第二节地球的公转.docx

第二节 地球的公转第二节地球的公转地球在自转的同时，还不停的绕太阳公转，这种转动是以太阳的存在和吸引为前提的，参与这种转动的还有太阳系其他天体，它们在中心天体太阳的作用下共同绕太阳转动，因此这种绕日转动被称作“公转”一．地球公转的证明严格的说，地球公转并不是地球绕太阳单方面的运动，而是地球和太阳绕其公共质心的转动但因Ｍ日＝33万Ｍ地，故日地公共质心距日心仅450ＫＭ，（Ｒ日＝70万KM），故将太阳绕公共质心的转动忽略不计，而看作是地球绕日心的单方面转动地球公转的证据是在哥白尼的日心学说提出近300年之后才被发现的一）恒星的周年视差１．视差位移：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２．视差位移路线：Ｐ79图3-21黄极方向：地球轨道的缩影（圆形）圆椭圆扁黄道方向：一段直线３．视差位移的大小：周年视差π视差位移的大小同恒星的距离有关：距离越大，位移越小为测定视差位移的大小，人们设：从太阳上观测到的恒星位置为其平均位置，而从地球上观测的实际位置与平均位置总有一定的差值，此差值同由太阳观测恒星的方向线和由地球观测恒星的方向线之间的夹角有关此夹角的大小因地球的轨道位置而不同。

当地球轨道半径垂直于星地连线时，该夹角最大，称之为周年视差由于恒星的距离极其遥远，恒星的周年视差很小，也很难测定观测不到年视差一直是日心说反对者的有力证据哥白尼：“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，从而不能看到这种现象《天体运行论》Ｐ30，科学出版社，1973年第1版）开普勒：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，天文学家总有一天会找出地球绕太阳运动的证据来科学终究经受住了时间的检验1838-1839年，三位天文学家最先测定出了几颗恒星的周年视差：Ｐ81此时，距1543年哥白尼提出日心说已近300年了二）光行差光行差是地球轨道速度对于星光方向的影响１．光行差位移设：星光以Ｃ＝30万KM/S则在地球上看到该恒星在天球上的位置为Ｍ１（真位置）；因：地球以Ｖ＝30KM/S的速度公转，则必然引起恒星与地球的相互运动，亦即恒星以－Ｖ的速度相对于地球运动故：星光一方面以Ｃ＝30万KM/S的速度投向地球，另一方面又以－Ｖ＝30KM/S的速度相对于地球运动，则地球上看到的星光的视方向应是这二速度的合成方向。

所以：真方向与视方向之间存在一个角度θ，该角度叫做光行差位移Ｐ81）tgθ＝Ｖ/Ｃ＝0.0001 θ＝20.47″因此，光行差位移为一常数，称为光行差常数，与恒星距离无关２．光行差位移路线由于光行差的存在，恒星的视位置Ｍ２总是偏离其真实位置的前方（地球公转的前方）由于地球以一年为周期公转，所以光行差表现为恒星的视位置以一年为周期绕转其真实位置Ｐ83图3-27左）光行差轨道因恒星的黄纬β而不同Ｐ83图3-26）（三）多普勒效应：多普勒效应是地球运动对星光频率的影响星光亦有类似的现象星光由不同波长的光组成（如阳光：赤橙红绿青蓝紫），各种波长的光排列成光谱设地球与恒星相对静止的恒星光谱为实际光谱，若：地球向恒星靠近，则相当于把星光压缩，使其波长变短，谱线向紫光方向移动——紫移；若：地球远离恒星，则相当于将星光拉伸，故其波长变长，谱线向红光方向移动——红移由于地球公转，半年靠近恒星，半年远离恒星，故恒星的谱线在一年中交替发生紫移和红移二、地球公转的规律性（一）公转轨道１．轨道形状：椭圆根据开氏第一定律，地球的公转轨道是一椭圆，太阳位于其中的一个焦点上轨道参数：Ｐ84近日距离＝1.471*108KM远日距离＝1.521*108KM近日点在轨道上不固定，东旋11″/目前地球１月初通过近日点，７月初通过远日点。

２．轨道平面：黄道面黄赤交角ε＝23°26′Ｐ对Ｋ的偏离为23°26′所以地轴对轨道面的倾斜为66°34′黄道与天赤道的最大距离为23°26′（二）公转周期公转周期即地球绕日公转一周所用时间亦即太阳周年运动周期由于选择参考点的不同，所度量出的周期也不同１．恒星年：太阳在黄道上连续两次通过同一恒星的时间间隔遥远的恒星没有明显的自行，可看作是天球上的不动点，因此，在１恒星年中，地球公转了360°１恒星年＝365.2564日２．回归年：太阳在黄道上连续两次通过春分点的时间间隔∵地轴进动造成春分点西移50.29″/年，∴在１回归年中，地球公转了360°－50.29″１回归年＝365.2422日岁差：回归年与恒星年之差，-0.0142日或-20m24s３．近点年：地球在轨道上连续两次通过近日点的时间间隔∵近日点每年东移11″∴在１近点年中地球公转了360°＋11″１近点年＝365.2596日４．交点年（食年）：太阳在黄道上连续两次通过同一黄白交点的时间间隔∵黄白交点每年西移20°∴在１交点年中地球公转了360°－20°１交点年＝346.6200日在上述年中，只有恒星年是地球公转的真正周期三）公转速度遵循开普勒定律，地球公转速度在近日点最快，远日点最慢。

１．角速度ω＝3600/T＝59′/日ω近＝61′/日（1月初）ω远＝57′/日（7月初）２．线速度Ｖ＝Ｌ/Ｔ＝29.78KM/SＶ＝30.3 KM/S（1月初）Ｖ＝29.3 KM/S（7月初）由于地球公转速度的变化，使地球在轨道上转过同样的角度所用时间不同，如公转150的时间：近日点附近需14.7日,远日点附近需15.7日三．地球公转的后果地球自西向东绕太阳公转，其轨道位置的改变必然会引起其他天体如恒星、太阳、行星视位置的改变，从而出现恒星的周年视差位移、太阳的周年运动、行星（月球）同太阳的会合运动其中，后三种是显而易见的一）太阳的周年运动由于地球公转造成了太阳以恒星年为周期在黄道上自西向东的运动叫太阳的周年运动这种运动是地球公转的真实反映１．太阳周年运动的路线，真实的反映了地球轨道平面在天空中的位置由于黄道即地球轨道平面无限扩大与天球的交线，故黄道所经过的星座反映了地球轨道面在天空中的位置：Ｐ９图１－９二十四气与十二宫为表示太阳周年运动的位置，我国古代按λ⊙将黄道等分为24段（150/段），称为二十四气西方为了同样的目的，将黄道等分为十二段，称十二宫见P88图3-32●二十四气的含义ａ．弧段：黄道按λ等分的24个弧段，150/段。

ｂ．时段：太阳在黄道上经过24个弧段的时段ｃ．等分点：黄道上的24个等分点（其中包括二分二至点）ｄ．时刻：太阳经过24个等分点的时刻２．太阳在黄道上的位置，真实的反映了地球在轨道上的位置由于从地球上看太阳的位置与从太阳上看地球的位置，二者之间总相差1800，所以太阳的黄道位置间接反映了地球的轨道位置如：当太阳在黄道上位于最北点时，说明地球位于轨道的最南端３．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、周期和速度●方向：自西向东●周期：恒星年′/日（1月初）●角速度：59′/日57′/日（7月初）（二）行星同太阳的会合运动地球与其他行星均绕日公转，在运动的地球上观察，则反映为太阳和其他行星以不同的周期在天球上运行，因此太阳与行星之间存在着相对运动，表现为太阳与行星之间不停的聚合又分离，称为行星同太阳的会合运动１．行星的轨道速度比较设：行星Ｐa Ｐb轨道半径ａｂ公转周期Ｔa Ｔb轨道速度Ｖa Ｖb则：Ｖa＝2πa/Ｔa Ｖb＝2πb/ＴbＶa/Ｖb=即：行星的轨道速度与其轨道半径的平方根成反比所以，距日越近，速度越大因此：Ｖ地内>Ｖ地>Ｖ地外２．会合周期（Ｓ）行星两次会合的周期，叫会合周期。

设：两行星Ｐa Ｐb公转周期Ｔa Ｔb在一会合周期中转过的角度3600+θθ则：对于Ｐb θ＝对于Ｐa 3600+θ＝３．行星与太阳相对位置的变化地内行星同太阳的会合运动表现为上合－东大距－下合－西大距－上合的反复循环当地内行星东大距时，星在日之东，为昏星；当地内行星西大距时，星在日之西，为晨星水星大距为28０，金星大距为48０地外行星同太阳的会合运动表现为４．行星相对于恒星的视行（逆行）行星除与太阳的会合运动外，还有相对于恒星背景的移动一般来说，行星在恒星背景上自西向东移动，称为顺行，但有时却表现为自东向西的移动，称逆行１）地外行星的逆行∵Ｖ地>Ｖ地外∴当地球赶上并超过地外行星时，行星在天球上的视位置自东向西移动，为逆行因此，地外行星在冲前后逆行２）地内行星的逆行当地内行星赶上并超过地球时发生逆行，即地内行星在下合前后逆行三）月球同太阳的会合运动日月会合运动前已讲述，表现为合（朔）－上弦－望－下弦－合的反复循环为朔望月日月会合运动周期的推算：设：会合周期为Ｓ月球公转周期为Ｍ太阳周年运动周期为Ｅ月球转过的为3600+θ；则：。