地月系-省赛获奖教学设计

地月系地球和它的天然卫星月球所构成的天体系统，称为地月系。在这个天体系统中，地球是中心天体，月球则围绕着这个中心天体，不停地进行公转。1.月球的公转在地球上，人们很容易觉察出月球在天球上自东向西不断移动，好像在绕着地球旋转，每经历一天多时间即转动一周。其实，这并不是月球的真实运动，而是由于地球自西向东不断转动所造成的相对视运动，称为周日视运动。周日视运动的方向是自东向西，这种运动是显而易见的。如果以固定在天球上的恒星为背景，对月球进行仔细的观察，还会发现月球在恒星之间不断地自西向东穿行。这就是说，月球在天球上的位置并不固定，而是不断地变化着，每天大约向东移动13°，每隔27天多的时间，即在球上移动一周。月球在天球上的逐渐东移，是它的真实运动，即月球围绕地球的公转。严格来说，月球公转并不是绕地球（即以地心为旋转中心），而是围绕着月球和地球的公共质心的运动。月球质量仅相当于地球质量的1/81。根据观测可知，地球和月球的公共质心，位于距地心4

671千米远的地方。月球和地球像两个亲密的伙伴，围绕着它们的公共质心不停地旋转。这样，实际上是月球和地球互相绕转，共同构成了地月这个天体系统。由于地球的质量远远大于月球，地球和月球的公共质心，实际上很接近地球质心，并位于地球体的内部。在地月系的绕转运动中，明显表现出位移的，只是沿一定轨道旋转的月球。因此，地月系的绕转运动，一般被说成是月球绕地球的转动。于是，地球也就成了地月系的中心天体，月球则是围绕这一中心天体运动的卫星了。月球是地球唯一的天然卫星。它围绕地球公转的轨道是一个椭圆，地球位于这个椭圆的一个焦点上（图1-6）。这样，随着月球在其公转轨道上的位置变化，它与地球之间的距离有时远，有时近，平均距离为384

404千米。月、地之间这个平均距离，也就是月球绕地球运行轨道椭圆半长轴的长度。月球运行轨道上距地球最远的一点，称为远地点；最近的一点称为近地点。远地点的月地平均距离为405

508千米；近地点的月地平均距离为363

300千米。近地点和远地点的月地距离差值甚大，超过月地平均距离的1/10。因此，在地球上看到的月球大小并不是固定不变的。在近地点时，看到的月球要比在远地点时大一些，二者视半径的差值最大可达2′5″左右。上述月球绕地球运行轨道，是在以地球为固定不变参照点（即地球无空间位移）的情况下所看到的，它的形状是一个封闭的椭圆。由于地球绕着太阳不停地运动，所以，月球运动实际是绕地球公转的同时，还和地球一起绕太阳旋转。这样，在地球以外的星际空间来看月球的运动，其轨迹就不是一个简单的椭圆，而是一条复杂的曲线了。（图1-7）

月球绕地球公转的角速度平均为″/秒，平均线速度为千米/秒。月球在天球上每小时运行的角距离约为33′，与月球的视直径（约31′）大体相当。月球在椭圆轨道上绕地球公转的速度是不断变化的。当它运行到近地点时，公转速度最快，其角速度约为″/秒，线速度约为千米/秒；当它运行到远地点时，公转速度最慢，其角速度约为″/秒，线速度约为千米/秒。月球绕地球公转一周约需要一个月的时间，这即为月球公转的周期。

月球公转周期需要选定地球之外某一参照点为依据来度量。月球东移过程中，连续两次通过参照点（或该参照点与地心连线）的时间，即为月球的公转周期。由于所依据的参照点不同，月球有不同的周期，即有不同的月。例如恒星月、朔望月、交点月、近点月等。以恒星为参照点，月球中心由西向东连续两次通过某恒星与地心连线的时间，叫做恒星月。在一个恒星月内，月球正好完成绕地球一周（360°）的公转。因此，恒星月是月球真正公转一周（360°）的时间，其长度为27日7小时43分秒，即约

66日。如果以月球公转轨道上的近地点为参照点，月球中心自西向东连续两次通过该参照点的时间，叫做近点月。近点月的长度为图1-7

月球的运动（a）月球对于地球的运动（b）月球对于太阳的运动（c）月球运动的真实轨道（按比例）27日13小时18分秒，即大约

55日。近点月的长度之所以比恒星月多5小时35分秒，是因为月球近地点在天球上的位置东移所造成的。月球的近地点是不断移动的，每隔3

232日自西向东在天球上移动一周。月球从近地点出发，自西向东绕地球公转一周（360°）的过程中，近地点也向东移动大约3°2′

28″。这样，月球必须继续向东再运行一段路程，方能与近