地球運(yùn)動(dòng)及其地理意義

1、第五章第五章 地球運(yùn)動(dòng)及其地理意義地球運(yùn)動(dòng)及其地理意義第一節(jié)第一節(jié) 地球運(yùn)動(dòng)的主要方式地球運(yùn)動(dòng)的主要方式第二節(jié)第二節(jié) 地球自轉(zhuǎn)及其地理意義地球自轉(zhuǎn)及其地理意義第三節(jié)第三節(jié) 地球公轉(zhuǎn)及地理意義地球公轉(zhuǎn)及地理意義第四節(jié)第四節(jié) 變化中的地球運(yùn)動(dòng)變化中的地球運(yùn)動(dòng)第一節(jié)第一節(jié) 地球運(yùn)動(dòng)的主要方式地球運(yùn)動(dòng)的主要方式 自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn) 公轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn) 月地繞轉(zhuǎn)月地繞轉(zhuǎn) 地軸進(jìn)動(dòng)地軸進(jìn)動(dòng) 極移極移 板塊運(yùn)動(dòng)板塊運(yùn)動(dòng)第二節(jié)第二節(jié) 地球自轉(zhuǎn)及其地理意義地球自轉(zhuǎn)及其地理意義 1.如何證明地球的自轉(zhuǎn)如何證明地球的自轉(zhuǎn)? 2.何謂地軸進(jìn)動(dòng)何謂地軸進(jìn)動(dòng)?其規(guī)律、成因與后果是什么？其規(guī)律、成因與后果是什么？ 3.何謂極移現(xiàn)象？其規(guī)律、成

2、因與后果是什么？何謂極移現(xiàn)象？其規(guī)律、成因與后果是什么？鋼絲長(zhǎng)鋼絲長(zhǎng)67 米米錘重錘重28公斤公斤 擺的運(yùn)動(dòng)可以超擺的運(yùn)動(dòng)可以超然于地球的自轉(zhuǎn)，但然于地球的自轉(zhuǎn)，但懸掛擺的支架一般卻懸掛擺的支架一般卻要帶動(dòng)它參與地球的要帶動(dòng)它參與地球的自轉(zhuǎn)。為解決這一問(wèn)自轉(zhuǎn)。為解決這一問(wèn)題，傅科采取了一種題，傅科采取了一種簡(jiǎn)單而巧妙的裝置簡(jiǎn)單而巧妙的裝置萬(wàn)向節(jié)萬(wàn)向節(jié)（如圖），從（如圖），從而使擺動(dòng)平面超然于而使擺動(dòng)平面超然于地球的自轉(zhuǎn)。地球的自轉(zhuǎn)。 北 極南 極圖1.24傅科擺的偏轉(zhuǎn)北半球順時(shí)針偏轉(zhuǎn)南半球逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)（1）恒星日）恒星日 （23h 56m） 某恒星（或春分點(diǎn)）連續(xù)兩次某恒星（或春分點(diǎn)）連續(xù)兩次上

3、中天上中天 的時(shí)間間隔的時(shí)間間隔（真周期，真周期，地球自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)360）。）。（2）太陽(yáng)日）太陽(yáng)日（均值（均值24h ） 日心連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔日心連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔（ 晝夜更替的周期，地球平均晝夜更替的周期，地球平均自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)36059 ） P161（3）太陰日）太陰日（24h50m）月心連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間月心連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔隔（ 潮汐周期，地球平均自潮汐周期，地球平均自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)373 38 ）天體周日運(yùn)動(dòng)的軌天體周日運(yùn)動(dòng)的軌跡（周日圈）平行于跡（周日圈）平行于天赤道。天赤道。天體周日圈的大小天體周日圈的大小隨天體隨天體絕對(duì)值的增絕對(duì)值的增大而縮小。大而縮小。地理緯度不同

4、，天地理緯度不同，天體周日圈的傾角不同體周日圈的傾角不同=90- | | 在自轉(zhuǎn)的地球上，每一在自轉(zhuǎn)的地球上，每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的圓運(yùn)動(dòng)的中心都在個(gè)質(zhì)點(diǎn)的圓運(yùn)動(dòng)的中心都在地軸上，慣性離心力的方向地軸上，慣性離心力的方向都垂直并背離地軸。如把一都垂直并背離地軸。如把一地的慣性離心力分解為垂直地的慣性離心力分解為垂直和水平方向的兩個(gè)分力，那和水平方向的兩個(gè)分力，那么，這后一分力作用下，物么，這后一分力作用下，物質(zhì)有向赤道集聚的趨勢(shì)，地質(zhì)有向赤道集聚的趨勢(shì)，地球變成了扁球體。球變成了扁球體。 艾森彗星的行蹤？（艾森彗星的行蹤？（20131129） 嫦娥三號(hào)發(fā)射（嫦娥三號(hào)發(fā)射（20131202）思思 考考 題

5、題1.1.何謂恒星的周年視差位移和恒星的光行差位移何謂恒星的周年視差位移和恒星的光行差位移, ,兩兩者之間有何區(qū)別者之間有何區(qū)別? ?2.2.簡(jiǎn)述地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律簡(jiǎn)述地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律( (軌道參數(shù)軌道參數(shù), ,周期周期, ,速度速度) )。3.3.古人如何發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)的周年視運(yùn)動(dòng)古人如何發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)的周年視運(yùn)動(dòng)? ?（3 3）多普勒效應(yīng)）多普勒效應(yīng) 170170地球的公轉(zhuǎn)周期地球的公轉(zhuǎn)周期名稱(chēng)名稱(chēng)參考點(diǎn)參考點(diǎn)點(diǎn)多移動(dòng)點(diǎn)多移動(dòng)比較比較恒星年恒星年年的長(zhǎng)度年的長(zhǎng)度恒星年恒星年 恒星恒星無(wú)明顯自行無(wú)明顯自行-365.2564日日回歸年回歸年 春分點(diǎn)春分點(diǎn)每年西移每年西移50”恒星年恒星年365.2596日日交點(diǎn)

6、年交點(diǎn)年 黃白交點(diǎn)黃白交點(diǎn)每年西移每年西移20恒星年恒星年346.6200日日有關(guān)解釋有關(guān)解釋?zhuān)?71,182,183） 1.春分點(diǎn)西移：春分點(diǎn)西移：地軸進(jìn)動(dòng)的結(jié)果之一地軸進(jìn)動(dòng)的結(jié)果之一 2.黃白交點(diǎn)西退：黃白交點(diǎn)西退：由于太陽(yáng)對(duì)月球的引力，兩個(gè)交點(diǎn)的連線(xiàn)沿黃由于太陽(yáng)對(duì)月球的引力，兩個(gè)交點(diǎn)的連線(xiàn)沿黃道與月球運(yùn)行的相反方向向西移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為交點(diǎn)退行。交道與月球運(yùn)行的相反方向向西移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為交點(diǎn)退行。交點(diǎn)每年移動(dòng)點(diǎn)每年移動(dòng)1921，約，約18.6年完成一周。這一現(xiàn)象對(duì)地球的章年完成一周。這一現(xiàn)象對(duì)地球的章動(dòng)和潮汐起重要影響。動(dòng)和潮汐起重要影響。 3.近點(diǎn)年及長(zhǎng)期攝動(dòng)：近點(diǎn)年及長(zhǎng)期攝動(dòng)：近

7、點(diǎn)年是地球公轉(zhuǎn)速度變化的周期，主要近點(diǎn)年是地球公轉(zhuǎn)速度變化的周期，主要用于太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的研究。用于太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的研究。 天體在運(yùn)動(dòng)中，除受中心天體的引力作用外，還受到周?chē)渌焯祗w在運(yùn)動(dòng)中，除受中心天體的引力作用外，還受到周?chē)渌祗w介質(zhì)等諸多因素的作用，這些作用與中心天體的引力相比是很體介質(zhì)等諸多因素的作用，這些作用與中心天體的引力相比是很小的，因此稱(chēng)為小的，因此稱(chēng)為攝動(dòng)攝動(dòng)。 章動(dòng)章動(dòng)：（：（183）月球在白道上運(yùn)行，黃白交角平均為）月球在白道上運(yùn)行，黃白交角平均為59，月球，月球經(jīng)常位于黃道的上面或者下面，這就使得歲差現(xiàn)象變得復(fù)雜，北經(jīng)常位于黃道的上面或者下面，這就使得歲差現(xiàn)象變得復(fù)雜，北天極在

8、繞著黃北極轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不斷在其平均位置的上下做周期性的天極在繞著黃北極轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不斷在其平均位置的上下做周期性的微小擺動(dòng)，振幅微小擺動(dòng)，振幅9”，這種微小擺動(dòng)稱(chēng)為，這種微小擺動(dòng)稱(chēng)為章動(dòng)章動(dòng)，周期，周期1806年。年。East China Normal University太陽(yáng)回歸運(yùn)動(dòng)的天文成因太陽(yáng)回歸運(yùn)動(dòng)的天文成因:PP春分點(diǎn)春分點(diǎn)秋分點(diǎn)秋分點(diǎn)地平圈地平圈釋釋 義：義：釋釋 義：義：夏至夏至(6月月22日日)冬至冬至(12月月22日日)夏至點(diǎn)夏至點(diǎn)冬至點(diǎn)冬至點(diǎn)秋分點(diǎn)秋分點(diǎn)PP春分點(diǎn)春分點(diǎn)3、五帶的劃分及特征、五帶的劃分及特征（1）五帶的）五帶的性質(zhì)與含義性質(zhì)與含義性質(zhì)：性質(zhì)：含義：含義：（2）五帶的

9、劃分與意義：）五帶的劃分與意義：無(wú)極晝極夜無(wú)極晝極夜北極圈北極圈有極晝極夜有極晝極夜南極圈南極圈有直射陽(yáng)光有直射陽(yáng)光無(wú)直射陽(yáng)光無(wú)直射陽(yáng)光無(wú)直射陽(yáng)光無(wú)直射陽(yáng)光有極晝極夜有極晝極夜第四節(jié)第四節(jié) 變化中的地球運(yùn)動(dòng)變化中的地球運(yùn)動(dòng) 一、自轉(zhuǎn)速率的變化一、自轉(zhuǎn)速率的變化 177-178 二、極移二、極移 三、地軸進(jìn)動(dòng)三、地軸進(jìn)動(dòng) 四、極移和歲差的區(qū)別四、極移和歲差的區(qū)別二、極移二、極移1、極移現(xiàn)象極移現(xiàn)象 在地軸空間指向不變的前提下，地球表面相對(duì)在地軸空間指向不變的前提下，地球表面相對(duì)地軸運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地極位移的現(xiàn)象。地軸運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地極位移的現(xiàn)象。2、極移規(guī)律極移規(guī)律u范圍范圍擺動(dòng)幅度擺動(dòng)幅度0.060.2

10、5（約（約15m直徑的圓）。直徑的圓）。u方向方向北極點(diǎn)逆時(shí)針移動(dòng)。北極點(diǎn)逆時(shí)針移動(dòng)。u周期周期平均平均1.2年（年（410440天）。天）。u非周期性漂移：向格陵蘭島每百萬(wàn)年漂移非周期性漂移：向格陵蘭島每百萬(wàn)年漂移1。3、極移成因極移成因u周期性極移：由地球彈性振蕩與大氣洋流季節(jié)運(yùn)動(dòng)引起周期性極移：由地球彈性振蕩與大氣洋流季節(jié)運(yùn)動(dòng)引起u非周期性極移：與板塊運(yùn)動(dòng)有關(guān)。非周期性極移：與板塊運(yùn)動(dòng)有關(guān)。u根本原因是根本原因是地球不是剛體。地球不是剛體。4、極移后果極移后果4、極移后果極移后果u導(dǎo)致地球坐標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生微小的變化。導(dǎo)致地球坐標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生微小的變化。u導(dǎo)致地球赤道發(fā)生微小的變化。導(dǎo)致地球赤道發(fā)

11、生微小的變化。5、極移跟蹤極移跟蹤 1960年年IAG&IUGG將將19001905年地極的平均位置定為固定年地極的平均位置定為固定平極平極,并以此作為極移跟蹤的平面坐標(biāo)原點(diǎn)并以此作為極移跟蹤的平面坐標(biāo)原點(diǎn)，極原點(diǎn)記作，極原點(diǎn)記作CIO。6、極移測(cè)定極移測(cè)定u國(guó)際天文緯度站測(cè)定國(guó)際天文緯度站測(cè)定(1m)u甚長(zhǎng)基線(xiàn)干涉法甚長(zhǎng)基線(xiàn)干涉法VLBI測(cè)定測(cè)定(5cm)u用子午衛(wèi)星測(cè)定用子午衛(wèi)星測(cè)定(30cm)u通過(guò)通過(guò)GPS衛(wèi)星測(cè)定衛(wèi)星測(cè)定(5mm)7、歷元平極歷元平極 某歷元若干測(cè)站測(cè)某歷元若干測(cè)站測(cè) 定的定的極點(diǎn)平均位置叫該歷元平極。極點(diǎn)平均位置叫該歷元平極。三、地軸進(jìn)動(dòng)三、地軸進(jìn)動(dòng)（1）現(xiàn)

12、象現(xiàn)象地軸繞地軸繞黃極黃極緩慢旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。緩慢旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。（2）規(guī)律規(guī)律方向方向自東向西自東向西，周期周期25800年年。（3）成因成因：由于由于黃赤交角黃赤交角的存在的存在,使使日日（月）對(duì)地球的赤道隆起（月）對(duì)地球的赤道隆起帶產(chǎn)生差異吸引形成帶產(chǎn)生差異吸引形成力矩力矩M,導(dǎo)致自轉(zhuǎn)導(dǎo)致自轉(zhuǎn)動(dòng)量矩動(dòng)量矩L不守恒所致。不守恒所致。（4）后果后果陀螺陀螺時(shí)，重力作時(shí)，重力作用線(xiàn)通過(guò)支點(diǎn)，重力對(duì)支用線(xiàn)通過(guò)支點(diǎn)，重力對(duì)支點(diǎn)的力矩為點(diǎn)的力矩為0 0，動(dòng)量矩，動(dòng)量矩 L L守恒，陀螺無(wú)進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。守恒，陀螺無(wú)進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。LM四、極移與地軸進(jìn)動(dòng)（歲差）的區(qū)別四、極移與地軸進(jìn)動(dòng)（歲差）的區(qū)別極移極移地軸進(jìn)動(dòng)地軸進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式不受外力作用，地軸在不受外力作用，地軸在地球體內(nèi)的自由擺動(dòng)地球體內(nèi)的自由擺動(dòng)在外力矩的作用下，在外力矩的作用下，自轉(zhuǎn)軸被逼運(yùn)動(dòng)自轉(zhuǎn)軸被逼運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)周期運(yùn)動(dòng)周期近近1414個(gè)月個(gè)月2580025800年年運(yùn)動(dòng)結(jié)果運(yùn)動(dòng)結(jié)果不改變天極和天赤道在不改變天極和天赤道在恒星間的位置，