张华： 《地球概论》讲义 地球的运动第五章 第五章 地球的运动

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1、张华：《地球概论》讲义第五章地球的运动第五章地球的运动地球在宇宙中的运动，最主要有三种形式。第一种是地球自身的旋转运动。即自转运动。地球自转的结果，首先是不断在改变地球本体的形态；再就是派生出很多天文、地理上的动态。第二种是地球的绕日公转运动。就是地球在太阳的引力作用下，受太阳的制约，围绕太阳运转，并且跟随太阳系一起在银河系以及宇宙中运动。公转运动的主要结果也产生了很多天文、地理上的动态。第三种是太阳系天体对地球的摄动。地球作为太阳系的一个行星，它必然会受到太阳、月球及其他行星（主要是木星）的引力作用，从而对地球的自转和公转运动状态产生摄动，使地

2、球的运动规律发生变化，例如自转减速；岁差；章动；黄赤交角变化等。第一节地球的自转一、地球自转及其证明1、地球自转的方向地球不停的绕着自转轴自西向东做旋转运动，称为地球的自转运动。自转的方向是自西向东的，因而才会有天球以相反的方向自东向西的周日视运动。我们称自西向东的方向为逆时针方向，也就是观察者从天北极上空看时，地球逆时针旋转，这种自转称为顺向自转；如果从天南极上空看，地球顺时针旋转，这种自转为逆向自转。2、地球自转的周期为了计量地球自转周期，必须在地球之外选定参考点。根据天球上不同1张华：《地球概论》讲义第五章地球的运动的参考点（恒星、太阳、月

3、球）计量的地球自转周期，其长度是不同的。因此，就有各种不同的日——恒星日、太阳日和太阴日。恒星日：同一恒星连续两次在同地中天的周期，也就是恒星（或春分点）连续两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，长度约为23小时56分4秒。恒星日是地球自转的真正周期，即地球自转360°所经历的时间。太阳日：太阳连续两次在同地中天的周期，也就是太阳中心连续两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，平均长度是24小时。太阳日是昼夜交替的周期，是人们日常生活中使用的日，由于太阳的周年运动，太阳每天在天球上向东走59′，地球上同一方向在追赶太阳的过程中，自转一圈后还要再转5

4、9′才能赶上太阳。太阴日：月球连续两次在同地中天所经历的时间，也就是月球中心连续两次由东向西通过同一子午圈的时间间隔，平均长度是24小时50分。太阴日是地面潮汐涨落的周期，它比太阳日长52分，这是由于月球绕地球公转造成的，月球自西向东绕地球旋转，周期为一个恒星月27.3217日，也就是每个太阳日向东转13°10′，每个太阴日向东转13°38′，这样在一个太阴日期间，地球自转的角度不是360°，而是373°38′，地球上同一位置在追赶月亮的过程中，自转一圈后还要再转13°38′才能赶上太阳。如果以恒星日的长度来分24小时（恒星小时），那么，太阳日的

5、长度是24时04分，太阴日长度是24时54分。但在日常生活中，人们总是以24小时表示太阳日的长度，在这种情形下，恒星日长度为23时56分；太阴日长度则为24时50分。3、地球自转的速度地球自转速度有角速度和线速度两种。角速度：地球上某点于单位时间内绕轴所转过的角度。角速度与转动半径长短无关，因此全球各地自转角速度都是一样的（除两极外）。地球自转的角速度是每恒星日360°。根据地球自转的周期，地球自转的角速度平均为每小2张华：《地球概论》讲义第五章地球的运动时15°，或每分15′，每秒15″。严格地说，这里的时、分和秒，皆指恒星时。如果采用平太阳时

6、，那么，地球自转的角速度应为15°2′6″/h，或15′2″.4/min和15″.04/s。地球自转的线速度是地球上某点于单位时间内所转过的距离。如果把地球看作是个正球体，则在纬度φ并距地表高h处的自转线速度可用下式算出：2(πϕRh++)cos2(πϕRh)cos00v==kms/ϕ23小时56分秒486164其中R0是赤道半径，为6378.140km。由公式可知，纬度越低，距地表越高，其线速度越大。就地表而论，h=0，则：在赤道上，v0=460m/s；在纬度30°处，v30=403m/s；在纬度60°上，v60=233m/s。地球的两

7、极点，在地球自转时是静止不动的。所以，在极点上，不论角速度或线速度都为0。地球自转速度的变化：上面讲的是地球自转的平均速度。事实上，地球自转的速度是不均匀的，有长期变化、周期变化和不规则变化。长期变化（减慢）：这种减慢是由于月球对地球的潮汐作用造成的，它使一日的长度在一百年内大约增长1-2毫秒。由于减慢不太显著，所以只有在长期积累后才会产生影响。古生物学家在研究珊瑚化石时发现，珊瑚虫每天分泌的碳酸钙，在其躯壳上形成一条极细小的日纹；这些日纹又汇集成一条与其他年份显著不同的生长带，如同树木年轮一样。由此得知在四亿年前古生代泥盆纪的珊瑚化石中每个生

8、长带有400条日纹，在三亿年前石炭纪的有395条，在六千五百万年前中生代晚白垩纪有376条。这表明从泥盆纪到白垩纪一年的天数由4003张