第三章地球运动2012级用

摆锤——28kg 摆长——67m 摆的悬挂——摆动超然
于地球自转
Байду номын сангаас
傅科摆偏转现象的解释
摆动平面的偏转角速度
?
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PA
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OA
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PA
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d? ? d? ?sin ? ? ? sin ?
? 春秋二分（二道交角最大）赤经差最小，视 太阳日最短。
? 椭圆轨道——次要原因
日地距离的变化——地球公转速度的不 等——太阳每日黄经差本身的变化。
? 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。
（2）真太阳日长短季节变化的 规律 ? 黄赤交角 ——二至点附近最长，二分点附近
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； 进动造成天极的移动，不涉及地极在 地面上的位置的变化。
地轴进动的方向、周期、轨迹
?方向：向西（与地球自转和公转方向相反） ?周期：25800年 ?速度：50?/年 ?轨迹：圆锥面
圆锥轴垂直于轨道平面，指向黄极； 圆锥半径23????（黄赤交角）。
图 北极星随天北极移动而变迁
图 二分二至点因地轴进动而在黄道上不断西移 （虚线表示旧天赤道，实线表示新天赤道）
2、 地球自转的周期 1）三种周期的定义及关系
名称 参考点
影响因素
恒星日 恒星
地球自转
太阳日 太阳 太阴日 月球
地球自转 地球公转
地球自转 月球公转
2）真太阳日长度的周年变化 （1）原因；（2）规律
2）地轴的空间位置 （1） 地轴与地球本体的相互配置问题 ——极移 （2） 地轴空间指向的变化 ——地轴进动
（1）极移
定义 地轴在地球内部的位置变化
原因 地球内部物质的运动和变化
范围 15×15m2或± 0.?5
后果 地理坐标的变化
（2）地轴进动
天极在天球上位置的变化（ 极移与进动 ） 方向、周期、轨迹（ 图） 原因（ 图） 表现（ 图）
dt dt
d? ＝sin ? ?15? / 小时
dt
二、 地球自转的规律
1 、地球自转的方向 2 、地球自转的周期 3、地球自转的速度
1 、地球自转的方向
1）地球自转的方向 地轴：有方向的射线 右手法则：北极上空，逆时针方向；南极上空，顺时针方向 地球自转的方向：地球的东西方向；天球上的东西方向
恒星日与太阴日比较
在一个恒星日内，地 球自转 360°；
在一个太阴日内，月 球公转 13°38?，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。
2）真（视）太阳日长度的周年变化
? 真太阳日和平太阳日
? 真太阳日：真太阳连续两次在同地中天时 间间隔
? 平太阳日：真太阳日的全年平均值
（1）真太阳日长短季节变化的原因 ——太阳每日赤经差因季节而变化
? ①黄赤交角； ? ②椭圆轨道。
规律
? 黄赤交角——主要原因
? 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）， 但因基圈不同，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；
2、水平运动方向的偏转
三、地球自转的后果
1、天体的周日视运动
1、天体的周日视运动
1）原因：地球自转的反映
2）天体的周日视运动的一般规律
? 天体周日运动的旋转轴——天轴；
（1）路线（周日圈）：各自所在的赤纬圈，均 以天极为不动的中心
转过角度
长度
360o
23小时56分
360o59?
24小时
373o38?
24小时50分
2、 地球自转的周期 1）三种周期的定义 （1） 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
? 天文学以春分点定义恒星日；
? 恒星日是同恒星时（春分点的时角）相联 系的。
地球自转就是地球本身的旋转 地轴
2 、地球自转的证明
1 ）落体东偏
A'
A
B' C
B
S ? ? cos? 2h3
g
2、地球自转的证明 2）傅科摆
1851年，让·傅科（Jean Foucault）在巴黎国葬院 （法兰西共和国的先贤祠）的大厅里，进行了一项有 趣的实验——傅科摆实验 。 傅科摆的设计原理：牛顿第一定律 （1）摆不受外力作用 （2）超然于地球自转
3、 地球自转速度
1）角速度：15?/h
2）线速度：
V0＝ 2? R/T=465m/s
V? ? V0 cos?
V0为赤道上的线速度
V? 为纬度? 上的线速度
T( s )：地球自转周期 R (m)：地球赤道半径
三、地球自转的后果
1、天体的周日视运动 1）天体的周日视运动的一般规律 2）不同纬度天体的周日运动 3）几种特殊位置的分析
（2） 太阳日 太阳连续两次在同地中天时间，24小时00 分 恒星日和太阳日的比较
（3）太阴日 月球连续两次在同地中天时间，24小时50 分 恒星日与太阴日的比较
恒星日与太阳日比较
在一个恒星日内， 地球自转 360°；
在一个太阳日内， 地球公转 59?，自转 360°59?。
太阳日比恒星日约 长4分。
地轴进动的原因
? 地球形状 ? 黄赤交角 ? 地球自转
左图：陀螺的进动（向东） 右图：地球的进动（向西）
图 力矩 M1>M2，合力矩使地轴趋近黄轴
? 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） ； ? 岁差 ? 天球坐标的变化（赤经、赤纬；黄经）
第一章 地理坐标和天球坐标 第二章 地球的宇宙环境 第三章 地球的运动
§3.1 地球的自转 一、地球自转的证明和发现 二、地球自转的规律 三、地球自转的后果
§3.2 地球的公转 一、地球的公转及其证明 二、地球公转的规律 三、地球公转的后果
§3.2
§3.1 地球的自转 一、地球自转及其证明 1、地球自转
最短；± 21秒
? 椭圆轨道 ——冬至点附近略长于夏至点； ±8秒
——二分点附近太阳日较短，其中秋分附
近最短；二至点附近太阳日较长，其中冬至附 近最长。
图 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。