第三章-地球的运动课件

第三章地球的运动第三章地球的运动第一节地球的自转一、地球自转及其证明地球自转：地球绕地轴自西向东旋转。第一节地球的自转一、地球自转及其证明地球自转：地球绕地轴自1、两极扁缩2、落体东偏3、傅科摆一、地球自转及其证明图1傅科摆示意图特征：摆长，锤重，持续时间长并在沙盘上留下摆动的轨迹。1、两极扁缩一、地球自转及其证明图1傅科摆示意图特征：摆长

其特殊结构，都是为了使摆动平面不受地球自转牵连，以及尽可能延长摆动维持时间而设定的：A、傅科摆须有一个密度大的有足够重量的金属摆锤（28kg金属锤），以增大惯性并可储备足够的摆动机械能；B、傅科摆须有一个尽可能长的摆臂（67m长的钢丝），使摆周期延长，降低摆锤运动速度，以减小其在空气中运动的阻力；C、傅科摆结构的的特殊悬挂装置——万向节，正是这个万向节使得摆动平面能够超然于地球自转。这样有了一个能摆脱地球自转牵连，并能长时间作惯性摆动的傅科摆，人们可以耐心地观察地球极为缓慢的自转现象。D、当傅科摆起摆若干时间后，在北半球摆动平面发生顺时针方向偏转，而在南半球摆动平面则发生逆时针方向偏转。傅科摆的特殊结构其特殊结构，都是为了使摆动平面不受地球自转牵连，以及图2傅科摆偏转方向：北半球右偏，南半球左偏图2傅科摆偏转方向：北半球右偏，南半球左偏图3傅科摆偏转速度：因纬度而异。d/dt＝15sin/时图3傅科摆偏转速度：因纬度而异。图4在两极，傅科摆偏转最快（与地球自转角速度相同）；在赤道，偏转速度为零。图4在两极，傅科摆偏转最快（与地球自转角速度相同）；在1．地球自转的方向（1）地球的东西方向是以地球的自转方向来确定的，因此正确认识地球的自转方向是十分必要的。（2）地球的自转方向，可以通过右手法则认记：设想右手握住地轴，大拇指竖直指向北极星，四手指的方向则代表地球的自转方向。二、地球自转的规律1．地球自转的方向二、地球自转的规律

极移：南北两极在地面上的移动。幅度很小，一般不超过0.5″，或15m，但却是一种极其复杂的运动。极移是整个地球相对于地轴的运动所造成的。在这一过程中，地轴被认为是不动的。因此，它不改变天轴在宇宙间的位置，从而不影响南北天极在天球上的位置。包含多种周期性因素:（1）是以14个月为周期;（2）一年为周期;（3）比较次要的长期和短期变化。

极移的结果是引起各地纬度和经度的微小变化。

2、地轴和极移极移：南北两极在地面上的移动。幅度很小，一般不超3、地轴进动地轴进动：天极在天球上的位置的变化。是地轴的一种圆锥运动。圆锥轴垂直于轨道平面，指向黄极；圆锥半径23（黄赤交角）；方向向西（与地球自转和公转方向相反）；速度每年50；周期25800年。3、地轴进动图5地球的进动（向西）图5地球的进动（向西）

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的位置的变化。图5极移与进动的比较

极移与进动的比较极移是地极的移动，不涉及天极在天球上位置的变化；图5地轴进动的原因地球形状；黄赤交角；地球自转。图6力矩M1>M2，合力矩使地轴趋近黄轴地轴进动的原因图6力矩M1>M2，合力矩使地轴趋近黄轴图7左：陀螺的进动（向东）右：地球的进动（向西）图7左：陀螺的进动（向东）右：地球的进动（向西）地轴进动的表现天极周期性运动，北极星变迁；图8北极星随天北极移动而变迁地轴进动的表现图8北极星随天北极移动而变迁地轴进动的表现天极周期性运动，北极星变迁；赤道面（和天赤道）的系统的变化，二分点沿黄道西移（交点退行）；图9

二分二至点因地轴进动而在黄道上不断西移图中实线表示新天赤道，虚线表示旧天赤道，以新旧天赤道的变化，表示二分二至点的西移。地轴进动的表现图9二分二至点因地轴进动而在黄道上不断西移地轴进动的表现天极周期性运动，北极星变迁；赤道面（和天赤道）的系统的变化，二分点沿黄道西移（交点退行）；使回归年小于恒星年（我国古称“岁差”）太阳巡天一周，有别于季节上的一周岁，差值为20

；春分点西移：赤道坐标系中，恒星赤经和赤纬都缓慢而持续变化；黄道坐标系中，春分点沿黄道西移，恒星黄经持续变化，黄纬不变。地轴进动的表现4、地球自转的周期恒星日：同一恒星连续两次在同地中天的时间，地球自转的真正周期（有细微差别），23小时56分恒星日是同恒星时（春分点的时角）相联系的；天文学以春分点定义恒星日；太阳日：太阳连续两次在同地中天时间，24小时00分。太阴日：月球连续两次在同地中天时间，24小时50分。太阳日和太阴日不同，二者具有不同的速度。4、地球自转的周期太阳日：太阳连续两次在同地中天时间，24

在一个恒星日内，地球自转360°，在一个太阳日内，地球公转59，自转360°59。这59的差值是地球公转造成的，使太阳日比恒星日约长4分。图10(A)恒星日与太阳日比较在一个恒星日内，地球自转360°，在一个太阳

在一个恒星日内，地球自转360°，在一个太阴日内，月球公转13°38(太阳日13°10)，地球自转373°38，这13°38的差值是月球公转造成的，使太阴日比恒星日长约54分。图10(B)恒星日与太阴日比较在一个恒星日内，地球自转360°，在一个太阴5、真（视）太阳日与平太阳日视太阳日长度的季节变化真（视）太阳日：太阳日不同于恒星日，在于太阳每日赤经差因季节而变化；平太阳日：真太阳日的全年平均值（时间单位）；太阳周年运动向东，赤经逐日递增，中天时刻逐减推迟，连续两次中天的时间间隔增长，因而太阳日大于恒星日；太阳每日赤经差因季节而异，视太阳长度有季节变化。5、真（视）太阳日与平太阳日太阳每日赤经差季节变化的主要原因是黄赤交角同样的黄经差造成不同的赤经差；第二赤道坐标系与黄道坐标系有共同原点（春分点），因基圈不同，黄经不同于赤经；冬夏二至（黄赤二道平行）赤经差最大，视太阳日最长；春秋二分（二道交角最大）赤经差最小，视太阳日最短。太阳每日赤经差季节变化的主要原因是黄赤交角图11黄赤交角与视太阳日长度每一节气的太阳黄经差都是15°。由于黄赤交角的存在，它们造成的赤经差却不同：二分最小，视太阳日最短；二至最大，视太阳日最长。图11黄赤交角与视太阳日长度赤经差变化的次要原因是椭圆轨道造成太阳每日黄经差本身的变化；由于日地距离的变化，地球公转速度的不等；近日点变化最快，视太阳日较长；远日点变化最慢，视太阳日较短。赤经差变化的次要原因是椭圆轨道1月2日视午1月1日视午4月2日视午4月1日视午7月2日视午7月1日视午（a）视太阳日平太阳日（a）视太阳日平太阳日（a）视太阳日平太阳日图12

椭圆轨道（公转速度）与视太阳日长度

（a）一月初，地球近近日点，太阳每日赤经差达极大值（61

），视太阳日最长。（b）四月初，太阳每日赤经差为全年平均值（59

），视太阳日=平太阳日。（c）七月初，地球近远日点，太阳每日赤经差达极小值（57

），视太阳日最短。1月2日视午1月1日视午4月

真太阳日长度受到黄赤交角和椭圆轨道两个因素的作用和干扰真太阳日长度变化：二至最长，二分最短；冬至略长于夏至（最长的视太阳日在冬至后）；秋分短于春分（最短的视太阳日在秋分前）。真太阳日长度受到黄赤交角和椭圆轨道两个因素的作用和干扰图13视太阳日长度的周年变化

点线为长度因黄赤交角而发生的变化，虚线为视太阳日长度因日地距离而发生的变化，实线表示二者的叠加，主极大在冬至后，次极大在夏至前；主极小在秋分前，次极小在春分后。图13视太阳日长度的周年变化图14地球自转速度演示6、地球自转速度角速度：15/h线速度：V0＝2R/T=465m/sVV0

cosV0为赤道上的线速度；V为纬度上的线速度；

T/s为地球自转周期；

R/m为赤道半径；图14地球自转速度演示6、地球自转速度

三、地球自转的后果1、不同天体的周日运动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；天和地的关系，犹如球面和球心的关系，周日运动的方向应同地球自转方向相反；恒星周日运动的周期和速度，如实反映了地球自转的周期和它的角速度；太阳和月球除参与整个天球的周日运动之外，还有它们自身的巡天运动。三、地球自转的后果1、不同天体的周日运动2、不同纬度的周日运动恒显星、恒显区和恒显圈恒显星：在北半球看来，天北极周围恒星永不落地平，这部分周日圈全部位于地平以上的恒星；恒隐星：天南极周围恒星永不升起南方地平，这部分周日圈全部位于地平以下的恒星；出没星：介于上述两部分星区之间的恒星，有东升西落，这部分周日圈与地平圈相交的恒星；2、不同纬度的周日运动

以北半球为例，天北极周围为恒显星，天南极周围为恒隐星，天赤道南北为出没星。天赤道以北的恒星在地平以上的时间较长，天赤道以南的恒星反之。南半球与之相反。图15恒显星区（1）、恒隐星区（3）和出没星区（2）以北半球为例，天北极周围为恒显星，天南极周围图16不同纬度的天球周日运动

（左）：在北极，只有恒显星和恒隐星，而无出没星；周日圈平行于地平圈。（中）：在赤道，只有出没星，而无恒显星和恒隐星；周日圈垂直于地平圈。（右）：在北半球某纬度，南北天极周围有恒显星和恒隐星，天赤道南北是出没星。北天恒星在地平以上的时间较长，南天恒星反之。周日圈倾斜与地平圈，倾角为当地余纬（90-）。图16不同纬度的天球周日运动（左）：在北极恒显星区：恒显星在天球上的赤纬范围；恒显圈：恒显星区的界线，即在北点与地平圈相切的赤纬圈。纬度越高，恒显（隐）星区愈大，出没星区愈小：周日圈与地平的交角愈小；纬度越低，恒显（隐）区愈小，出没区愈大：周日圈与地平的交角愈大。恒显（隐）圈的仰（俯）极距=出没星区宽度=2(90－周日圈与地平交角=90恒显星区：恒显星在天球上的赤纬范围；3、水平运动偏转偏转方向：北半球偏右，南半球偏左。原因：地球自转造成经纬线方向改变，而运动物体有保持不变的惯性。科里奥利力（地转偏向力）

FVm·sin科里奥利力只改变运动方向，不改变速率。影响地球大气环流，对形成行星风带、天气系统和洋流有重要作用。3、水平运动偏转

地球上的水平方向，都是以经线和纬线为准的，经线的方向就是南北方向，纬线的方向就是东西方向。但是由于地球自转，作为南北方向和东西方向标准的经线和纬线，都随地球自转而发生偏转。于是，真正保持不变方向的物体的水平运动，如果用地球上的方向来表示，倒是相对地发生了偏转。假设某一物体，从A出发，经若干时间后，到达A′处，此时，经纬线发生空间变化，由于惯性，水平运动的物体保持原来的方向，结果使物体向右偏（北半球）。南半球向左偏，赤道上无偏转。地球上的水平方向，都是以经线和纬线为准的，经线的方向

第二节地球的公转一、地球公转及其证明1、恒星周年视差地球轨道位置对恒星视位置的影响；当日地连线垂直星地连线时，视差位移达最大值（每年二次），为该恒星年视差大小；恒星愈远，年视差愈小（比邻星年视差为0.76

）；恒星年视差的角秒值，与恒星距离的秒差距互为倒数：D第二节地球的公转一、地球公转及其证明

椭圆的偏心率因黄纬而不同：在黄极是正圆，在黄道是一直线，其余都是椭圆。不论偏心率大小如何，圆的半径，椭圆的半长轴和直线的一半，都是恒星年视差。图17恒星年视差椭圆椭圆的偏心率因黄纬而不同：在黄极是正圆，在黄道是一直

当地球轨道半径垂直于星地连线时，同一恒星的视察位移达极大，被称为该恒星的周年视差。图18恒星周年视差的大小当地球轨道半径垂直于星地连线时，同一恒星的视

恒星愈远，其年视差愈小。若年视差以角秒为单位，距离以秒差距为单位，则二者互为倒数。图19恒星年视差与恒星距离恒星愈远，其年视差愈小。若年视差以角秒为单位，距离以2、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。在地球上的观测者看来，来自恒星的光线，既以每秒300000千米的速率投向地球，同时，又以每秒30千米的速率作平行于轨道面的运动。这样，地球上所看到的星光的视方向，实际上是这两种运动的合成方向，因而不同于星光的真方向。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。

在同一瞬间，从静止的地球上和运动的地球上所见到的恒星的方向之差，叫做光行差。2、光行差如下图，地球E上的观测者在静止时，看到恒星A位于天球上的S点。由于地球的公转，E以速度v奔向天球上的B点（向点）。恒星A的光线在沿AE，以速度C运动的同时，相对E有速度-v的运动。按照运动合成的原理，星光沿AE'方向运动，使观测者见到的是同AE'平行的光线S'E，因而观测者实际见到的恒星A位于天球上的S'。方向差SES'=θ，就是光行差。光行差示意图如下图，地球E上的观测者在静止时，看到恒星A位于天球上的

V

雨中奔跑的行人，跑得愈快，雨伞愈应向前方倾斜。与此类似的，地球的轨道速度： =30km/s星光光速：

V=300000km/s则：

tan=30/300000=0.0001

=20.47这个角度为光行差常数。图3-18光行差与雨行差示意图V雨中奔跑的行人，二、地球公转的规律性1、地球轨道轨道形状：椭圆轨道半长轴（a）：149600000km；轨道半短轴（b）：149580000km；半焦距（c）：2500000km；周长（l）：940000000km；偏心率（e）：0.016；扁率（f）：7000。二、地球公转的规律性太阳在轨道中的位置：两焦点之一近日点（地球一月初经过）：147100000km；远日点（地球七月初经过）：152100000km。图3-22地球的近日点和远日点太阳在轨道中的位置：两焦点之一图3-22地球的近日点和远日图3-23地球的轨道面2、黄赤交角图3-23地球的轨道面2、黄赤交角3、地球公转周期恒星年：以恒星为参考点，无明显自行，365.2564日回归年：以春分点为参考点，每年西移50，小于恒星年，365.2422日近点年：以近日点为参考点，每年东移11，大于恒星年，365.2596日交点年：以黄白交点为参考点，每年西移20，小于恒星年，346.6200日3、地球公转周期图3-24四种年的比较图3-24四种年的比较4、地球公转速度角速度：平均每日59（因距离而变化）线速度：平均每秒30km（因距离而变化）面速度：不变（开普勒第二定律）

图3-25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)

4、地球公转速度图3-25面速度不变（开普勒第二1、恒星周年视差2、太阳周年运动二十四气十二宫二分点、二至点三、地球公转后果1、恒星周年视差三、地球公转后果3、行星同太阳的会合运动会合周期：设E、P分别表示地球和地内行星的周期，S为会合周期。便有：

360S=360+3- 360S=3-

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/P3、行星同太阳的会合运动

当行星位于P1，地球位于E1，是该行星第一次合日。地内行星的角速度远大于地球公转的角速度，当行星完成公转一周又继续运行到P2时，地球仅从E1公转到E2。这时，发生该行星的第二次合日。从这一次行星合日到下一次行星合日的时间，叫行星的会合周期。图3-26行星会合周期的推算当行星位于P1，地球位于E1，是该行星第一次3、行星同太阳的会合运动会合周期：设E、P分别表示地球和地内行星的周期，S为会合周期。便有：

360S=360+3- 360S=3-

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/P3、行星同太阳的会合运动图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：地外行星图3-27会合速度周期相差愈大，会合周期愈短；反之，则愈长。行星同太阳相对位置的变化地内行星：上合、下合和东西大距；地外行星：合日、冲日和东西方照。行星的逆行：地内行星在下合前后逆行；地外行星在冲日前后逆行。周期相差愈大，会合周期愈短；反之，则愈长。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。EastChinaNormalUniversity图3-28(A)行星的会合运动(假定地球不动)EastC图3-28(B)行星的会合运动左图为地内行星，右图为地外行星。在说明行星运动的同时，还考虑到了地球的运动。EastChinaNormalUniversity图3-28(B)行星的会合运动EastChinaNor周期相差愈大，会合周期愈短；反之，则愈长。行星同太阳相对位置的变化地内行星：上合、下合和东西大距；地外行星：合日、冲日和东西方照。行星的逆行：地内行星在下合前后逆行；地外行星在冲日前后逆行。周期相差愈大，会合周期愈短；反之，则愈长。

行星相对于恒星的运动。通常行星在恒星间自西向东运行，叫顺行。当行星在其轨道上接近地球时，即下合前后的地内行星和冲日前后的地外行星，在天球上转变为向西运行，叫逆行；经短暂时间后又恢复顺行。图3-29行星的逆行行星相对于恒星的运动。通常行星在恒星间自西向东运行，图3-30恒星月与朔望月的比较4、月球同太阳的会合运动类似于地外行星同月相变化相联系朔望（合和冲）上下弦（东西方照）始终向东没有逆行会合周期（朔望月）：

1/S=1/M-1/E

图3-30恒星月与朔望月的比较4、月球同太阳的会合运动第三章地球的运动第三章地球的运动第一节地球的自转一、地球自转及其证明地球自转：地球绕地轴自西向东旋转。第一节地球的自转一、地球自转及其证明地球自转：地球绕地轴自1、两极扁缩2、落体东偏3、傅科摆一、地球自转及其证明图1傅科摆示意图特征：摆长，锤重，持续时间长并在沙盘上留下摆动的轨迹。1、两极扁缩一、地球自转及其证明图1傅科摆示意图特征：摆长

其特殊结构，都是为了使摆动平面不受地球自转牵连，以及尽可能延长摆动维持时间而设定的：A、傅科摆须有一个密度大的有足够重量的金属摆锤（28kg金属锤），以增大惯性并可储备足够的摆动机械能；B、傅科摆须有一个尽可能长的摆臂（67m长的钢丝），使摆周期延长，降低摆锤运动速度，以减小其在空气中运动的阻力；C、傅科摆结构的的特殊悬挂装置——万向节，正是这个万向节使得摆动平面能够超然于地球自转。这样有了一个能摆脱地球自转牵连，并能长时间作惯性摆动的傅科摆，人们可以耐心地观察地球极为缓慢的自转现象。D、当傅科摆起摆若干时间后，在北半球摆动平面发生顺时针方向偏转，而在南半球摆动平面则发生逆时针方向偏转。傅科摆的特殊结构其特殊结构，都是为了使摆动平面不受地球自转牵连，以及图2傅科摆偏转方向：北半球右偏，南半球左偏图2傅科摆偏转方向：北半球右偏，南半球左偏图3傅科摆偏转速度：因纬度而异。d/dt＝15sin/时图3傅科摆偏转速度：因纬度而异。图4在两极，傅科摆偏转最快（与地球自转角速度相同）；在赤道，偏转速度为零。图4在两极，傅科摆偏转最快（与地球自转角速度相同）；在1．地球自转的方向（1）地球的东西方向是以地球的自转方向来确定的，因此正确认识地球的自转方向是十分必要的。（2）地球的自转方向，可以通过右手法则认记：设想右手握住地轴，大拇指竖直指向北极星，四手指的方向则代表地球的自转方向。二、地球自转的规律1．地球自转的方向二、地球自转的规律

极移：南北两极在地面上的移动。幅度很小，一般不超过0.5″，或15m，但却是一种极其复杂的运动。极移是整个地球相对于地轴的运动所造成的。在这一过程中，地轴被认为是不动的。因此，它不改变天轴在宇宙间的位置，从而不影响南北天极在天球上的位置。包含多种周期性因素:（1）是以14个月为周期;（2）一年为周期;（3）比较次要的长期和短期变化。

极移的结果是引起各地纬度和经度的微小变化。

2、地轴和极移极移：南北两极在地面上的移动。幅度很小，一般不超3、地轴进动地轴进动：天极在天球上的位置的变化。是地轴的一种圆锥运动。圆锥轴垂直于轨道平面，指向黄极；圆锥半径23（黄赤交角）；方向向西（与地球自转和公转方向相反）；速度每年50；周期25800年。3、地轴进动图5地球的进动（向西）图5地球的进动（向西）

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的位置的变化。图5极移与进动的比较

极移与进动的比较极移是地极的移动，不涉及天极在天球上位置的变化；图5地轴进动的原因地球形状；黄赤交角；地球自转。图6力矩M1>M2，合力矩使地轴趋近黄轴地轴进动的原因图6力矩M1>M2，合力矩使地轴趋近黄轴图7左：陀螺的进动（向东）右：地球的进动（向西）图7左：陀螺的进动（向东）右：地球的进动（向西）地轴进动的表现天极周期性运动，北极星变迁；图8北极星随天北极移动而变迁地轴进动的表现图8北极星随天北极移动而变迁地轴进动的表现天极周期性运动，北极星变迁；赤道面（和天赤道）的系统的变化，二分点沿黄道西移（交点退行）；图9

二分二至点因地轴进动而在黄道上不断西移图中实线表示新天赤道，虚线表示旧天赤道，以新旧天赤道的变化，表示二分二至点的西移。地轴进动的表现图9二分二至点因地轴进动而在黄道上不断西移地轴进动的表现天极周期性运动，北极星变迁；赤道面（和天赤道）的系统的变化，二分点沿黄道西移（交点退行）；使回归年小于恒星年（我国古称“岁差”）太阳巡天一周，有别于季节上的一周岁，差值为20

；春分点西移：赤道坐标系中，恒星赤经和赤纬都缓慢而持续变化；黄道坐标系中，春分点沿黄道西移，恒星黄经持续变化，黄纬不变。地轴进动的表现4、地球自转的周期恒星日：同一恒星连续两次在同地中天的时间，地球自转的真正周期（有细微差别），23小时56分恒星日是同恒星时（春分点的时角）相联系的；天文学以春分点定义恒星日；太阳日：太阳连续两次在同地中天时间，24小时00分。太阴日：月球连续两次在同地中天时间，24小时50分。太阳日和太阴日不同，二者具有不同的速度。4、地球自转的周期太阳日：太阳连续两次在同地中天时间，24

在一个恒星日内，地球自转360°，在一个太阳日内，地球公转59，自转360°59。这59的差值是地球公转造成的，使太阳日比恒星日约长4分。图10(A)恒星日与太阳日比较在一个恒星日内，地球自转360°，在一个太阳

在一个恒星日内，地球自转360°，在一个太阴日内，月球公转13°38(太阳日13°10)，地球自转373°38，这13°38的差值是月球公转造成的，使太阴日比恒星日长约54分。图10(B)恒星日与太阴日比较在一个恒星日内，地球自转360°，在一个太阴5、真（视）太阳日与平太阳日视太阳日长度的季节变化真（视）太阳日：太阳日不同于恒星日，在于太阳每日赤经差因季节而变化；平太阳日：真太阳日的全年平均值（时间单位）；太阳周年运动向东，赤经逐日递增，中天时刻逐减推迟，连续两次中天的时间间隔增长，因而太阳日大于恒星日；太阳每日赤经差因季节而异，视太阳长度有季节变化。5、真（视）太阳日与平太阳日太阳每日赤经差季节变化的主要原因是黄赤交角同样的黄经差造成不同的赤经差；第二赤道坐标系与黄道坐标系有共同原点（春分点），因基圈不同，黄经不同于赤经；冬夏二至（黄赤二道平行）赤经差最大，视太阳日最长；春秋二分（二道交角最大）赤经差最小，视太阳日最短。太阳每日赤经差季节变化的主要原因是黄赤交角图11黄赤交角与视太阳日长度每一节气的太阳黄经差都是15°。由于黄赤交角的存在，它们造成的赤经差却不同：二分最小，视太阳日最短；二至最大，视太阳日最长。图11黄赤交角与视太阳日长度赤经差变化的次要原因是椭圆轨道造成太阳每日黄经差本身的变化；由于日地距离的变化，地球公转速度的不等；近日点变化最快，视太阳日较长；远日点变化最慢，视太阳日较短。赤经差变化的次要原因是椭圆轨道1月2日视午1月1日视午4月2日视午4月1日视午7月2日视午7月1日视午（a）视太阳日平太阳日（a）视太阳日平太阳日（a）视太阳日平太阳日图12

椭圆轨道（公转速度）与视太阳日长度

（a）一月初，地球近近日点，太阳每日赤经差达极大值（61

），视太阳日最长。（b）四月初，太阳每日赤经差为全年平均值（59

），视太阳日=平太阳日。（c）七月初，地球近远日点，太阳每日赤经差达极小值（57

），视太阳日最短。1月2日视午1月1日视午4月

真太阳日长度受到黄赤交角和椭圆轨道两个因素的作用和干扰真太阳日长度变化：二至最长，二分最短；冬至略长于夏至（最长的视太阳日在冬至后）；秋分短于春分（最短的视太阳日在秋分前）。真太阳日长度受到黄赤交角和椭圆轨道两个因素的作用和干扰图13视太阳日长度的周年变化

点线为长度因黄赤交角而发生的变化，虚线为视太阳日长度因日地距离而发生的变化，实线表示二者的叠加，主极大在冬至后，次极大在夏至前；主极小在秋分前，次极小在春分后。图13视太阳日长度的周年变化图14地球自转速度演示6、地球自转速度角速度：15/h线速度：V0＝2R/T=465m/sVV0

cosV0为赤道上的线速度；V为纬度上的线速度；

T/s为地球自转周期；

R/m为赤道半径；图14地球自转速度演示6、地球自转速度

三、地球自转的后果1、不同天体的周日运动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；天和地的关系，犹如球面和球心的关系，周日运动的方向应同地球自转方向相反；恒星周日运动的周期和速度，如实反映了地球自转的周期和它的角速度；太阳和月球除参与整个天球的周日运动之外，还有它们自身的巡天运动。三、地球自转的后果1、不同天体的周日运动2、不同纬度的周日运动恒显星、恒显区和恒显圈恒显星：在北半球看来，天北极周围恒星永不落地平，这部分周日圈全部位于地平以上的恒星；恒隐星：天南极周围恒星永不升起南方地平，这部分周日圈全部位于地平以下的恒星；出没星：介于上述两部分星区之间的恒星，有东升西落，这部分周日圈与地平圈相交的恒星；2、不同纬度的周日运动

以北半球为例，天北极周围为恒显星，天南极周围为恒隐星，天赤道南北为出没星。天赤道以北的恒星在地平以上的时间较长，天赤道以南的恒星反之。南半球与之相反。图15恒显星区（1）、恒隐星区（3）和出没星区（2）以北半球为例，天北极周围为恒显星，天南极周围图16不同纬度的天球周日运动

（左）：在北极，只有恒显星和恒隐星，而无出没星；周日圈平行于地平圈。（中）：在赤道，只有出没星，而无恒显星和恒隐星；周日圈垂直于地平圈。（右）：在北半球某纬度，南北天极周围有恒显星和恒隐星，天赤道南北是出没星。北天恒星在地平以上的时间较长，南天恒星反之。周日圈倾斜与地平圈，倾角为当地余纬（90-）。图16不同纬度的天球周日运动（左）：在北极恒显星区：恒显星在天球上的赤纬范围；恒显圈：恒显星区的界线，即在北点与地平圈相切的赤纬圈。纬度越高，恒显（隐）星区愈大，出没星区愈小：周日圈与地平的交角愈小；纬度越低，恒显（隐）区愈小，出没区愈大：周日圈与地平的交角愈大。恒显（隐）圈的仰（俯）极距=出没星区宽度=2(90－周日圈与地平交角=90恒显星区：恒显星在天球上的赤纬范围；3、水平运动偏转偏转方向：北半球偏右，南半球偏左。原因：地球自转造成经纬线方向改变，而运动物体有保持不变的惯性。科里奥利力（地转偏向力）

FVm·sin科里奥利力只改变运动方向，不改变速率。影响地球大气环流，对形成行星风带、天气系统和洋流有重要作用。3、水平运动偏转

地球上的水平方向，都是以经线和纬线为准的，经线的方向就是南北方向，纬线的方向就是东西方向。但是由于地球自转，作为南北方向和东西方向标准的经线和纬线，都随地球自转而发生偏转。于是，真正保持不变方向的物体的水平运动，如果用地球上的方向来表示，倒是相对地发生了偏转。假设某一物体，从A出发，经若干时间后，到达A′处，此时，经纬线发生空间变化，由于惯性，水平运动的物体保持原来的方向，结果使物体向右偏（北半球）。南半球向左偏，赤道上无偏转。地球上的水平方向，都是以经线和纬线为准的，经线的方向

第二节地球的公转一、地球公转及其证明1、恒星周年视差地球轨道位置对恒星视位置的影响；当日地连线垂直星地连线时，视差位移达最大值（每年二次），为该恒星年视差大小；恒星愈远，年视差愈小（比邻星年视差为0.76

）；恒星年视差的角秒值，与恒星距离的秒差距互为倒数：D第二节地球的公转一、地球公转及其证明

椭圆的偏心率因黄纬而不同：在黄极是正圆，在黄道是一直线，其余都是椭圆。不论偏心率大小如何，圆的半径，椭圆的半长轴和直线的一半，都是恒星年视差。图17恒星年视差椭圆椭圆的偏心率因黄纬而不同：在黄极是正圆，在黄道是一直

当地球轨道半径垂直于星地连线时，同一恒星的视察位移达极大，被称为该恒星的周年视差。图18恒星周年视差的大小当地球轨道半径垂直于星地连线时，同一恒星的视

恒星愈远，其年视差愈小。若年视差以角秒为单位，距离以秒差距为单位，则二者互为倒数。图19恒星年视差与恒星距离恒星愈远，其年视差愈小。若年视差以角秒为单位，距离以2、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。在地球上的观测者看来，来自恒星的光线，既以每秒300000千米的速率投向地球，同时，又以每秒30千米的速率作平行于轨道面的运动。这样，地球上所看到的星光的视方向，实际上是这两种运动的合成方向，因而不同于星光的真方向。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。

在同一瞬间，从静止的地球上和运动的地球上所见到的恒星的方向之差，叫做光行差。2、光行差如下图，地球E上的观测者在静止时，看到恒星A位于天球上的S点。由于地球的公转，E以速度v奔向天球上的B点（向点）。恒星A的光线在沿AE，以速度C运动的同时，相对E有速度-v的运动。按照运动合成的原理，星光沿AE'方向运动，使观测者见到的是同AE'平行的光线S'E，因而观测者实际见到的恒星A位于天球上的S'。方向差SES'=θ，就是光行差。光行差示意图如下图，地球E上的观测者在静止时，看到恒星A位于天球上的

V

雨中奔跑的行人，跑得愈快，雨伞愈应向前方倾斜。与此类似的，地球的轨道速度： =30km/s星光光速：

V=300000km/s则：

tan=30/300000=0.0001

=20.47这个角度为光行差常数。图3-18光行差与雨行差示意图V雨中奔跑的行人，二、地球公转的规律性1、地球轨道轨道形状：椭圆轨道半长轴（a）：149600000km；轨道半短轴（b）：149580000km；半焦距（c）：2500000km；周长（l）：940000000km；偏心率（e）：0.016；扁率（f）：7000。二、地球公转的规律性太阳在轨道中的位置：两焦点之一近日点（地球一月初经过）：147100000km；远日点（地球七月初经过）：152100000km。图3-22地球的近日点和远日点太阳在轨道中的位置：两焦点之一图3-22地球的近日点和远日图3-23地球的轨道面2、黄赤交角图3-23地球的轨道面2、黄赤交角3、地球公转周期恒星年：以恒星为参考点，无明显自行，365.2564日回归年：以春分点为参考点，每年西移50，小于恒星年，365.2422日近点年：以近日点为参考点，每年东移11，大于恒星年，365.2596日交点年：以黄白交点为参考点，每年西移20，小于恒星年，346.6200日3、地球公转周期图3-24四种年的比较图3-24四种年的比较4、地球公转速度角速度：平均每日59（因距离而变化）线速度：平均每秒30km（因距离而变化）面速度：不变（开普勒第二定律）

图3-25面速度不变（开普勒第二定律）的几何证明

⊿