地球運動級用

第一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五§3.1地球的自轉(zhuǎn)一、地球自轉(zhuǎn)的證明和發(fā)現(xiàn)二、地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律三、地球自轉(zhuǎn)的后果§3.2地球的公轉(zhuǎn)一、地球的公轉(zhuǎn)及其證明二、地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律三、地球公轉(zhuǎn)的后果§3.2第二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五§3.1地球的自轉(zhuǎn)一、地球自轉(zhuǎn)及其證明1、地球自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)就是地球本身的旋轉(zhuǎn)地軸第三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、地球自轉(zhuǎn)的證明1）落體東偏AA'BB'C第四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、地球自轉(zhuǎn)的證明2）傅科擺

1851年，讓·傅科（JeanFoucault）在巴黎國葬院（法蘭西共和國的先賢祠）的大廳里，進行了一項有趣的實驗——傅科擺實驗。傅科擺的設(shè)計原理：牛頓第一定律（1）擺不受外力作用（2）超然于地球自轉(zhuǎn)第五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五擺錘——28kg擺長——67m擺的懸掛——擺動超然于地球自轉(zhuǎn)第六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解釋第七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五擺動平面的偏轉(zhuǎn)角速度第八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五二、

地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律1、地球自轉(zhuǎn)的方向2、地球自轉(zhuǎn)的周期3、地球自轉(zhuǎn)的速度第十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1、地球自轉(zhuǎn)的方向1）地球自轉(zhuǎn)的方向地軸：有方向的射線右手法則：北極上空，逆時針方向；南極上空，順時針方向地球自轉(zhuǎn)的方向：地球的東西方向；天球上的東西方向2）地軸的空間位置（1）地軸與地球本體的相互配置問題——極移（2）地軸空間指向的變化——地軸進動第十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（1）極移定義地軸在地球內(nèi)部的位置變化原因地球內(nèi)部物質(zhì)的運動和變化范圍

15×15m2或±0.5后果地理坐標(biāo)的變化第十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（2）地軸進動天極在天球上位置的變化（極移與進動）方向、周期、軌跡（圖）原因（圖）表現(xiàn)（圖）第十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

極移是地極的移動，不涉及天極在天球上位置的變化；進動造成天極的移動，不涉及地極在地面上的位置的變化。極移與進動的比較第十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五地軸進動的方向、周期、軌跡方向：向西（與地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向相反）周期：25800年速度：50/年軌跡：圓錐面圓錐軸垂直于軌道平面，指向黃極；圓錐半徑23（黃赤交角）。第十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五左圖：陀螺的進動（向東）右圖：地球的進動（向西）地軸進動的原因地球形狀黃赤交角地球自轉(zhuǎn)第十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五圖力矩M1>M2，合力矩使地軸趨近黃軸第十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五地軸進動的表現(xiàn)天極周期性運動，北極星變遷；赤道面（和天赤道）的系統(tǒng)的變化，二分點沿黃道西移（交點退行）；歲差天球坐標(biāo)的變化（赤經(jīng)、赤緯；黃經(jīng)）第十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五圖北極星隨天北極移動而變遷第十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五圖二分二至點因地軸進動而在黃道上不斷西移（虛線表示舊天赤道，實線表示新天赤道）第二十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、地球自轉(zhuǎn)的周期1）三種周期的定義及關(guān)系2）真太陽日長度的周年變化（1）原因；（2）規(guī)律名稱參考點影響因素轉(zhuǎn)過角度長度恒星日恒星地球自轉(zhuǎn)360o23小時56分太陽日太陽地球自轉(zhuǎn)地球公轉(zhuǎn)360o5924小時太陰日月球地球自轉(zhuǎn)月球公轉(zhuǎn)373o3824小時50分第二十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、地球自轉(zhuǎn)的周期

1）三種周期的定義（1）恒星日

同一恒星連續(xù)兩次在同地中天的時間，地球自轉(zhuǎn)的真正周期（有細微差別），23小時56

分天文學(xué)以春分點定義恒星日；恒星日是同恒星時（春分點的時角）相聯(lián)系的。第二十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（2）太陽日

太陽連續(xù)兩次在同地中天時間，24小時00

分恒星日和太陽日的比較

（3）太陰日

月球連續(xù)兩次在同地中天時間，24小時50分

恒星日與太陰日的比較

第二十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

在一個恒星日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)360°；在一個太陽日內(nèi)，地球公轉(zhuǎn)59，自轉(zhuǎn)360°59。太陽日比恒星日約長4分。恒星日與太陽日比較第二十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

在一個恒星日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)360°；在一個太陰日內(nèi)，月球公轉(zhuǎn)13°38，地球自轉(zhuǎn)373°38；這13°38的差值是月球公轉(zhuǎn)造成的，使太陰日比恒星日長約54分。

恒星日與太陰日比較第二十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2）真（視）太陽日長度的周年變化真太陽日和平太陽日真太陽日：真太陽連續(xù)兩次在同地中天時間間隔平太陽日：真太陽日的全年平均值（1）真太陽日長短季節(jié)變化的原因

——太陽每日赤經(jīng)差因季節(jié)而變化①黃赤交角；②橢圓軌道。規(guī)律第二十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五黃赤交角——主要原因同樣的黃經(jīng)差造成不同的赤經(jīng)差:第二赤道坐標(biāo)系與黃道坐標(biāo)系有共同原點（春分點），但因基圈不同，黃經(jīng)不同于赤經(jīng)；冬夏二至（黃赤二道平行）赤經(jīng)差最大，視太陽日最長；春秋二分（二道交角最大）赤經(jīng)差最小，視太陽日最短。第二十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第二十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第二十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五橢圓軌道——次要原因

日地距離的變化——地球公轉(zhuǎn)速度的不等——太陽每日黃經(jīng)差本身的變化。近日點變化最快，視太陽日較長；遠日點變化最慢，視太陽日較短。第三十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（2）真太陽日長短季節(jié)變化的規(guī)律黃赤交角——二至點附近最長，二分點附近最短；±21秒橢圓軌道——冬至點附近略長于夏至點；±8秒

——二分點附近太陽日較短，其中秋分附近最短；二至點附近太陽日較長，其中冬至附近最長。第三十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五圖視太陽日長度的周年變化

點線為長度因黃赤交角而發(fā)生的變化；虛線為視太陽日長度因日地距離而發(fā)生的變化；實線表示二者的疊加。主極大在冬至后，次極大在夏至前；主極小在秋分前，次極小在春分后。第三十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五3、地球自轉(zhuǎn)速度1）角速度：15/h2）線速度：V0＝2R/T=465m/sVV0

cosV0為赤道上的線速度V為緯度上的線速度

T(s)：地球自轉(zhuǎn)周期

R(m)：地球赤道半徑第三十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五三、地球自轉(zhuǎn)的后果1、天體的周日視運動

1）天體的周日視運動的一般規(guī)律

2）不同緯度天體的周日運動

3）幾種特殊位置的分析2、水平運動方向的偏轉(zhuǎn)第三十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

三、地球自轉(zhuǎn)的后果1、天體的周日視運動第三十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1、天體的周日視運動1）原因：地球自轉(zhuǎn)的反映

第三十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2）天體的周日視運動的一般規(guī)律天體周日運動的旋轉(zhuǎn)軸——天軸；（1）路線（周日圈）：各自所在的赤緯圈，均以天極為不動的中心（2）方向：地球自轉(zhuǎn)方向的反映——自東向西（3）周期：地球自轉(zhuǎn)周期的反映——恒星周日運動的周期為恒星日；太陽周日運動的周期為太陽日。第三十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

周日運動的方向——

與地球自轉(zhuǎn)方向相反

周日圈——

與天赤道平行，即赤緯圈2）不同緯度天體的周日運動①在北極

地平圈

天赤道——

仰極的高度=當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥忍祉斕斓滋斐嗟捞毂睒O天南極第三十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

2）不同緯度天體的周日運動恒顯星、恒隱星和出沒星恒顯星：周日圈全部位于地平以上的恒星，永不落入地平；恒隱星：周日圈全部位于地平以下的恒星，永不升起；出沒星：周日圈與地平圈相交的恒星，有東升西落。第三十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五②在赤道地平圈天赤道：仰極高度周日圈：與天赤道平行周日運動的方向：與地球自轉(zhuǎn)方向相反，只有出沒星③在北半球中緯度地區(qū)第四十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五不同緯度的天球周日運動北極（左）：只有恒顯星和恒隱星，而無出沒星；周日圈平行于地平圈。赤道（中）：只有出沒星，而無恒顯星和恒隱星；周日圈垂直于地平圈。北半球中緯度（右）：南北天極周圍有恒顯星和恒隱星，天赤道南北是出沒星。北天恒星在地平以上的時間較長，南天恒星反之；周日圈斜交于地平圈。第四十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五恒顯星區(qū)：恒顯星在天球上的赤緯范圍恒顯圈：恒顯星區(qū)的界線，即在北點與地平圈相切的赤緯圈。緯度越高，恒顯（隱）星區(qū)愈大，出沒星區(qū)愈?。褐苋杖εc地平的交角愈小；緯度越低，恒顯（隱）區(qū)愈小，出沒區(qū)愈大：周日圈與地平的交角愈大。恒顯（隱）圈的仰（俯）極距：出沒星區(qū)寬度：2(90－周日圈與地平交角：90圖第四十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第四十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五3）幾種特殊位置的分析天體的中天天子午圈（子圈、午圈）----時圈----地平經(jīng)圈中天：天體通過子午圈。上中天、下中天天體中天時的天頂距（圖）以太陽為例討論天體的出沒天體出沒時的時角和方位角（圖）第四十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五NSQQ′天體在天頂以南：Z=φ-δ天體在天頂以北：Z=δ-φ第四十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五ZZ′NSQQ′PP′第四十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、水平運動偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)方向：北半球偏右，南半球偏左科里奧利力（地轉(zhuǎn)偏向力）

FVm·sin科里奧利力只改變運動方向，不改變速度大小影響地球大氣環(huán)流，對形成行星風(fēng)帶、天氣系統(tǒng)和洋流有重要作用第四十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五§3.2地球的公轉(zhuǎn)第四十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五§3.2地球的公轉(zhuǎn)一、地球公轉(zhuǎn)及其證明

地球環(huán)繞太陽的繞轉(zhuǎn)運動叫做地球的公轉(zhuǎn)運動。(太陽和地球共同質(zhì)量中心；不及其他行星的存在，相互繞轉(zhuǎn)。)1、恒星的視差位移1）恒星的視差位移現(xiàn)象

在地球上觀察近距離的恒星時，由于地球的公轉(zhuǎn)運動導(dǎo)致該恒星相對于天球背景發(fā)生視位移的現(xiàn)象。2）恒星的周年視差

當(dāng)日地連線垂直星地連線時，視差位移達最大值（每年2次），為該恒星的周年視差。第四十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

橢圓的偏心率因黃緯而不同：在黃極是正圓，在黃道是一直線，其余都是橢圓。不論偏心率大小如何，圓的半徑，橢圓的半長軸和直線的一半，都是恒星年視差。第五十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五恒星愈遠，其年視差愈小（圖）恒星年視差的角秒值，與恒星距離的秒差距互為倒數(shù)：D

1837年，德國天文學(xué)家貝塞爾率先測出天鵝座61的恒星周年視差值為0.314（現(xiàn)代測定值為0.30），次年12月便向世人宣布了他的測量結(jié)果，從而證實了地球的公轉(zhuǎn)運動。第五十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

恒星愈遠，其年視差愈小。若年視差以角秒為單位，距離以秒差距為單位，則二者互為倒數(shù)。第五十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、恒星的光行差位移1）恒星的光行差地球上所看到的星光的視方向與真方向之間存在著一定的偏離，這就是恒星的光行差（aberration）位移。第五十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

雨中奔跑的行人，跑得愈快，雨傘愈應(yīng)向前方傾斜。地球的軌道速度： =30km/s

星光速度：V=300000km/s

則：tan=/V

當(dāng)很小時，可用角的弧度值代替其正切值，有

=/V＝30/300000=0.0000994（弧度）化為角秒得：

=0.000994×206265＝20.47

該值為光行差常數(shù)。光行差示意圖

V第五十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2）恒星的周年視差和光行差比較恒星光行差的大小與恒星距離無關(guān)；而恒星周年視差的大小取決于的遠近；恒星的視差位移與光行差位移的方向不同。3、地球公轉(zhuǎn)中的多普勒效應(yīng)地球軌道速度對星光頻率的影響。第五十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五圖周年視差（左）和光行差（右）的比較恒星年視差位置的偏離方向，二者有90之差。第五十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五二、地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律性1、地球軌道1）軌道形狀：橢圓軌道半長軸（a）：149600000km；軌道半短軸（b）：149580000km；半焦距（c）：2500000km；周長（l）：940000000km；偏心率（e）：0.0167；扁率（f）：7000。第五十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五太陽在軌道中的位置：兩焦點之一近日點（1月初經(jīng)過）：147100000km；遠日點（7月初經(jīng)過）：152100000km。圖地球的近日點和遠日點第五十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五圖地球與地球共轉(zhuǎn)軌道面的交角6634′第五十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五圖地球的軌道面2）黃赤交角

地軸進動的成因之一；視太陽日長度周年變化的主要原因；地球上四季變化和五帶區(qū)分的根本原因。第六十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、地球公轉(zhuǎn)周期恒星年：以恒星為參考點，無明顯自行，365.2564日回歸年：以春分點為參考點，每年西移50

，小于恒星年，365.2422日近點年：以近日點為參考點，每年東移11

，大于恒星年，365.2596日交點年（食年）：黃白交點為參考點，每年西移20°，小于恒星年，346.6200日第六十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五3、地球公轉(zhuǎn)速度角速度：平均每日59（因距離而變化）線速度：平均每秒30km（因距離而變化）面速度：不變（開普勒第二定律）第六十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1、恒星周年視差2、太陽周年運動3、行星同太陽的會合運動4、月球同太陽的會合運動三、地球公轉(zhuǎn)后果第六十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1）太陽的周年運動（1）原因地球公轉(zhuǎn)的后果；與恒星的周年視差（2）表現(xiàn)路線——黃道太陽在黃道上的位置——地球的軌道位置方向——自西向東周期——1年2）二十四節(jié)氣和黃道十二宮2、太陽的周年視運動圖第六十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第六十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2）二十四節(jié)氣和黃道十二宮

為了表示太陽周年運動中到達的黃道位置，我國傳統(tǒng)歷法按太陽黃經(jīng)，把黃道等分為24弧段，全年相應(yīng)地分為24時段，叫做二十四氣。各氣的弧段相等，每氣合黃經(jīng)15°；由于太陽周年運動速度的變化，每氣的時段長短不齊，平均為15.2184日。為了同樣的目的，西方天文學(xué)按太陽黃經(jīng)，把黃道等分為十二宮，分別以黃道十二座命名；每宮跨黃經(jīng)30°，相當(dāng)于我國的二個節(jié)氣。二十四氣和十二宮的劃分，都以春分點為起點。

第六十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第六十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

節(jié)氣歌春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連，秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。上半年是五廿一，下半年是七廿三，每月兩節(jié)日期定，最多相差一兩天。第六十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五立春

theBeginningofSpring雨水

RainWater驚蟄

theWakingofInsects春分

theSpringEquinox清明

PureBrightness谷雨

GrainRain立夏

theBeginningofSummer小滿

LesserFullnessofGrain芒種

GraininBeard夏至

theSummerSolstice小暑

LesserHeat大暑

GreaterHeat立秋

theBeginningofAutumn處暑

theEndofHeat白露

WhiteDew秋分

theAutumnEquinox寒露

ColdDew霜降

Frost\'sDescent立冬

theBeginningofWinter小雪

LesserSnow大雪

GreaterSnow冬至

theWinterSolstice小寒

LesserCold大寒

GreaterCold第六十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五3、行星同太陽的會合運動1）行星相對于太陽的視運動（1）地內(nèi)行星相對于太陽的視運動（2）地外行星行對于太陽的視運動（3）行星的會合周期2）行星相對于恒星的視運動（1）行星逆行的解釋（2）行星留的解釋2）相對于恒星第七十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1）行星相對于太陽的視運動（1）地內(nèi)行星相對于太陽的視運動上合——東大距——下合——西大距——上合出沒：上合——不可見；東大距——可見時間最長；下合——不可見；昏星西大距——可見時間最長；上合——不可見；晨星水星：18～28°金星：45～48°東有“啟明”，西有“長庚”上合東大距下合西大距第七十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五上合東大距下合西大距上合第七十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（2）地外行星相對于太陽的視運動合——西方照——沖——東方照——合出沒：合——不可見；西方照——午夜升起；沖——整夜可見；東方照——午夜落下；合—