第三章地球的運動

1、地球概論地球概論第三章 地球的運動第三章第三章 地球的運動地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動第一節(jié)第一節(jié) 地球的自轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn)一、地球自轉(zhuǎn)及其證明一、地球自轉(zhuǎn)及其證明1地球自轉(zhuǎn)的含義與方向地球自轉(zhuǎn)的含義與方向 地球自轉(zhuǎn)的含義地球自轉(zhuǎn)的含義: 地球繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運動。地球繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運動。地球概論地球概論第三章 地球的運動 地球自轉(zhuǎn)方向地球自轉(zhuǎn)方向北半球看呈逆時針方向（即向左）北半球看呈逆時針方向（即向左）, ,南半球看呈順時針方向南半球看呈順時針方向（即向右）（即向右）, ,這樣的方向被稱為向東。這樣的方向被稱為向東。 地球概論地球概論第三章 地球的運動2 2地球自轉(zhuǎn)的發(fā)現(xiàn)和證

2、明地球自轉(zhuǎn)的發(fā)現(xiàn)和證明地球自轉(zhuǎn)的發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)的發(fā)現(xiàn) 人們很早就發(fā)現(xiàn)日月星辰每天都自東向西繞轉(zhuǎn)一周，但對人們很早就發(fā)現(xiàn)日月星辰每天都自東向西繞轉(zhuǎn)一周，但對這種現(xiàn)象，早期被認為是所有的星辰都在繞地球旋轉(zhuǎn)，直這種現(xiàn)象，早期被認為是所有的星辰都在繞地球旋轉(zhuǎn)，直到到1616世紀波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過反復(fù)論證，才肯定世紀波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過反復(fù)論證，才肯定“天天旋旋”是由于是由于“地轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)”。 地球概論地球概論第三章 地球的運動地球自轉(zhuǎn)的證明地球自轉(zhuǎn)的證明重力測量與弧度測量重力測量與弧度測量自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)重力加速度赤道最小、兩極最大；地球不是正球體重力加速度赤道最小、兩極最大；地球不是正球體而是橢球體而是橢球

3、體 地球概論地球概論第三章 地球的運動傅科擺實驗傅科擺實驗1851年，法國物理學(xué)家傅科在巴年，法國物理學(xué)家傅科在巴黎保泰安教堂，用一個特殊的單黎保泰安教堂，用一個特殊的單擺讓在場的觀眾親眼看到了地球擺讓在場的觀眾親眼看到了地球在自轉(zhuǎn)。后人為紀念其功獻而將在自轉(zhuǎn)。后人為紀念其功獻而將這種單擺稱為這種單擺稱為“傅科擺傅科擺”。地球概論地球概論第三章 地球的運動傅科擺的特征傅科擺的特征擺長擺長67m，以增加擺動的振幅和，以增加擺動的振幅和周期、減慢擺動速度以減小空氣周期、減慢擺動速度以減小空氣阻力。擺錘重阻力。擺錘重27kg，增大擺動慣，增大擺動慣性、儲備足夠的擺動機械能以延性、儲備足夠的擺動機械能

4、以延長擺動時間。懸掛裝置特殊，能長擺動時間。懸掛裝置特殊，能使擺動平面超然于地球自轉(zhuǎn)。使擺動平面超然于地球自轉(zhuǎn)。地球概論地球概論第三章 地球的運動傅科擺證明地球自轉(zhuǎn)的原理傅科擺證明地球自轉(zhuǎn)的原理作為一種物質(zhì)形式，擺無法脫離作為一種物質(zhì)形式，擺無法脫離地球自轉(zhuǎn)的牽連，但作為一種運地球自轉(zhuǎn)的牽連，但作為一種運動狀態(tài)，擺動和擺動平面卻可以動狀態(tài)，擺動和擺動平面卻可以超然于地球自轉(zhuǎn)。超然于地球自轉(zhuǎn)。地球概論地球概論第三章 地球的運動傅科擺偏轉(zhuǎn)的規(guī)律傅科擺偏轉(zhuǎn)的規(guī)律偏轉(zhuǎn)角速度與緯度的正弦成正比偏轉(zhuǎn)角速度與緯度的正弦成正比小時/sin15偏轉(zhuǎn)方向，北半球順時針偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向，北半球順時針偏轉(zhuǎn)，即向右偏；南

5、半球逆時針偏轉(zhuǎn)，即向右偏；南半球逆時針偏轉(zhuǎn)，即向左偏。即向左偏。地球概論地球概論第三章 地球的運動小時化為時間有化為角度將為擺動平面偏轉(zhuǎn)的角速度都用弧度表示/sin152/24t2/360：tsin/t)(h，APAOAOAAAPAA：，tAOAAtAPAA地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動落地偏東落地偏東自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)速度隨高度增加而增加，自高處下落的物體因自轉(zhuǎn)速度隨高度增加而增加，自高處下落的物體因具有較高的向東的自轉(zhuǎn)速度，必然落在偏東的地點。落地具有較高的向東的自轉(zhuǎn)速度，必然落在偏東的地點

6、。落地偏東的偏移量與緯度有關(guān)：赤道最大，緯度越高，偏東的偏東的偏移量與緯度有關(guān)：赤道最大，緯度越高，偏東的位移量越小，極點處無偏東現(xiàn)象位移量越小，極點處無偏東現(xiàn)象,用公式表示為用公式表示為: g/2hcos3SABBAB東V地球概論地球概論第三章 地球的運動落地偏東的位移量很小，如緯度落地偏東的位移量很小，如緯度40，高度，高度200m處下落的處下落的物體東偏位移只有物體東偏位移只有4.75cm；而且受地轉(zhuǎn)偏向的影響，北半；而且受地轉(zhuǎn)偏向的影響，北半球落體偏東略微偏南，南半球落體偏東略微偏北。球落體偏東略微偏南，南半球落體偏東略微偏北。 地球概論地球概論第三章 地球的運動二、地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律性二

7、、地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律性地軸是地球自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸，與地球表面相交于南北兩地軸是地球自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸，與地球表面相交于南北兩極，其無限延伸便是天軸，天軸與天球相交于南北天極，其無限延伸便是天軸，天軸與天球相交于南北天極。南北兩極在地面上的位置，可用來表示地軸在地極。南北兩極在地面上的位置，可用來表示地軸在地球內(nèi)部的位置；南北天極在天球上的位置，可用來表球內(nèi)部的位置；南北天極在天球上的位置，可用來表示地軸在宇宙空間的位置。地球上的南北兩極和天球示地軸在宇宙空間的位置。地球上的南北兩極和天球上的南北天極都由地軸的位置決定。上的南北天極都由地軸的位置決定。 地球概論地球概論第三章 地球的運動地軸無論是在地球內(nèi)部的

8、位置，還是在宇宙空間的位置都不地軸無論是在地球內(nèi)部的位置，還是在宇宙空間的位置都不是一成不變的。地軸在地球內(nèi)部位置的變化，表現(xiàn)為地球南是一成不變的。地軸在地球內(nèi)部位置的變化，表現(xiàn)為地球南北兩極在地面上的移動，稱為極移，是整個地球相對于地軸北兩極在地面上的移動，稱為極移，是整個地球相對于地軸的運動所造成的（地軸的空間位置被認為不變，即天極在天的運動所造成的（地軸的空間位置被認為不變，即天極在天球上位置不變）；地軸在宇宙空間位置的變化，表現(xiàn)為南北球上位置不變）；地軸在宇宙空間位置的變化，表現(xiàn)為南北天極在天球上的移動，稱為進動，是地軸本身相對于宇宙空天極在天球上的移動，稱為進動，是地軸本身相對于宇宙

9、空間和恒星世界的運動所造成的（地軸在地球內(nèi)部的位置被認間和恒星世界的運動所造成的（地軸在地球內(nèi)部的位置被認為不變，即地極在地球上的位置不變）。為不變，即地極在地球上的位置不變）。地球概論地球概論第三章 地球的運動1極移極移地極在地面上的移動地極在地面上的移動極移的振幅：極移的振幅：0.5或或15m地球概論地球概論第三章 地球的運動自由擺動：自轉(zhuǎn)軸對于慣性軸的偏離，周期為自由擺動：自轉(zhuǎn)軸對于慣性軸的偏離，周期為14個月個月受迫擺動：大氣運行的季節(jié)性，周期為受迫擺動：大氣運行的季節(jié)性，周期為12個月個月極移的原因和周期極移的原因和周期極移造成各地經(jīng)緯度的變化；反過來，可通過精確測定經(jīng)極移造成各地經(jīng)

10、緯度的變化；反過來，可通過精確測定經(jīng)緯度來研究極移。一般極移觀測站多在緯度來研究極移。一般極移觀測站多在 3908 N附近，國附近，國際上際上1899年（我國年（我國1964年）便開始設(shè)站觀測極移現(xiàn)象。年）便開始設(shè)站觀測極移現(xiàn)象。極移的影響和觀測極移的影響和觀測地球概論地球概論第三章 地球的運動進動，在物理學(xué)中，是指轉(zhuǎn)動物體進動，在物理學(xué)中，是指轉(zhuǎn)動物體的轉(zhuǎn)動軸環(huán)繞另一軸的轉(zhuǎn)動，是一的轉(zhuǎn)動軸環(huán)繞另一軸的轉(zhuǎn)動，是一種圓錐形運動，如陀螺的轉(zhuǎn)動軸環(huán)種圓錐形運動，如陀螺的轉(zhuǎn)動軸環(huán)繞鉛垂線的轉(zhuǎn)動。繞鉛垂線的轉(zhuǎn)動。2地軸進動地軸進動天極在天球上的移動天極在天球上的移動進動進動地球概論地球概論第三章 地球的

11、運動地軸的進動就是指地軸環(huán)地軸的進動就是指地軸環(huán)繞黃軸（過黃極且垂直于繞黃軸（過黃極且垂直于黃道）的轉(zhuǎn)動。黃道）的轉(zhuǎn)動。地球概論地球概論第三章 地球的運動圓錐形運動的圓錐軸線為黃軸。圓錐形運動的圓錐軸線為黃軸。圓錐半徑為圓錐半徑為2326，就是黃赤交，就是黃赤交角。角。進動的方向向西，同地球自轉(zhuǎn)和進動的方向向西，同地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向相反，所以稱為公轉(zhuǎn)方向相反，所以稱為“退行退行”。進動的速度是每年進動的速度是每年50.29，周期為，周期為25800年。年。 地軸進動的特征地軸進動的特征地球概論地球概論第三章 地球的運動地球是一個橢球體，赤道隆起部分受到一個來自日月的附地球是一個橢球體，赤道隆起

12、部分受到一個來自日月的附加引力，且向日月的一側(cè)稍大于背日月的一側(cè)，二者的差加引力，且向日月的一側(cè)稍大于背日月的一側(cè)，二者的差值存在于向日月一側(cè)并指向日月。值存在于向日月一側(cè)并指向日月。地軸進動的原理地軸進動的原理地球概論地球概論第三章 地球的運動黃赤交角的存在使日月經(jīng)常在赤道平面以外對赤道隆起施加黃赤交角的存在使日月經(jīng)常在赤道平面以外對赤道隆起施加引力。向日月和背日月部分的赤道隆起所受的引力差值形成一引力。向日月和背日月部分的赤道隆起所受的引力差值形成一個力矩，其作用是把赤道面?zhèn)€力矩，其作用是把赤道面“拉拉”回黃道面，地軸趨近黃軸?；攸S道面，地軸趨近黃軸。 地球概論地球概論第三章 地球的運動地

13、球存在自轉(zhuǎn)，根據(jù)物理學(xué)原理，轉(zhuǎn)動物體受到垂直于其自地球存在自轉(zhuǎn)，根據(jù)物理學(xué)原理，轉(zhuǎn)動物體受到垂直于其自轉(zhuǎn)軸的外力矩作用時，其自轉(zhuǎn)軸便向外力矩的正方向靠攏。轉(zhuǎn)軸的外力矩作用時，其自轉(zhuǎn)軸便向外力矩的正方向靠攏。 地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動天極的周期性運動天極的周期性運動地球進動的表現(xiàn)地球進動的表現(xiàn) 北半球看，北天極以黃北極為北半球看，北天極以黃北極為中心，中心，2326為半徑，由東向為半徑，由東向西作圓運動，速度每年西作圓運動，速度每年50.29，2 . 5 8 萬 年 完 成 一 周 。萬 年 完 成 一 周 。地球概論

14、地球概論第三章 地球的運動北天極的移動，導(dǎo)致北極星的北天極的移動，導(dǎo)致北極星的運動。北極星，指的是靠近北運動。北極星，指的是靠近北天極的亮星，因此它必然隨北天極的亮星，因此它必然隨北天極的移動而輪番替換。公元天極的移動而輪番替換。公元前前3000是天龍座是天龍座，即右樞，即右樞，現(xiàn)在是小熊座現(xiàn)在是小熊座，即勾陳一，即勾陳一，到公元到公元13600天琴座天琴座，即織女，即織女星將成為北極星。星將成為北極星。地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動赤道面的系統(tǒng)性變化赤道面的系統(tǒng)性變化 赤道面永遠垂直于地軸，隨著地軸的進動而進動，從而使赤道面永遠垂直于地軸，隨著地軸的進動

15、而進動，從而使赤道面與黃道的交點以同樣的方向和速度在黃道上移動，赤道面與黃道的交點以同樣的方向和速度在黃道上移動，約約71年又年又7個月向西移動個月向西移動1，稱為，稱為“交點退行交點退行”。 地球概論地球概論第三章 地球的運動KP周期：周期：2580025800年年速度：速度：50.29/a50.29/a方向：自東向西方向：自東向西地球概論地球概論第三章 地球的運動交點退行使以春分點為參考點量度的回歸年略短于恒星交點退行使以春分點為參考點量度的回歸年略短于恒星年，其差值約為年，其差值約為20分，中國古代稱此為分，中國古代稱此為“歲差歲差”。春分點的西移，引起赤道坐標系中恒星的赤經(jīng)和赤緯發(fā)春分

16、點的西移，引起赤道坐標系中恒星的赤經(jīng)和赤緯發(fā)生緩慢的持續(xù)變化，同時也引起黃道坐標系中黃經(jīng)的持生緩慢的持續(xù)變化，同時也引起黃道坐標系中黃經(jīng)的持續(xù)變化。續(xù)變化。 地球概論地球概論第三章 地球的運動3.地球自轉(zhuǎn)的周期地球自轉(zhuǎn)的周期自轉(zhuǎn)周期與時間的量度自轉(zhuǎn)周期與時間的量度通常說地球自轉(zhuǎn)的周期是通常說地球自轉(zhuǎn)的周期是1日。其實，與其說地球自轉(zhuǎn)日。其實，與其說地球自轉(zhuǎn)以以1日為周期，倒不如說時間的量度以地球自轉(zhuǎn)的周期日為周期，倒不如說時間的量度以地球自轉(zhuǎn)的周期為為1日。而地球自轉(zhuǎn)周期的量度，需要在地外尋找一個日。而地球自轉(zhuǎn)周期的量度，需要在地外尋找一個超然于地球自轉(zhuǎn)的參考點。這樣超然于地球自轉(zhuǎn)的參考點。這

17、樣1日的長短便會因選取日的長短便會因選取的參考點不同而不同，天文上的的參考點不同而不同，天文上的“日日”有三種：恒星日，有三種：恒星日，太陽日和太陰日。太陽日和太陰日。 地球概論地球概論第三章 地球的運動恒星日、太陽日與太陰日恒星日、太陽日與太陰日恒星日恒星日:同一恒星連續(xù)兩次在同地中天所需的時間，同一恒星連續(xù)兩次在同地中天所需的時間，23時時56分分太陽日太陽日:太陽連續(xù)兩次在同地中天所需的時間，太陽連續(xù)兩次在同地中天所需的時間，24時時太陰日太陰日:月球連續(xù)兩次在同地中天所經(jīng)歷的時間，月球連續(xù)兩次在同地中天所經(jīng)歷的時間，24時時50分分 地球概論地球概論第三章 地球的運動太陽日和太陰日比恒

18、星日長的直接原因太陽日和太陰日比恒星日長的直接原因太陽和月球在天球上向東運行，其赤經(jīng)不斷增大，從而太陽和月球在天球上向東運行，其赤經(jīng)不斷增大，從而推遲中天，因此連續(xù)兩次中天的時間間隔隨之拉長。推遲中天，因此連續(xù)兩次中天的時間間隔隨之拉長。1個個太陽日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)了太陽日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)了36059；1個太陰日內(nèi)，地球自個太陰日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)了37338。 地球概論地球概論第三章 地球的運動太陽日和太陰日比恒星日長的根本原因太陽日和太陰日比恒星日長的根本原因地球和月球向東公轉(zhuǎn)，延遲了太陽和月球第二次中天的地球和月球向東公轉(zhuǎn)，延遲了太陽和月球第二次中天的時間；月球公轉(zhuǎn)速度比地球快，所以太陰日比太陽日

19、還時間；月球公轉(zhuǎn)速度比地球快，所以太陰日比太陽日還要長。要長。地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動4真太陽日與平太陽日真太陽日與平太陽日 真太陽日和平太陽日的含義真太陽日和平太陽日的含義太陽日不僅取決于地球的自轉(zhuǎn)，而且也包含著地球公轉(zhuǎn)的太陽日不僅取決于地球的自轉(zhuǎn)，而且也包含著地球公轉(zhuǎn)的因素。地球向東公轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為太陽向東的周年運動，從而因素。地球向東公轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為太陽向東的周年運動，從而引起太陽赤經(jīng)逐日增大。太陽赤經(jīng)逐日增大的速度，即每引起太陽赤經(jīng)逐日增大。太陽赤經(jīng)逐日增大的速度，即每日赤經(jīng)差，隨季節(jié)而變化，從而導(dǎo)致太陽日的長短也隨著日赤經(jīng)差，隨季節(jié)而變化，從而導(dǎo)致

20、太陽日的長短也隨著季節(jié)的變化而變化，這種逐日變化的太陽日稱為真太陽日季節(jié)的變化而變化，這種逐日變化的太陽日稱為真太陽日或視太陽日。真太陽日的全年平均值，稱為平太陽日?；蛞曁柸?。真太陽日的全年平均值，稱為平太陽日。 地球概論地球概論第三章 地球的運動太陽每日赤經(jīng)差季節(jié)變化的原因太陽每日赤經(jīng)差季節(jié)變化的原因黃赤交角的存在黃赤交角的存在地球公轉(zhuǎn)引起的太陽視位置的差異，地球公轉(zhuǎn)引起的太陽視位置的差異，表現(xiàn)為太陽逐日的黃經(jīng)差，而太陽日表現(xiàn)為太陽逐日的黃經(jīng)差，而太陽日是用太陽的時角來量度，而時角與太是用太陽的時角來量度，而時角與太陽赤經(jīng)等量。根據(jù)第二赤道坐標系與陽赤經(jīng)等量。根據(jù)第二赤道坐標系與黃道坐標系

21、的關(guān)系來看，赤經(jīng)與黃經(jīng)黃道坐標系的關(guān)系來看，赤經(jīng)與黃經(jīng)有共同的原點，但基圈卻不相同，所有共同的原點，但基圈卻不相同，所以即使有相同的黃經(jīng)差，也不會有相以即使有相同的黃經(jīng)差，也不會有相同的赤經(jīng)差，二者的具體差異與黃赤同的赤經(jīng)差，二者的具體差異與黃赤交角大小密切相關(guān)。交角大小密切相關(guān)。地球概論地球概論第三章 地球的運動二分日，黃道與天赤道的交角最大，二分日，黃道與天赤道的交角最大，平均每日平均每日59的黃經(jīng)差，造成大約的黃經(jīng)差，造成大約54的赤經(jīng)差，相應(yīng)的時間減少的赤經(jīng)差，相應(yīng)的時間減少21秒；二秒；二至日，黃道與天赤道基本平行，平均至日，黃道與天赤道基本平行，平均每日每日59的黃經(jīng)差，造成大約的

22、黃經(jīng)差，造成大約64的赤的赤經(jīng)差，相應(yīng)的時間增加經(jīng)差，相應(yīng)的時間增加21秒。如果沒秒。如果沒有其他原因，一年中最長的真太陽日有其他原因，一年中最長的真太陽日約為約為24時時0分分21秒，發(fā)生在二至；最秒，發(fā)生在二至；最短的真太陽日約為短的真太陽日約為23時時59分分39秒，發(fā)秒，發(fā)生在二分。生在二分。地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球的橢圓軌道地球的橢圓軌道地球沿橢圓軌道繞太陽運行，公轉(zhuǎn)速度不等，造成太陽每日地球沿橢圓軌道繞太陽運行，公轉(zhuǎn)速度不等，造成太陽每日黃經(jīng)差存在周年變化。近日點，地球公轉(zhuǎn)速度最快，每日黃黃經(jīng)差存在周年變化。近日點，地球公轉(zhuǎn)速度最快，

23、每日黃經(jīng)差最大，約為經(jīng)差最大，約為 61，相應(yīng)地赤經(jīng)差增大，相應(yīng)地赤經(jīng)差增大2，真太陽日增長，真太陽日增長 8；遠日點，地球公轉(zhuǎn)速度最慢，每日黃經(jīng)差最小，約為遠日點，地球公轉(zhuǎn)速度最慢，每日黃經(jīng)差最小，約為57，相，相應(yīng)地赤經(jīng)差減少應(yīng)地赤經(jīng)差減少2，真太陽日減少，真太陽日減少8。如果沒有其他原因，。如果沒有其他原因，一年中最長的真太陽日約為一年中最長的真太陽日約為24時時0分分8秒，發(fā)生在秒，發(fā)生在1月初；最短月初；最短的真太陽日約為的真太陽日約為23時時59分分52秒，發(fā)生在秒，發(fā)生在7月初。月初。地球概論地球概論第三章 地球的運動1月2日視午 1月1日視午 4月2日視午 4月1日視午 7月2

24、日視午 7月1日視午（a）視太陽日平太陽日 （a）視太陽日平太陽日 （a）視太陽日平太陽日地球概論地球概論第三章 地球的運動黃赤交角與橢圓軌道兩個因素共同影響，造成全年最長的真太陽日黃赤交角與橢圓軌道兩個因素共同影響，造成全年最長的真太陽日為為24時時0分分29秒，發(fā)生在冬至；最短的真太陽日為秒，發(fā)生在冬至；最短的真太陽日為23時時59分分39秒，秒，發(fā)生在秋分前（發(fā)生在秋分前（9月月17日）。日）。 地球概論地球概論第三章 地球的運動5地球自轉(zhuǎn)的速度地球自轉(zhuǎn)的速度角速度角速度地球各部分自轉(zhuǎn)角速度相同。地球各部分自轉(zhuǎn)角速度相同。地球自轉(zhuǎn)角速度平均每小時地球自轉(zhuǎn)角速度平均每小時15，或每分或每分

25、15，每秒，每秒15（恒星時）；（恒星時）；如換成平太陽時，就為如換成平太陽時，就為1526/h。 地球概論地球概論第三章 地球的運動線速度線速度地球自轉(zhuǎn)的線速度因緯度和高度地球自轉(zhuǎn)的線速度因緯度和高度而不同。而不同。同一高度，地球自轉(zhuǎn)線速度隨緯同一高度，地球自轉(zhuǎn)線速度隨緯度增大而減?。撼嗟郎献赞D(zhuǎn)線速度度增大而減?。撼嗟郎献赞D(zhuǎn)線速度最大，為最大，為465m/s，任意緯度的自轉(zhuǎn)，任意緯度的自轉(zhuǎn)線速度可由下式求算：線速度可由下式求算： V=465m/scos hrh地球概論地球概論第三章 地球的運動同一緯度，地球自轉(zhuǎn)線速度隨高度同一緯度，地球自轉(zhuǎn)線速度隨高度增加而增大：赤道上，高度每增加增加而增大

26、：赤道上，高度每增加100m，自轉(zhuǎn)線速度增加，自轉(zhuǎn)線速度增加26m/s。 hrh地球概論地球概論第三章 地球的運動地球自轉(zhuǎn)速度存在長期變化、季節(jié)變化和不規(guī)則變化地球自轉(zhuǎn)速度存在長期變化、季節(jié)變化和不規(guī)則變化長期變化的主要原因是月球和太陽對地球的潮汐作用。潮汐長期變化的主要原因是月球和太陽對地球的潮汐作用。潮汐摩擦對地球自轉(zhuǎn)起著剎車作用，不斷減慢地球自轉(zhuǎn)速度。摩擦對地球自轉(zhuǎn)起著剎車作用，不斷減慢地球自轉(zhuǎn)速度。季節(jié)變化又分為周年變化和半周年變化。周年變化是季風的季節(jié)變化又分為周年變化和半周年變化。周年變化是季風的變化引起的，振幅為變化引起的，振幅為2525ms；半周年變化是大氣潮汐引；半周年變化是

27、大氣潮汐引起的，振幅為起的，振幅為9ms。不規(guī)則變化是由于地球內(nèi)部和外部的物質(zhì)移動和能量交換所不規(guī)則變化是由于地球內(nèi)部和外部的物質(zhì)移動和能量交換所致。致。地球概論地球概論第三章 地球的運動三、地球自轉(zhuǎn)的地理效應(yīng)三、地球自轉(zhuǎn)的地理效應(yīng)1天球的周日運動天球的周日運動恒星的周日運動是地球自轉(zhuǎn)的單純反映。其運動的路恒星的周日運動是地球自轉(zhuǎn)的單純反映。其運動的路線稱為周日圈，是各恒星所在的赤緯圈，都以南北天線稱為周日圈，是各恒星所在的赤緯圈，都以南北天極為不動的中心，每顆恒星都有不變的出沒方位和中極為不動的中心，每顆恒星都有不變的出沒方位和中天高度。天和地的關(guān)系，猶如球面與球心的關(guān)系，恒天高度。天和地的

28、關(guān)系，猶如球面與球心的關(guān)系，恒星周日運動的方向同地球自轉(zhuǎn)方向相反。恒星周日運星周日運動的方向同地球自轉(zhuǎn)方向相反。恒星周日運動的周期（恒星日）和角速度，如實地反映了地球自動的周期（恒星日）和角速度，如實地反映了地球自轉(zhuǎn)的周期和角速度。轉(zhuǎn)的周期和角速度。 不同天體的周日運動不同天體的周日運動恒星的周日運動恒星的周日運動地球概論地球概論第三章 地球的運動太陽和月球的周日運動不僅是地球自轉(zhuǎn)的反映，還有地球太陽和月球的周日運動不僅是地球自轉(zhuǎn)的反映，還有地球和月球公轉(zhuǎn)的因素。地球和月球向東公轉(zhuǎn)，使太陽和月球和月球公轉(zhuǎn)的因素。地球和月球向東公轉(zhuǎn)，使太陽和月球存在向東的巡天運動，造成其周日運動周期都比恒星周日

29、存在向東的巡天運動，造成其周日運動周期都比恒星周日運動周期長。表現(xiàn)為恒星逐日提前運動周期長。表現(xiàn)為恒星逐日提前 4 分鐘中天，造成星空分鐘中天，造成星空形象的季節(jié)變化；月亮逐日推遲約形象的季節(jié)變化；月亮逐日推遲約50分鐘中天。太陽和月分鐘中天。太陽和月球的周日圈因其赤緯的變化而變化，沒有固定的出沒方位球的周日圈因其赤緯的變化而變化，沒有固定的出沒方位和中天高度。太陽周日圈的變化，引起晝夜長短和正午太和中天高度。太陽周日圈的變化，引起晝夜長短和正午太陽高度的變化，從而形成季節(jié)的遞變。陽高度的變化，從而形成季節(jié)的遞變。 太陽和月球的周日運動太陽和月球的周日運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球

30、概論地球概論第三章 地球的運動A恒顯星是指周日圈全部位于地恒顯星是指周日圈全部位于地平圈以上，永不落下的恒星，平圈以上，永不落下的恒星，也叫拱極星。也叫拱極星。B恒顯星區(qū)，即恒顯星的范圍，恒顯星區(qū)，即恒顯星的范圍，是一個以仰極為中心的圓形天是一個以仰極為中心的圓形天空區(qū)域?？諈^(qū)域。C恒顯圈，即恒顯星區(qū)界線，是恒顯圈，即恒顯星區(qū)界線，是在北點同地平圈相切的赤緯圈，在北點同地平圈相切的赤緯圈，其半徑等于仰極距，等于當?shù)仄浒霃降扔谘鰳O距，等于當?shù)氐牡乩砭暥?。的地理緯度?不同緯度的周日運動不同緯度的周日運動恒顯星、恒顯星區(qū)和恒顯圈恒顯星、恒顯星區(qū)和恒顯圈地球概論地球概論第三章 地球的運動A恒隱星是指

31、周日圈全部位于恒隱星是指周日圈全部位于地平圈以下，永不升起的恒地平圈以下，永不升起的恒星。星。B恒隱星區(qū)，即恒隱星的范圍，恒隱星區(qū)，即恒隱星的范圍，是一個以俯極為中心的圓形是一個以俯極為中心的圓形天空區(qū)域。天空區(qū)域。C恒隱圈，即恒隱星區(qū)的界線，恒隱圈，即恒隱星區(qū)的界線，是在南點同地平圈相切的赤是在南點同地平圈相切的赤緯圈，其半徑也等于當?shù)氐木暼?，其半徑也等于當?shù)氐牡乩砭暥?。地理緯度。恒隱星、恒隱星區(qū)和恒隱圈恒隱星、恒隱星區(qū)和恒隱圈地球概論地球概論第三章 地球的運動出沒星是指周日圈同地平圈相出沒星是指周日圈同地平圈相交，有東升西落現(xiàn)象的恒星。交，有東升西落現(xiàn)象的恒星。出沒星區(qū)的范圍是一個以天赤出

32、沒星區(qū)的范圍是一個以天赤道為中心的環(huán)帶，環(huán)帶的寬度道為中心的環(huán)帶，環(huán)帶的寬度等于當?shù)赜嗑暤亩?。等于當?shù)赜嗑暤亩丁?出沒星出沒星地球概論地球概論第三章 地球的運動天球周日運動的緯度差異，主要表現(xiàn)在恒顯星、恒隱星和出沒星天球周日運動的緯度差異，主要表現(xiàn)在恒顯星、恒隱星和出沒星的范圍大小不同：緯度愈高，恒顯星區(qū)和恒隱星區(qū)愈大，出沒星的范圍大小不同：緯度愈高，恒顯星區(qū)和恒隱星區(qū)愈大，出沒星區(qū)愈小，周日圈與地平圈的交角愈??；緯度越低，仰極高度越小，區(qū)愈小，周日圈與地平圈的交角愈??；緯度越低，仰極高度越小，恒顯星和恒隱星區(qū)越小，出沒星區(qū)越大，周日圈與地平圈的交角恒顯星和恒隱星區(qū)越小，出沒星區(qū)越大，周日

33、圈與地平圈的交角越大。越大。 地球概論地球概論第三章 地球的運動不透明的地球在太陽光的照射不透明的地球在太陽光的照射下，一半為白晝，另一半為黑下，一半為白晝，另一半為黑夜，晝半于與夜半球之間的分夜，晝半于與夜半球之間的分界線稱為晨昏線。界線稱為晨昏線。 2以太陽日為周期的晝夜交替以太陽日為周期的晝夜交替地球概論地球概論第三章 地球的運動地球自西向東自轉(zhuǎn)，使晨昏線地球自西向東自轉(zhuǎn)，使晨昏線自東向西不斷移動，從而形成自東向西不斷移動，從而形成晝夜交替，同時使各地以太陽晝夜交替，同時使各地以太陽為參考點的地方時因經(jīng)度不同為參考點的地方時因經(jīng)度不同而不同，且東邊的地點地方時而不同，且東邊的地點地方時較

34、西邊的地點早。較西邊的地點早。 地球概論地球概論第三章 地球的運動晝夜交替，使太陽可均勻加熱晝夜交替，使太陽可均勻加熱地球，為生物創(chuàng)造了較好的生地球，為生物創(chuàng)造了較好的生存環(huán)境，也使地球上一切生命存環(huán)境，也使地球上一切生命活動和各種物理化學(xué)過程都具活動和各種物理化學(xué)過程都具有明顯的晝夜變化。有明顯的晝夜變化。 地球概論地球概論第三章 地球的運動地球坐標的確定，是以地球自轉(zhuǎn)地球坐標的確定，是以地球自轉(zhuǎn)特性為依據(jù)的。因為地球坐標系特性為依據(jù)的。因為地球坐標系的基本圈和基本點是與自轉(zhuǎn)相聯(lián)的基本圈和基本點是與自轉(zhuǎn)相聯(lián)系的：赤道是地球表面自轉(zhuǎn)線速系的：赤道是地球表面自轉(zhuǎn)線速度最大的各點連成的大圓；極點度

35、最大的各點連成的大圓；極點是線速度為零的兩點；地軸是地是線速度為零的兩點；地軸是地球內(nèi)部線速度為零的各點連成的球內(nèi)部線速度為零的各點連成的直線。直線。 3地球坐標的確定地球坐標的確定地球概論地球概論第三章 地球的運動地球上的方向都以經(jīng)線和緯線為準，而經(jīng)線和緯線因地地球上的方向都以經(jīng)線和緯線為準，而經(jīng)線和緯線因地球自轉(zhuǎn)而不變改變空間方向。球自轉(zhuǎn)而不變改變空間方向。水平運動的物體由于慣性而保持速率和方向不變。水平運動的物體由于慣性而保持速率和方向不變。 造成地表水平運動方向偏轉(zhuǎn)的原因造成地表水平運動方向偏轉(zhuǎn)的原因4水平運動的偏轉(zhuǎn)水平運動的偏轉(zhuǎn)地球概論地球概論第三章 地球的運動由于地球自轉(zhuǎn)，使北半球

36、經(jīng)緯線逆由于地球自轉(zhuǎn)，使北半球經(jīng)緯線逆時針方向（向左）偏轉(zhuǎn)，南半球經(jīng)時針方向（向左）偏轉(zhuǎn)，南半球經(jīng)緯線順時針方向（向右）偏轉(zhuǎn)，從緯線順時針方向（向右）偏轉(zhuǎn)，從而造成真正保持運動方向不變的物而造成真正保持運動方向不變的物體相對地發(fā)生向右（北半球）或向體相對地發(fā)生向右（北半球）或向左（南半球）偏轉(zhuǎn)。左（南半球）偏轉(zhuǎn)。 水平運動方向偏轉(zhuǎn)的規(guī)律性水平運動方向偏轉(zhuǎn)的規(guī)律性地球概論地球概論第三章 地球的運動按慣性定律，如果物體運動方向或按慣性定律，如果物體運動方向或速率發(fā)生改變，必定是受某種處力速率發(fā)生改變，必定是受某種處力的影響。地球自轉(zhuǎn)造成的水平運動的影響。地球自轉(zhuǎn)造成的水平運動方向偏轉(zhuǎn)，被假想成受到

37、一個力的方向偏轉(zhuǎn)，被假想成受到一個力的作用。這個力最早由法國數(shù)學(xué)家科作用。這個力最早由法國數(shù)學(xué)家科里奧利研究并確認，故稱為科里奧里奧利研究并確認，故稱為科里奧利力，簡稱科氏力，地理和氣象學(xué)利力，簡稱科氏力，地理和氣象學(xué)上稱為地轉(zhuǎn)偏向力。上稱為地轉(zhuǎn)偏向力。 地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力地球概論地球概論第三章 地球的運動地轉(zhuǎn)偏向力是一種視力，一種假想的力，只能改變物體運動的地轉(zhuǎn)偏向力是一種視力，一種假想的力，只能改變物體運動的方向，而不能改變其速率，其大小隨緯度和物體運動速度而定：方向，而不能改變其速率，其大小隨緯度和物體運動速度而定： F=2Vmsin地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第

38、三章 地球的運動第二節(jié)第二節(jié) 地球的公轉(zhuǎn)地球的公轉(zhuǎn)一、地球公轉(zhuǎn)及其證明一、地球公轉(zhuǎn)及其證明1.1.公轉(zhuǎn)的定義與方向公轉(zhuǎn)的定義與方向地球繞太陽的運動，稱為地球的公轉(zhuǎn)。地球繞太陽的運動，稱為地球的公轉(zhuǎn)。地球概論地球概論第三章 地球的運動地球公轉(zhuǎn)的方向與其自轉(zhuǎn)方向相同。地球公轉(zhuǎn)的方向與其自轉(zhuǎn)方向相同。地球概論地球概論第三章 地球的運動2地球公轉(zhuǎn)的證明地球公轉(zhuǎn)的證明恒星周年視差恒星周年視差視差位移視差位移視差位移，是指由于觀測者位視差位移，是指由于觀測者位置的變化而引起目標方向發(fā)生置的變化而引起目標方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。改變的現(xiàn)象。 地球概論地球概論第三章 地球的運動是指在地球上觀察恒星時，由于地是指在

39、地球上觀察恒星時，由于地球的公轉(zhuǎn)運動導(dǎo)致該恒星相對天于球的公轉(zhuǎn)運動導(dǎo)致該恒星相對天于背景發(fā)生視位移的現(xiàn)象。地球在半背景發(fā)生視位移的現(xiàn)象。地球在半年的空間位移雖然十分巨大（近年的空間位移雖然十分巨大（近3億億km）,但相比之下恒星的距離更但相比之下恒星的距離更為遙遠，因此恒生的視差位移極為為遙遠，因此恒生的視差位移極為微小和難以觀察。微小和難以觀察。恒星的視差位移現(xiàn)象恒星的視差位移現(xiàn)象地球概論地球概論第三章 地球的運動恒星的視差位移以一年為周期；恒星的視差位移以一年為周期；恒星周年視差位移的路線是一恒星周年視差位移的路線是一封閉曲線，但其具體形狀則因封閉曲線，但其具體形狀則因恒星的黃緯而不同：近

40、黃極恒恒星的黃緯而不同：近黃極恒星，周年視差位移路線與地球星，周年視差位移路線與地球公轉(zhuǎn)軌道相同，接近一個正圓；公轉(zhuǎn)軌道相同，接近一個正圓；黃道上恒星，周年視差位移路黃道上恒星，周年視差位移路線則成一段直線；其它黃緯上線則成一段直線；其它黃緯上的恒星，周年視差位移路線都的恒星，周年視差位移路線都是橢圓，且愈近黃極，扁率愈是橢圓，且愈近黃極，扁率愈小。小。恒星周年視差橢圓恒星周年視差橢圓地球概論地球概論第三章 地球的運動地球上觀測到的恒星實際視位地球上觀測到的恒星實際視位置同其平均視位置（從太陽上置同其平均視位置（從太陽上觀測到的位置）進行之間總存觀測到的位置）進行之間總存在一個偏差其大小同地球

41、在其在一個偏差其大小同地球在其軌道上位置有關(guān)。當日地連線軌道上位置有關(guān)。當日地連線垂直于星地連線時，同一恒星垂直于星地連線時，同一恒星的視差位移達到極大值，被稱的視差位移達到極大值，被稱為恒星的周年視差，或簡稱為為恒星的周年視差，或簡稱為年視差。年視差。 恒星周年視差的大小恒星周年視差的大小地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動年視差（左）和光行差（右）的比較年視差（左）和光行差（右）的比較恒星年

42、視差位置的偏離方向，二者有恒星年視差位置的偏離方向，二者有9090 之差之差地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動地球概論地球概論第三章 地球的運動近日點：距日近日點：距日1.471億億km，地，地球球1月初經(jīng)過；月初經(jīng)過；遠日點：距日遠日點：距日1.521億億km，地，地球球7月初經(jīng)過；月初經(jīng)過；中距點：地球短半軸的兩個中距點：地球短半軸的兩個端點，地球于端點，地球于4月初月初和和10月初經(jīng)過。月初經(jīng)過。 太陽在軌道中的位置太陽在軌道中的位置地球概論地球概論第三章 地球的運動地球公轉(zhuǎn)軌道面與赤道面之間的地球公轉(zhuǎn)軌道面與赤道面之間的夾角，亦即黃道與天赤道之間的夾角

43、，亦即黃道與天赤道之間的夾角，稱為黃赤交角。黃道與天夾角，稱為黃赤交角。黃道與天赤道相交于春秋二分點，黃道與赤道相交于春秋二分點，黃道與距天赤道最遠的兩點，稱為二至距天赤道最遠的兩點，稱為二至點，距天赤道點，距天赤道232326,26,稱黃赤稱黃赤大距。黃赤交角的存在，具有重大距。黃赤交角的存在，具有重要的天文和地理意義。要的天文和地理意義。2黃赤交角黃赤交角地球概論地球概論第三章 地球的運動3公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期365.2425d365.2422d346.62d365.2596d地球概論地球概論第三章 地球的運動角速度：平均每日角速度：平均每日59 線速度：平均每秒線速度：平均每秒30公里公里面

44、速度：不變面速度：不變4地球公轉(zhuǎn)速度地球公轉(zhuǎn)速度地球概論地球概論第三章 地球的運動太陽周年運動的軌跡太陽周年運動的軌跡黃黃道，如實地反映了地球軌道道，如實地反映了地球軌道平面在天空中的位置。平面在天空中的位置。 三、地球公轉(zhuǎn)的地理效應(yīng)三、地球公轉(zhuǎn)的地理效應(yīng)1太陽周年（視）運動太陽周年（視）運動地球概論地球概論第三章 地球的運動太陽在黃道上的不同位置，太陽在黃道上的不同位置，真實地反映了地球在公轉(zhuǎn)軌真實地反映了地球在公轉(zhuǎn)軌道上的位置。道上的位置。一羊二牛三雙子，一羊二牛三雙子，四蟹五獅室女連，四蟹五獅室女連，七秤八蝎九人馬，七秤八蝎九人馬，摩寶雙魚十二全。摩寶雙魚十二全。地球概論地球概論第三章

45、地球的運動太陽周年運動的方向、角速太陽周年運動的方向、角速度和周期，分別如實地反映度和周期，分別如實地反映了地球公轉(zhuǎn)的方向、角速度了地球公轉(zhuǎn)的方向、角速度和周期。和周期。 地球概論地球概論第三章 地球的運動行星與太陽的會合運動，是指由于太陽和行星都以各自行星與太陽的會合運動，是指由于太陽和行星都以各自特定的周期在地心天球上運動，從而導(dǎo)致太陽和各個行特定的周期在地心天球上運動，從而導(dǎo)致太陽和各個行星之間存在著相對運動，實質(zhì)是地球與各大行星繞太陽星之間存在著相對運動，實質(zhì)是地球與各大行星繞太陽公轉(zhuǎn)速度不同而呈現(xiàn)出來的一種復(fù)合運動。公轉(zhuǎn)速度不同而呈現(xiàn)出來的一種復(fù)合運動。2行星同太陽的會合運動行星同太

46、陽的會合運動會合運動的概念會合運動的概念地球概論地球概論第三章 地球的運動當行星和太陽的黃經(jīng)相等時，當行星和太陽的黃經(jīng)相等時，二者都處于地球的同一側(cè)，就二者都處于地球的同一側(cè)，就是行星同太陽會合，叫做行星是行星同太陽會合，叫做行星合日，或簡稱合。相反，當行合日，或簡稱合。相反，當行星和太陽的黃經(jīng)相差星和太陽的黃經(jīng)相差180而處而處于地球的兩側(cè)時，叫做行星沖于地球的兩側(cè)時，叫做行星沖日，或簡稱沖。日，或簡稱沖。行星合日和沖日行星合日和沖日E上合上合沖沖下合下合合合地球概論地球概論第三章 地球的運動行星合日是一種周期性現(xiàn)象。從這一次行星合日到下一次行星合日是一種周期性現(xiàn)象。從這一次行星合日到下一次

47、行星合日所經(jīng)歷的時間，叫行星的會合周期。會合周期的行星合日所經(jīng)歷的時間，叫行星的會合周期。會合周期的長短，取決于行星公轉(zhuǎn)周期和地球公轉(zhuǎn)周期。二者之間的長短，取決于行星公轉(zhuǎn)周期和地球公轉(zhuǎn)周期。二者之間的具體關(guān)系，則因地內(nèi)行星和地外行星而不同。具體關(guān)系，則因地內(nèi)行星和地外行星而不同。會合運動的周期會合運動的周期地球概論地球概論第三章 地球的運動EPS111地內(nèi)行星與太陽會合運動的周期地內(nèi)行星與太陽會合運動的周期地球概論地球概論第三章 地球的運動PES111地外行星與太陽會合運動的周期地外行星與太陽會合運動的周期地球概論地球概論第三章 地球的運動地內(nèi)行星與太陽的黃經(jīng)差，有一定地內(nèi)行星與太陽的黃經(jīng)差，

48、有一定的限度（且的限度（且90），稱為大距），稱為大距（即最大的距角）。其中位于太陽（即最大的距角）。其中位于太陽之東的大距，叫做東大距；位于太之東的大距，叫做東大距；位于太陽之西的大距，叫做西大距。東西陽之西的大距，叫做西大距。東西大距是觀測地內(nèi)行星的最好時機。大距是觀測地內(nèi)行星的最好時機。地內(nèi)行星的合日有上合和下合之分，地內(nèi)行星的合日有上合和下合之分，距離地球近的一次稱為下合，距離距離地球近的一次稱為下合，距離地 球 遠 的 一 次 稱 為 上 合 。地 球 遠 的 一 次 稱 為 上 合 。行星同太陽的相對位置的變化行星同太陽的相對位置的變化地內(nèi)行星同太陽的相對位置的變化地內(nèi)行星同太陽的相對位置的變化地球概論地球概論第三章 地球的運動地內(nèi)行星在天球上相對于太陽來說地內(nèi)行星在天球上相對于太陽來說是東行，其會合運動表現(xiàn)為上合是東行，其會合運動表現(xiàn)為上合東大距東大距下合下合西大距西大距上合的依次出現(xiàn)和反復(fù)循環(huán)。水星上合的依次出現(xiàn)和反復(fù)循環(huán)。水星與金星凌日天象就是指水星、金星