地球概论地球的公转

关于地球概论地球的公转第一页，共五十页，2022年，8月28日第二节地球的公转地球公转及其证明地球公转的规律性地球公转的后果第二页，共五十页，2022年，8月28日一、地球公转及其证明地球公转就是地球对太阳的绕转。方向：逆时针（向东）绕转中心：共同质心

450km(70万km)第三页，共五十页，2022年，8月28日恒星周年视差：地球在轨道上的位移对于恒星视位置的影响。光行差：地球的轨道速度对于光行方向的影响。多普勒效应：地球的轨道速度对于星光频率的影响。地球公转的物理证据第四页，共五十页，2022年，8月28日恒星的视差位移

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（一）恒星周年视差第五页，共五十页，2022年，8月28日

地球公转以一年为周期，恒星的视差位移也以一年为周期，称为周年视差。第六页，共五十页，2022年，8月28日视差位移路线

地球公转轨道是封闭曲线，恒星在天球上视差位移的路线也是封闭曲线，具体形状则因恒星的黄纬而不同。第七页，共五十页，2022年，8月28日关于周年视差的确定

当日地连线同星地连线垂时，同一恒星的视差位移达到极大值。这个极大值被称为该恒星周年视差，简称年视差。第八页，共五十页，2022年，8月28日关于周年视差的确定

假设在太阳上观测到的恒星在天球上的位置为平均位置。从地球上观测到的恒星位置与平均位置存在一定的偏离。第九页，共五十页，2022年，8月28日恒星年视差是地球轨道半径对恒星的最大张角。sin=a/Dsin=(当角很小时）=a/D1弧度=360°/2=57.3°=206265″=206265a/D已知恒星年视差，可测定恒星距离第十页，共五十页，2022年，8月28日已知半人马座的a（比邻星）的年视差是0.76″求它的距日距离是多少？=206265a/D

D=206265a/D=206265a/0.76=271401AU第十一页，共五十页，2022年，8月28日D=206265a/当=1时，Ｄ＝206265a该恒星的距离称作1秒差距(PC)若D以秒差距为单位，206265a=1

D=1/恒星的秒差距与它的周年视差互为倒数第十二页，共五十页，2022年，8月28日1天文单位(AU)=1.496×108km1光年(l.y.)=9.5×1012km=6.324×104AU1秒差距(PC)=3×1013km=206265AU=3.262l.y.天文学上常见的距离单位第十三页，共五十页，2022年，8月28日最先测定的恒星的周年视差观测者测定恒星测定年代测定数值现代测定值白塞耳（德）天鹅座6118380.314˝0.30˝亨德逊（英）南门二18390.98˝0.76˝斯特鲁维（俄）织女星18390.261˝0.124˝白塞耳（1784-1846），德国著名的天文学家和数学家，1837年，白塞尔发现天鹅座61正在非常缓慢地改变位置，第二年，他宣布这颗星的视差是0.31弧秒，这是世界上最早测定的恒星视差之一。第十四页，共五十页，2022年，8月28日（二）光行差光行差是地球轨道速度对于光速的影响。地球向某一恒星接近，在相互关系上，也可以看作该恒星向地球接近。第十五页，共五十页，2022年，8月28日光行差位移CV-VV合S1S2光行差位移：由于地球轨道速度对星光方向的影响，使恒星的视方向和真方向之间存在一定偏差的现象。θ地球的轨道速度：V=30km/s星光光速：C=300000km/s则： tan=30/300000=0.0001

=20.47：光行差常数位置：真位置的前方大小：与恒星的距离无关第十六页，共五十页，2022年，8月28日（二）光行差地球上所看到的星光的视方向，不同于星光的真方向：是光速和地球公转速度的合成反映。即：视方向与真方向之间存在着一定的偏离，这就是恒星的光行差位移。光行差示意图VC第十七页，共五十页，2022年，8月28日光行差椭圆

在南北黄极，光行差轨道是半径为20″的椭圆(与地球轨道形状相同)在黄道上，变成长度为20″2的一段直线。在其他黄纬，光行差轨道都是半长轴为20″的椭圆.愈近黄极，椭圆扁率愈小。

地球公转以一年为周期，恒星视位置绕转其真位置也以一年为周期，恒星视位置的绕转路线，被叫做光行差轨道，其形状则因恒星的黄纬而不同。第十八页，共五十页，2022年，8月28日（三）年视差和光行差比较愈近黄极，年视差和光行差椭圆的扁率愈小；愈近黄道扁率愈大。恒星年视差沿轨道半径方向偏离其平均位置；恒星光行差则沿轨道切线方向偏离其真位置。二者的偏离方向有90之差。第十九页，共五十页，2022年，8月28日（四）多普勒效应地球轨道速度对星光频率的影响。地球绕太阳公转，使地球与恒星发生相对运动。使恒星谱线以一年为周期，交互发生紫移（接近）和红移（远离）。第二十页，共五十页，2022年，8月28日二、地球公转的规律轨道和方向周期速度第二十一页，共五十页，2022年，8月28日6634′（一）地球轨道

1、轨道形状：椭圆半长轴（a）：1.496×108

km（天文单位）半短轴（b）：1.4958×108

km半焦距（c）：2.5×106km周长（l）：9.4×108km偏心率（e=c/a）：0.016扁率（f=a-b/a）：7000近日点远日点第二十二页，共五十页，2022年，8月28日2、太阳在轨道中的位置：两焦点之一近日点（地球1月初经过）：1.471×108km；远日点（地球7月初经过）：1.521×108km。图3-22地球的近日点和远日点第二十三页，共五十页，2022年，8月28日近日点的东旋近日点在轨道上不固定，东旋11″/年。

第二十四页，共五十页，2022年，8月28日黄赤交角与地轴的倾斜黄道面赤道面23°26´

KP（二）黄赤交角第二十五页，共五十页，2022年，8月28日黄赤大距第二十六页，共五十页，2022年，8月28日（三）地球公转的周期1、恒星年：以恒星为参考点，无明显自行，365.2564日2、回归年：以春分点为参考点，每年西移50，小于恒星年，365.2422日3、交点年：以黄白交点为参考点，每年西移20°，小于恒星年，346.6200日4、近点年：以近日点为参考点，每年东移11，大于恒星年，365.2596日第二十七页，共五十页，2022年，8月28日黄赤交角四种年的比较周期参考点公转角度所用时间恒星年回归年

近点年交点年恒星360°365.2564春分点360°-50″365.2422近日点360°+11″365.2596黄白交点360°-20°346.62第二十八页，共五十页，2022年，8月28日恒星年与回归年r1r236003600－50.29"恒星年是地球公转的真正周期回归年是地球上季节变化的周期岁差（20分24秒）第二十九页，共五十页，2022年，8月28日

平均速度角速度(ω)＝3600／Ｔ＝360°／365.2564日=0.99°/日=59′/日线速度（V）＝L/T=9.4×108/365.2564=29.78km/s≈30km/s

速度的变化61′10″/日30.3km/s

57′10″/日29.3km/s

近日点远日点（四）地球公转速度第三十页，共五十页，2022年，8月28日（四）地球公转速度1、角速度：0.99°/日=59′/日

（因距离而变化）2、线速度：29.78km/s≈30km/s

（因距离而变化）3、面速度：不变（开普勒第二定律）面速度不变（开普勒第二定律）的几何证明

⊿ABS=⊿BCS(等底同高)⊿BCS=⊿BES(同底等高)

第三十一页，共五十页，2022年，8月28日

——天体视位置的变化

地球公转的后果太阳的周年运动行星同太阳的会合运动恒星周年视差第三十二页，共五十页，2022年，8月28日（一）恒星周年视差（二）太阳周年运动地球公转的后果太阳周年运动是恒星周年视差的一种特例第三十三页，共五十页，2022年，8月28日（二）太阳周年运动太阳以恒星年为周期在黄道上自西向东的视运动

方向周期路线二十四气的含义弧段时段等分点时刻第三十四页，共五十页，2022年，8月28日二十四气与黄道十二宫1、二十四气春雨惊春清谷天夏满芒夏暑相连秋处露秋寒霜降冬雪雪冬小大寒第三十五页，共五十页，2022年，8月28日2、十二星座宝瓶座(1.21-2.19)双鱼座(2.20-3.20)白羊座(3.21-4.19)金牛座(4.20-5.20)双子座(5.21-6.21)巨蟹座(6.22-7.21)狮子座(7.22-8.21)室女座(8.22-9.22)天秤座(9.23-10.22)天蝎座(10.23-11.21)人马座(11.22-12.21)摩羯座(12.22-1.20)第三十六页，共五十页，2022年，8月28日（三）行星与太阳的会合运动行星轨道速度比较会合运动周期行星与太阳相对位置的变化行星的逆行第三十七页，共五十页，2022年，8月28日行星轨道速度比较VbVaab假设两行星的公转周期分别为Ta、Tb，公转速度分别为Va、Vb，轨道半径分别为a、b。则Va=2πa/Ta

Vb=2πb/

Tb

根据开普勒第三定律，Tb2Ta2=b3a3距日越近，速度越大Ｖ地内>Ｖ地>Ｖ地外

=ab·TbTaVaVb第三十八页，共五十页，2022年，8月28日行星会合周期行星合日：当行星和太阳的黄经相等时，二者处在地球的同一侧，就是行星与太阳的会合，简称合。行星会合周期：从这一次行星合日到下一次行星合日所经历的时间。第三十九页，共五十页，2022年，8月28日1、会合周期：设E、P分别表示地球和行星的周期，S为会合周期。便有：

360

×S=360+ 360

×S=

代入(1)，消去

，整理后，得：

1/S=1/P-1/E

同理，地外行星则有：

1/S=1/E-1/P周期相差愈大，会合周期愈短；反之，则愈长。第四十页，共五十页，2022年，8月28日图3-27会合速度

角速度是周期的倒数。行星与地球的会合速度（1/S），就是二者的角速度（1/P和1/E）之差。左：地内行星；右：地外行星第四十一页，共五十页，2022年，8月28日2、行星同太阳相对位置的变化(1)地内行星：上合、下合和东西大距；上合-东大距-下合-西大距-上合(2)地外行星：合日、冲日和东西方照。合-西方照-冲-东方照-合图3-28(A)行星的会合运动(假定地球不动)左图为地内行星，右图为地外行星。第四十二页