交；西落，周日圈与地平圈相交；恒显星区恒显星区：恒显星在天球上的赤纬范围；：恒显星在天球上的赤纬范围；恒显圈恒显圈：恒显星区的界线，即在北点与地平圈相切：恒显星区的界线，即在北点与地平圈相切的赤纬圈。的赤纬圈。以北半球为例，以北半球为例，天北极周围为天北极周围为恒显星恒显星，天南极周围为天南极周围为恒隐星恒隐星，天赤道南北为天赤道南北为出没星出没星。天赤道以北的恒星在天赤道以北的恒星在地平以上的时间较长，地平以上的时间较长，天赤道以南的恒星反天赤道以南的恒星反之。南半球与之相反。之。南半球与之相反。恒显星区、恒隐星区和出没星区恒显星区、恒隐星

26、区和出没星区 以以北半球为例，北半球为例，天北极周围为天北极周围为恒显星恒显星，天南极周围为天南极周围为恒隐星恒隐星，天赤道南北为天赤道南北为出没星出没星。天赤道以北的恒星在天赤道以北的恒星在地平以上的时间较长，地平以上的时间较长，天赤道以南的恒星反天赤道以南的恒星反之。南半球与之相反。之。南半球与之相反。恒显星区、恒隐星区和出没星区恒显星区、恒隐星区和出没星区 纬度越高，恒显（隐）星区愈大，出没星区愈小：纬度越高，恒显（隐）星区愈大，出没星区愈小：周日圈与地平的交角愈小；周日圈与地平的交角愈小； 纬度越低，恒显（隐）区愈小，出没区愈大：周纬度越低，恒显（隐）区愈小，出没区愈大：周日圈与地平的

27、交角愈大。日圈与地平的交角愈大。 恒显（隐）圈的仰（俯）极距恒显（隐）圈的仰（俯）极距= 出没星区宽度出没星区宽度=2(90 周日圈与地平交角周日圈与地平交角=90不同纬度的天球周日运动左：在北极，只有恒显星和恒隐星，而无出没星；周日圈平左：在北极，只有恒显星和恒隐星，而无出没星；周日圈平行于地平圈。行于地平圈。中：在赤道，只有出没星，而无恒显星和恒隐星；周日圈垂中：在赤道，只有出没星，而无恒显星和恒隐星；周日圈垂直于地平圈。直于地平圈。右：在北半球某纬度，南北天极周围有恒显星和恒隐星，天右：在北半球某纬度，南北天极周围有恒显星和恒隐星，天赤道南北是出没星。北天恒星在地平以上的时间较长，南天赤

28、道南北是出没星。北天恒星在地平以上的时间较长，南天恒星反之。周日圈倾斜与地平圈，倾角为当地余纬（恒星反之。周日圈倾斜与地平圈，倾角为当地余纬（90 - ）。）。3、水平运动、水平运动偏转偏转 偏转偏转方向方向：北半球偏右，南半球偏左北半球偏右，南半球偏左 科里奥利力科里奥利力（地转偏向力）（地转偏向力） F V msin 科里奥利力科里奥利力只改变运动方向，不改变速率只改变运动方向，不改变速率 影响影响地球大气环流，对形成行星风带、天气系地球大气环流，对形成行星风带、天气系统和洋流有重要作用统和洋流有重要作用第二节 地球的公转一、地球公转及其证明二、地球公转的后果一、地球公转及其证明1 1、地

29、球、地球公转的轨道公转的轨道 轨道形状：椭圆轨道形状：椭圆v 轨道半长轴（轨道半长轴（a）：）：149 600 000 kmv 轨道半短轴（轨道半短轴（b）：）：149 580 000kmv 半焦距（半焦距（c）：）：2 500 000kmv 周长（周长（l）：）：940 000 000kmv 偏心率偏心率（e）：0.016（1：60）v 扁扁 率率 （f）： 298.257太阳在轨道中的位置：两焦点之一近日点（地球近日点（地球1月初经过月初经过）：）： 147 100 000km远日点（地球远日点（地球7月初经过月初经过）：）：152 100 000km地球的地球的近日点近日点和远日点和远日

30、点2 2、地球、地球公转的方向、周期和速度公转的方向、周期和速度 地球公转的方向地球公转的方向 从黄北极向下看地球的公转运动，其运从黄北极向下看地球的公转运动，其运动方向与地球自转方向相同，呈逆时针方向动方向与地球自转方向相同，呈逆时针方向，也就是，也就是自西向东自西向东。 黄赤交角黄赤交角地球公转的周期地球公转的周期恒星年恒星年太阳连续两次回归到同一恒星的方向太阳连续两次回归到同一恒星的方向上，或一个恒星连续两次合日的一段时间间隔，长度上，或一个恒星连续两次合日的一段时间间隔，长度是是365日日6时时9分分9.7秒，即秒，即365.2564日日；回归年回归年太阳连续两次回归到春分点的一段时太

31、阳连续两次回归到春分点的一段时间间隔，长度是间间隔，长度是365日日5时时48分分46秒，即秒，即365.2422日日；近点年近点年太阳连续两次回到近地点（对地球来太阳连续两次回到近地点（对地球来说的近日点）的一段时间间隔，长度是说的近日点）的一段时间间隔，长度是365日日6时时13分分56秒，即秒，即365.2596日日；食食 年年太阳连续两次通过黄白交点之一的一段太阳连续两次通过黄白交点之一的一段时间间隔，长度是时间间隔，长度是346日日14时时52分分53秒，即秒，即346.6200日日。地球公转周期的比较地球公转周期的比较四种年的比较地球公转的速度速速 度度平均平均近日点近日点远日点远

32、日点角速度角速度591110/日日5710/日日线速度线速度29.78km/s30.3km/s29.3km/s夏半年日数186天，冬半年日数179天3、地球、地球公转的证明公转的证明 恒星周年视差恒星周年视差 光行差光行差 恒星年视差恒星年视差 从不同地点观测同一目标，这个目标就会有不同的方向，即在它的背景上有不同的位置。不同方向之间的夹角称为视差； 由于观测者的位移，使目标方向发生改变的现象，叫做视差位移。 在黄极是正圆在黄极是正圆 在黄道是一直线在黄道是一直线其余都是椭圆其余都是椭圆地球公转轨道是封闭曲线，恒星在天球上视差位移的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

33、，其具体形状则因恒星的黄纬而不同。路线也是封闭曲线，其具体形状则因恒星的黄纬而不同。周年视差椭圆周年视差椭圆 太阳太阳上观测的恒星在天球上的位置，作为上观测的恒星在天球上的位置，作为平均位置，地球上观测到的恒星实际位置与之平均位置，地球上观测到的恒星实际位置与之有偏离，该偏离的最大值叫有偏离，该偏离的最大值叫恒星周年视差恒星周年视差； 当日地连线垂直星地连线时，视差位移达最当日地连线垂直星地连线时，视差位移达最大值（每年二次），其值大值（每年二次），其值为为恒星周年视差恒星周年视差；恒星周年视差当地球轨道半径垂当地球轨道半径垂直于星地连线时，直于星地连线时，同一恒星同一恒星的视差位的视差位移移

34、达极大，被称为达极大，被称为该该恒星的周年视差恒星的周年视差。恒星年视差的大小恒星年视差的大小 aDsinaDaD因为因为1弧度弧度=206265，所以，所以206265aD 如果恒星周年视差为如果恒星周年视差为1秒（秒（=1），那），那么么11DD 或 恒星距离的秒差距与其周年视差的角秒值互为倒数恒星距离的秒差距与其周年视差的角秒值互为倒数恒星愈远，其年视差愈小恒星愈远，其年视差愈小D206 265 1秒差距秒差距恒星年视差与恒星距离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所得数值所得数值 现代测定值现代测定值观测地点观测地点白塞耳白塞耳天

35、鹅座天鹅座6118380.314 0.30 加里宁格勒加里宁格勒亨德逊亨德逊半人马座半人马座 1839 0.98 0.76 好望角好望角斯特鲁维斯特鲁维天琴座天琴座 1839 0.261 0.124 塔尔多塔尔多恒星周年视差为0.76请计算星地距离D=1/ =1/0.76(秒差距) = 1/0.76206265a =271401Au 光行差光行差在同一瞬间，运动中的观测者所观测在同一瞬间，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测到的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，称为到的天体的真方向之差，称为光行差光行差。S-vcAOvS天体天体的光线沿着的光线沿着SO方

36、向以光速方向以光速c射向观测者，由于地球以速度射向观测者，由于地球以速度v向向A点运动，则天体点运动，则天体S相对于观测者应有相反方向相对于观测者应有相反方向v的视运动。这两种运动的的视运动。这两种运动的合成，使观测者实际观测到的天体合成，使观测者实际观测到的天体S的方向为的方向为OS，它不同于观测者所观，它不同于观测者所观测到的测到的OS方向。两个方向之间的夹角方向。两个方向之间的夹角 ，称为，称为光行差位移光行差位移。 地球的轨道速度：地球的轨道速度： = 30 km/s星光光速：星光光速： V = 300 000 km/s 则：则：tan = 30/300 000 = 0.0001 =

37、20.47 这个角度为这个角度为光行差常数光行差常数光行差椭圆光行差椭圆在在南北黄极南北黄极，光行差轨，光行差轨道是半径为道是半径为20 的椭圆的椭圆 (与与地球轨道形状地球轨道形状相同相同)。在在黄道黄道上，变成长度为上，变成长度为20 2的一段直线。的一段直线。在在其他黄纬其他黄纬，光行差轨，光行差轨道都是半长轴为道都是半长轴为20 的椭的椭圆：愈近黄极，椭圆扁圆：愈近黄极，椭圆扁率愈小；愈近黄道，椭率愈小；愈近黄道，椭圆扁率愈大。圆扁率愈大。年视差和光行差比较 黄纬愈高，年视差椭圆与光行差椭圆的的扁率愈小； 恒星年视差沿轨道半径方向偏离其平均位置； 恒星光行差则沿轨道切线方向偏离其真位置

38、。年视差（左）和光行差（右）的比较年视差（左）和光行差（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。二、地球公转的后果1、恒星周年视差2、太阳周年运动3、行星的视运动2、太阳周年运动太阳周年运动是恒星周年视差的特例太阳周年运动是恒星周年视差的特例，太阳周年运动的方向、周期、速度、，太阳周年运动的方向、周期、速度、轨道等都反映了地球的公转。轨道等都反映了地球的公转。二十四气与黄道十二宫二十四气二十四气十二宫十二宫二十四气黄黄 道道 十十 二二 宫宫宫名宫名黄经度黄经度太阳进入日期（约）太阳进入日期（约） 节气节气备注备注白羊宫白羊宫0303月月

39、21日日春分春分白羊宫第一点白羊宫第一点金牛宫金牛宫30604月月20日日谷雨谷雨双子宫双子宫60905月月21日日小满小满巨蟹宫巨蟹宫901206月月22日日夏至夏至巨蟹宫第一点巨蟹宫第一点狮子宫狮子宫1201507月月23日日大暑大暑室女宫室女宫1501808月月23日日处暑处暑天秤宫天秤宫1802109月月23日日秋分秋分天秤宫第一点天秤宫第一点天蝎宫天蝎宫21024010月月23日日霜降霜降人马宫人马宫24027011月月22日日小雪小雪摩羯宫摩羯宫27030012月月22日日冬至冬至摩羯宫第一点摩羯宫第一点宝瓶宫宝瓶宫3003301月月20日日大寒大寒双鱼宫双鱼宫33002月月19日日雨水雨水二十四气与十二宫3、行星的视运动 行星相对于太阳的视运动行星相对于太阳的视运动 行星相对于恒星的视运动行星相对于恒星的视运动 行星相对于月球的会合运动行星相对于月球的会合运动 行星相对于太阳的视运动行星相对于太阳的视运动地内行星相对于太阳的视运动地内行星相对于太阳的视运动 对对地内行星地内行星来说，当它的黄来说，当它的黄经和太阳黄经相等时，称它为经和太阳黄经相等时，称它为合日合日，简称，简称合合。比太阳远的那。比太阳远的那个合日是个合日是上