地球公轉(zhuǎn)
概述
地球公轉(zhuǎn)(The Earth revolution around sun)是地球環(huán)繞太陽沿著一定軌道的旋轉(zhuǎn)運動。太陽是太陽系的共同中心天
體,因此地球的繞日旋轉(zhuǎn)稱為公轉(zhuǎn)。地球是按一定軌道圍繞太陽轉(zhuǎn)動像地球的自轉(zhuǎn)具有其獨特規(guī)律性一樣,由于太陽引力場以及自轉(zhuǎn)的作用,地球的公轉(zhuǎn)也有其自身的規(guī)律。
地球公轉(zhuǎn)軌道和方向
地球在公轉(zhuǎn)過程中,所經(jīng)過的路線上的每一點,都在同一個平面上,而且構(gòu)成一個封閉曲線。這種地球在公轉(zhuǎn)過程中所走的封閉曲線,叫做地球軌道。如果我們把地球看成為一個質(zhì)點的話,那么地球軌道實際上是指地心的公轉(zhuǎn)軌道。
中心位置
嚴(yán)格地說,地球公轉(zhuǎn)的中心位置不是太陽中心,而是地球和太陽的公共質(zhì)量中心,不僅地球在繞該公共質(zhì)量中心在轉(zhuǎn)動,而且太陽也在繞該點在轉(zhuǎn)動。但是,太陽是太陽系的中心天體,地球只不過是太陽系中一顆普通的行星。太陽的質(zhì)量是地球質(zhì)量的33萬倍,日地的公共質(zhì)量中心離太陽中心僅450千米。這個距離與約為70萬千米的太陽半徑相比,實在是微不足道的,與日地1.5億千米的距離相比,就更小了。所以把地球公轉(zhuǎn)看成是地球繞太陽(中心)的運動,與實際情況是十分接近的。
軌道
地球軌道的形狀是一個接近正圓的橢圓,太陽位于橢圓的一個焦點上。橢圓有半長軸、半短軸和半焦距等要素。 公轉(zhuǎn)軌道的半長經(jīng)為149597870km(即日地平均距離,等于1個天文單位),橢圓的扁率為0.00014,橢圓的偏心率為0.0167。地球與太陽的距離,隨地球在軌道上的不同位置而異。l月初地球距太陽最近,此時的位置稱為近日點,日地距離約14710萬公里;7月初地球離太陽最遠,此時的位置稱為遠日點,日地距離約15210萬公里。
方向
地球公轉(zhuǎn)的方向與自轉(zhuǎn)方向一致,均是自西向東的回轉(zhuǎn)方向.這種方向在天北極向下看是逆時針方向,而在天南極向上看則是順時針方向。地球的公轉(zhuǎn)軌道為一近以正圓的橢圓,太陽位于橢圓的兩個焦點之一。
地球公轉(zhuǎn)速度
地球公轉(zhuǎn)是一種周期性的圓周運動,因此,地球公轉(zhuǎn)速度包含著角速度和線速度兩個方面。如果我們采用恒星年作地球公轉(zhuǎn)周期的話,那么地球公轉(zhuǎn)的平均角速度就是每年360°,也就是經(jīng)過365.2564日地球公轉(zhuǎn)360°,即每日約0°.986,亦即每日約59′8″。地球軌道總長度是940,000,000千米,因此,地球公轉(zhuǎn)的平均線速度就是每年9.4億千米,也就是經(jīng)過365.2564日地球公轉(zhuǎn)了9.4億千米,即每秒鐘29.8千米,約每秒30千米(線速度=940,000,000KM/365天=940,000,000秒/(365X24X3600)秒=29.8千米(近似為30千米/秒)。
依據(jù)開普勒行星運動第二定律可知,地球公轉(zhuǎn)速度與日地距離有關(guān)。地球公轉(zhuǎn)的角速度和線速度都不是固定的值,隨著日地距離的變化而改變。地球在過近日點時,公轉(zhuǎn)的速度快,角速度和線速度都超過它們的平均值,角速度為1°1′11″/日,線速度為30.3千米/秒;地球在過遠日點時,公轉(zhuǎn)的速度慢,角速度和線速度都低于它們的平均值,角速度為57′11″/日,線速度為29.3千米/秒。地球于每年1月初經(jīng)過近日點,7月初經(jīng)過遠日點,因此,從1月初到當(dāng)年7月初,地球與太陽的距離逐漸加大,地球公轉(zhuǎn)速度逐漸減慢;從7月初到來年1月初,地球與太陽的距離逐漸縮小,地球公轉(zhuǎn)速度逐漸加快。
我們知道,春分點和秋分點對黃道是等分的,如果地球公轉(zhuǎn)速度是均勻的,則視太陽由春分點運行到秋分點所需要的時間,應(yīng)該與視太陽由秋分點運行到春分點所需要的時間是等長的,各為全年的一半。但是,地球公轉(zhuǎn)速度是不均勻的,則走過相等距離的時間必然是不等長的。視太陽由春分點經(jīng)過夏至點到秋分點,地球公轉(zhuǎn)速度較慢,需要186天多,長于全年的一半,此時是北半球的夏半年和南半球的冬半年;視太陽由秋分點經(jīng)過冬至點到春分點,地球公轉(zhuǎn)速度較快,需要179天,短于全年的一半,此時是北半球的冬半年和南半球的夏半年。由此可見,地球公轉(zhuǎn)速度的變化,是造成地球上四季不等長的根本原因。
地球公轉(zhuǎn)周期及歲差
地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周所需要的時間,就是地球公轉(zhuǎn)周期?;\統(tǒng)地說,地球公轉(zhuǎn)周期是一“年”。因為太陽周年視運動的周期與地球公轉(zhuǎn)周期是相同的,所以地球公轉(zhuǎn)的周期可以用太陽周年視運動來測得。地球上的觀測者,觀測到太陽在黃道上連續(xù)經(jīng)過某一點的時間間隔,就是一“年”。由于所選取的參考點不同,則“年”的長度也不同。常用的周期單位有恒星年、回歸年和近點年。
地球公轉(zhuǎn)的恒星周期就是恒星年。這個周期單位是以恒星為參考點而得到的。在一個恒星年期間,從太陽中心上看,地球中心從以恒星為背景的某一點出發(fā),環(huán)繞太陽運行一周,然后回到天空中的同一點;從地球中心上看,太陽中心從黃道上某點出發(fā),這一點相對于恒星是固定的,運行一周,然后回到黃道上的同一點。因此,從地心天球的角度來講,一個恒星年的長度就是視太陽中心在黃道上連續(xù)兩次通過同一恒星的時間間隔。
恒星年
恒星年是以恒定不動的恒星為參考點而得到的,所以,它是地球公轉(zhuǎn)360°的時間,是地球公轉(zhuǎn)的真正周期。用日的單位表示,其長度為365.2564日,即365日6小時9分10秒。
