地球自转解析课件

1、地球的自转地球的公转地球的自转第六节地球的自转地球自转及其证明地球自转的规律性地球自转的后果第六节地球的自转地球自转及其证明【教学目标和要求】1.了解地球自转的方向和周期。理解极移和地轴进动及其地理意义。2.了解真太阳日和平太阳日的区别及产生原因。3.掌握地球自转所产生的后果。【教学重点】地球自转的后果。【教学难点】地轴进动。第六节 地球的自转【教学目标和要求】第六节 地球的自转301地球自转及其证明一、地球自转中心、方向地球的绕轴旋转称为自转。地球自转的中心是地轴。地球自转的方向在北极上空看是逆时针方向，这个方向叫做自西向东。301地球自转及其证明法国实验物理学家傅科(Jean Foucau

2、lt18191868 ） 1851年傅科为证明地球自转所设计的一种摆，称为博科摆。二、傅科摆对地球自转的证明法国实验物理学家傅科(Jean Foucault 67米27KG 傅科摆下是一个有刻度的圆盘，盘上刻有通过圆心的直线。静止时，摆锤正中应对准盘的圆心，观察时先确定盘中某一直线与通过圆心的子午线重合，然后推动摆锤沿子午线方向作南北方向转动。过一段时间，就会看到摆动方向偏离了子午线方向。1、傅科摆原理67米27KG 傅科摆下是一个有刻度的圆盘，盘上刻有巴黎国葬院(法国的先贤祠)外观巴黎国葬院(法国的先贤祠)外观法国巴黎国葬院的大厅法国巴黎国葬院的大厅国葬院大厅的傅科摆（示意图）国葬院大厅地球

3、自转解析课件地球自转解析课件67米27KG 相对于地面方向来说，在北半球，摆动面在缓慢地、持续地沿顺时针方向偏转，在南半球反之。67米27KG 相对于地面方向来说，在北半球，摆动 AABBN N假若傅科摆在北极，以极点为圆盘的中心，转一周为24小时，每小时偏转15。摆若设在赤道，则不发生偏离；在南半球，摆向左偏转。 AABBN N假若傅科摆在北极，以极点为圆盘的中心，转2、傅科摆偏转的方向和速度傅科摆偏转的方向，因南北半球而不同：北半球右偏，南半球左偏。傅科摆偏转的角速度与所在地的纬度的正弦成正比。 d/dt=sin15/h2、傅科摆偏转的方向和速度.302地球自转的规律性一、地轴和极移PP

4、NS1、地轴和天轴 N、S在地面上的位置表示地轴在地球内部的位置。P、P 在天球上的位置表示地轴在宇宙空间的位置。地轴的位置决定N、S、P、P 的位置。.302地球自转的规律性PP NS1、地轴和天轴2、极移与进动的比较PPPP NNNN 地轴天轴极移进动极移是地极的移动，不涉及天极在天球上位置的变化；进动造成天极的移动，不涉及地极在地面上位置变化。2、极移与进动的比较PPPP NNNN 地轴天轴极移进动3、极移地球自转轴在地球本体内部作周期性摆动而引起的地球自转极在地球表面上移动的现象。是整个地球相对于地轴的运动所造成的。3、极移地球自转解析课件、幅度0.5 或15米、轨迹连续不断的圆圈。、

5、周期张德勒周期14个月周期（海洋运动和地球弹性变形引起）。1年周期（大气运动所致）。、后果引起各地纬度和经度的微小变化。地球自转解析课件二、地轴进动1、概念南北天极在天球上的移动，反映了地轴在宇宙空间的运动。（地轴绕黄轴的圆锥形运动，引起南北两极在天球上的移动）。方向向西。KKPPPP二、地轴进动KKPPPP地球自转解析课件地球自转解析课件地 轴 进 动 示 意地 轴 进 动 示 意黄北极北极星随天北极移动而变迁左手法则：姆指指向黄北极方向，四指指向为地轴进动方向。北极星随天北极移动而变迁左手法则：姆指指向黄北极方向，四指北极星随天北极移动而变迁北极星随天北极移动而变迁2、地轴进动的特点 圆锥

6、形运动的圆锥轴线垂直于地球轨道平面指向黄极。 圆锥半径为2326，就是黄赤交角。 进动方向向西，同地球自转方向相反。 进动的速度是每年50.29 ,周期为25800年。2、地轴进动的特点3、地轴进动的影响因素地球扁球体的影响地球赤道部分由于自转的惯性离心力作用，形成环形隆起，月球和太阳对赤道隆起产生附加的引力。黄赤交角的影响黄赤交角的存在使月球和太阳经常在赤道面以外对赤道隆起施加引力。使地轴趋近黄轴。地球自转的影响合力矩的作用使地轴进动。3、地轴进动的影响因素ZOGL重力G对O点产生一个力矩(力力臂)，力矩方向垂直于旋转轴和重力所成的平面指向书里面，给角动量L一个增量L，因而使旋转轴绕着竖直轴

7、OZ进动。右手螺旋定则：四指指向重力作用下的螺旋转动方向，姆指指向为力矩的正方向，即螺旋的前进方向，转动轴进动方向。ZOGL重力G对O点产生一个力矩(力力臂)，力矩方向垂M1M2KLO月球转动物体受到垂直于其自转轴的外力矩作用时，其自转轴便向外力矩的正方向靠拢。力矩M1M2 ，合力矩使地轴趋向黄轴M1M2合力矩M1M2为正黄道面M1M2KLO月球转动物体受到垂直于其自转轴的外力矩作用时讨论：陀螺所受重力矩是什么方向？陀螺进动方向与旋转方向关系如何？地轴所受合力矩是什么方向？地轴进动方向与旋转方向关系如何？指向书里面进动方向与自转方向相同指向书外面进动方向与自转方向相反讨论：指向书里面进动方向与

8、自转方向相同指向书外面进动方向与自结论：转动物体受到垂直于其自转轴的外力矩作用时，其自转轴便向外力矩的正方向靠拢。陀螺所受重力矩向里，陀螺轴进动方向与其旋转方向相同。地球所受合力矩方向向外，与陀螺的重力矩方向相反，地轴进动方向与其自转方向相反。结论：陀螺所受重力矩向里，陀螺轴进动方向与其旋转方向相同4、地轴进动的表现 天极的周期性圆运动和北极星的变迁（北天极以北黄极为中心，以2326为半径，由东向西作圆运动，每年移动50.29，25800年一周）。 赤道面和天赤道的系统的变化，导致交点退行。 交点退行（西移），导致回归年短于恒星年。因而，我国古代把地轴进动称为岁差。 春分点西移使恒星的赤经、赤

9、纬、黄经有缓慢的持续变化。4、地轴进动的表现三、地球自转的周期周期恒星日太阳日太阴日参考点恒星（春分点）太阳月球定义同一恒星（春分点）两次在同地中天的周期太阳连续两次在同地中天所需时间月球连续两次在同地中天所需时间自转角度36036059 373 38 时长恒星时24h24h04m24h54m太阳时23 h 56 m24 h24 h 50 m三、地球自转的周期周期恒星日太阳日太阴日参考点恒星（春分点） 恒星日：同一恒星（春分点）两次在同地中天的周期。天文上用来定义恒星日的，不是具体的某个恒星，而是春分点。这是由于恒星日是同恒星时相联系的，而恒星时是以春分点作为量时天体的。 太阳日：太阳连续两次

10、在同地中天所需时间。太阴日：月球连续两次在同地中天所需时间。 恒星日：同一恒星（春分点）两次在同地中天的周期。地球自转解析课件E1E2E3在一个恒星日内，地球自转360，但在一个太阳日内，地球公转59，自转36059，这59差值是地球公转造成的，使太阳日比恒星日约长4分钟。E1E2E3在一个恒星日内，地球自转360，但在一个太E1E2E3恒星日与太阴日比较月星中天月中天月中天一太阴日地球自转37338约24时54分钟。 E1E2E3恒星日与太阴日比较月星中天月中天月中天一太阴太阳和月球在天球上向东运行，赤经持续递增，而天体中天时刻按其赤经次序而定，赤经增大，中天时刻推迟到来，使连续两次中天的时

11、间间隔增长，太阳日和太阴日都要长于恒星日。太阳和月球在天球上向东运行，赤经持续递增，而天体中天时刻四、真太阳日与平太阳日1、概念真太阳日：太阳连续两次经过上中天的时间间隔，因季节的不同而变化。平太阳日：真太阳日的全年平均值。作为时间单位，它的长度是同每日59 的太阳赤经差的平均值相联系的。四、真太阳日与平太阳日恒星时等于当时中天恒星的赤经，等于春分点的时角。复习：恒星时的概念恒星时等于当时中天恒星的赤经，等于春分点的时角。复习：赤经（）时角（t）QPtS = tS = t+恒星中天： t=0， S=任何时刻的恒星时，等于当时中天恒星的赤经。赤经（）时角（t）QPtS = tS = t+恒第 二

12、 赤 道 座 标 系第 二 赤 道 座 标 系如果是太阳赤经每日增加59，则每一日的长度都是相等的。如果是太阳赤经每日增加59，则每一日的长度都是相等的。讨论： 如果没有地球公转（太阳的视运动），一个太阳日应该是多长时间？有了地球公转（太阳的视运动），一个太阳日是多长时间？如果地球每日公转近2，一个太阳日是多长时间？讨论：结论：一个太阳日长度是在一个恒星日长度的基础之上，加上每日太阳黄经差所引起的赤经差决定的。结论：时间黄经差赤经差较差时间真太阳日二分5954 5 21S23h59m39s二至5964 5 21S24h0m21s2、太阳每日赤经差的季节变化的原因黄赤交角：直接影响真太阳日长短的

13、是黄经差所引起的赤经差。时间是以天体时角度量的，而时角与赤经是等量的。虽然黄经与赤经有相同的原点，但同样的黄经差有不同的赤经差。时间黄经差赤经差较差时间真太阳日二分5954 5 黄赤交角与视太阳日长度黄赤交角与视太阳日长度(2)地球的椭圆轨道时间黄经差赤经差真太阳日近日点5926128S远日点5925728SZZWE6159571.2 1.1 4.2 4.1 7.2 7.1(2)地球的椭圆轨道时间黄经差赤经差真太阳日近日点592 黄赤交角和椭圆轨道这两个因素同时作用并相互干挠，前者使真太阳日长度发生正负21秒的变化，后者使真太阳日长度发生正负8秒的变化，二者之中，前者是主要的。 黄赤交角和椭圆

14、轨道这两个因素同时作用并相互干挠，前视太阳日长度的周年变化视太阳日长度的周年变化日期真太阳日差值 2.1224：00：00 0S 3.2623：59：4218S 5.1424：00：00 0S 6.2024：00：1313S 7.2624：00：00 0S 9.1723：59：3921S11.0324：00：00 0S12.2324：00：2929S真太阳日极值和平均值分布日期真太阳日差值 2.1224：00：00 0S 3五、地球自转的速度地球的自转是地面上各个点绕地轴作圆周运动。角速度平均为每小时15（恒星时）。线速度因纬度和高度而不同：V0465m/s2RT23.146378140m86

15、164sV=V0cos=465m/scos五、地球自转的速度V046地球自转速度是变化着的：长期变化：月球和太阳对地球的潮汐作用起着刹车作用。 形成之初周期为4小时，5亿年前为20.8小时，一年为400多日，石炭纪为21.8小时。原因：太阳月球的潮汐摩擦和地球内部物质分异。季节变化：季风变化和大气潮汐引起。不规则变化：地球内部和外部的物质移动和能量交换所致。地球自转速度是变化着的：303地球自转的后果 一 、不同天体的周日运动 1 、 恒星周日运动是地球自转的单纯反映 （1）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。303地球自转的后果（2）恒星周日运动的方向

16、同地球自转方向相反. （3）恒星周日运动的周期和角速度，如实地反映了地球自转的周期和它的角速度。（2）恒星周日运动的方向同地球自转方向相反. （3）恒星周地球自转解析课件晨昏线晨昏线2、太阳和月亮的会合运动不是地球自转的单纯反映太阳周年运动是地球绕太阳公转造成的视动；月亮的巡天运动则是它本身绕地球的运动。它们的方向都是向东，因而二者的周日运动周期，都比恒星日周期长。太阳日比恒星日长约4分，恒星中天时刻逐日提前4分，造成星空形象的季节变化。太阴日比恒星日长约54分，月亮中天时刻逐日推迟约50分。2、太阳和月亮的会合运动不是地球自转的单纯反映 3、恒星周日圈固定，每颗恒星都有不变的出没方位和中天高

17、度。太阳和月球的周日圈则因它们赤纬的变化而不断改变，因而没有固定的出没方位和中天高度。 3、恒星周日圈固定，每颗恒星都有不变的出没方位和中天高二、不同纬度的周日运动1、星区划分恒显星周日圈全部位于地平圈以上的恒星。恒显圈恒显星区的界线。赤纬圈为90。恒显星区恒显圈以内以天北极为中心的一个圆形天空区域。恒隐星周日圈全部在地平以下的恒星。出没星周日圈与地平圈相交的恒星。二、不同纬度的周日运动ZP90地平圈天赤道恒显星区、恒隐星区和出没星区仰极高度天顶赤纬当地纬度90ZP90地平圈天赤道恒显星区、恒隐星区和出没星区仰极高不同纬度的天球周日运动不同纬度的天球周日运动2、天球周日运动的纬度差异纬度愈高，

18、恒显星区和恒隐星区愈大,出没星区愈小，为2（90 ），周日圈与地平的交角愈小。北极地平圈与天赤道重合赤道地平圈通过地轴与天赤道相垂直北半球任意纬度地平圈与一部分周日圈相交如果两地经度不同，在同一瞬间，同一天体有不同的时角，其时角差即为二者的经度差。12（ 12 ）152、天球周日运动的纬度差异三、水平运动的偏转1、现象：地面上的水平运动发生偏转：北半球右偏，南半球左偏（面向物体运动方向）。2、原因：物体具有惯性，力图保持其运动速率和方向。然而，地球上的水平方向都以经线和纬线为准：经线方向就是南北方向，纬线方向就是东西方向。但是，由于地球自转，作为南北和东西方向基准的经线和纬线，都随着地球自转而

19、不断地改变着它们的空间方向。于是，真正保持不变方向的物体的水平运动，用地球上的水平方向表示，倒是相对地发生了偏转。三、水平运动的偏转地球自转解析课件 地球自转方向是自西向东，在北半球是逆时针方向，自右向左转动；在南半球是顺时针方向，自左向右转动。因此，北半球的经线和纬线都向左转动，以致那里水平运动方向相对地发生右偏。南半球反之。 地球自转方向是自西向东，在北半球是逆时针方3、地转偏向力（科里奥利力）及其影响地转偏向力影响大气环流。对河流左右岸冲刷力度不一。工程技术方面的影响。3、地转偏向力（科里奥利力）及其影响4、地转偏向力公式F2Vm sin V水平运动物体速度；地球自转角速度；m 物体质量

20、； 地理纬度。4、地转偏向力公式地转偏向力随纬度的分布地转偏向力随纬度的分布地球自转解析课件【复习与思考】1.在北半球，傅科摆向什么方向偏转？南半球呢？赤道呢？在纬度30处，傅科摆的偏转速度是多少？d/dt=sin15/h【复习与思考】d/dt=sin15/h极移是整个地球相对于地轴运动而造成的地球南北极在地面上的移动。进动是由于地轴在宇宙空间的运动造成南北天极在天球上的位置变化。极移是地球南北两极在地面上发生位移，造成赤道的改变和经纬网的变化，所以极移会引起各地经度、纬度的变化。 2.什么是极移和进动？一地的经度和纬度因极移而变化，但不会因进动而变化，为什么？极移是整个地球相对于地轴运动而造成的地球南北极在地面上的3.由于岁差，天极描成 5的弧，约需多少年？在怎样的条件下，岁差现象将消失？4.假如地球形状更扁些，那么，进动将变得更快些还是更慢些