地球的運動

地球點樣運動?



地球自轉是地球沿一根地心的軸（自轉軸，也叫地軸）做圓周運動。

方向

地球自轉的方向是自西向東轉。從北極點上空看呈逆時針旋轉，從南極點上空看呈順時針旋轉。


自轉的速度
地球自轉的角速度大約是每小時15度；而表面每點的線速度隨緯度而變化，是赤道的線速度乘以緯度的餘弦。因此赤道的線速度是最大的，兩極的線速度最小。


影響地球自轉速度的因素
地球自轉速度主要受三個因素影響，總體使其趨慢。

長期變化：日月對海洋的引潮力使地球自轉速度變慢，令地球一日的長度每100年增加1.6毫秒，導致一年的日數減少，有證據表明泥盆紀中期的一年有400日。
季節變化：有周年變化和半年變化。周年變化是風的季節變化引起的，其振幅為20-25毫秒；半年變化是由日月引潮力對大氣的潮汐作用引起，其振幅約為9毫秒。
不規則變化：地外和地內的物質或能量交換，如隕星體對地球的撞擊等，時而使地球加速時而使地球變慢。

自轉的周期
地球自轉的周期是一個恆星日，目前其值為23時56分4秒。但是近年來地球自轉周期在緩慢增加（即轉速緩慢減小），導致需要對全球計時器進行調整，例如2005年12月31日全球鐘錶統一加一秒。這樣的調整稱為閏秒。


地球自轉的規律性

極移
地軸在地面上的運動，叫做極移。
極移的原因主要有兩種，一種是地軸對於慣性軸偏離的結果，周期大約為14個月。另一種是大氣季節性運行導致，其周期為一年。還有其他一些次要的原因，極移的振輻一般不超過15米。

極移的結果使地球上的緯度和經度發生變化。


進動
天極在天球上的位置的變化稱為進動。


規律性
地軸的進動是一種圓錐形的運動，其規律性如下：

圓錐軸線垂直於地球公轉軌道平面，指向黃道兩極。
圓錐的半徑是黃赤交角。
運動的方向是自東向西，即同地球自轉的方向相反。
運動的速度是每年50秒點29，周期是25800年。

表現
表現為天極的周期性運動。
造成北極星的變遷。
地球赤道面和天赤道發生系統性的變化。
二分二至點每年在黃道上以50秒點29的速度西移。（歲差）
使回歸年小於恆星年

原因


因為地球是一個明顯的扁球體，所以隆起的部位所受的附加引力總是稍大於另一側。二者之間的差值，總是存在於接近日月的一側。



由於黃赤交角的存在，使得日月經常在赤道面以外對赤道隆起施加引力。這樣上述引力差就成為一個力矩，使得地軸趨近黃軸，天極趨近黃極。

第三，地球自轉

因為上述的引力差，給地球的自轉的角動量增加了一個增量，使得地球的自轉方向發生偏轉。這就是地軸的進動，也就是歲差。


後果
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不同天體的周日運動
恆星的周日運動真實地反映地球的自轉軸。

恆星的周日運動真實地反映地球自轉的方向。

恆星的周日運動真實地反映地球自轉的周期。

太陽和月球的周日運動，不是地球自轉的單純的反映。所以太陽日和太陰日與恆星日是有差別的。


不同緯度的周日運動
反映為恆顯星、恆隱星和出沒星的範圍大小不同。

在地球兩極，只有恆顯星區和恆隱星區，而沒有出沒星區；在地球赤道，只有出沒星區，而沒有恆顯星區和恆隱星區。

恆顯星區和恆隱星區，分別是天球上以天球兩極為圓心的圓形地帶；出沒星區是以天赤道為中心線的環形地帶。

在北半球看起來，天北極是仰極，即恆顯星區的中心；天南極是俯極，即恆隱星區的中心。南半球則反之。天赤道以北的出沒星，在地平以上的時間長於在地平以下的時間；天赤道以南的出沒星則反之。在南半球，情況正好相反。

恆顯星區和恆隱星區的半徑，都等於緯度的倍數；出沒星區的寬度，是余緯的二倍。


水準運動的左右偏轉
原因，地球表面並不是在做勻速直線運動，所以會有慣性問題。

在北半球往右偏，在南半球往左偏。

這種使水準運動發生偏轉的力，叫做地轉偏向力，是一種視力。

地球
藍色瑪瑙 (阿波羅17號拍攝)
物理
赤道直徑 12,756.274 千米
兩極直徑 12,713.504 千米
平均直徑 12,745.594 千米
扁率 0.0033529
年齡 45.5 億年 ~ 45.6 億年
赤道圓周 40,075.02 千米
兩極圓周 39,940.638 千米
子午圈圓周 40,007.86 千米
平均圓周 40,041.47 千米
表面積 510,065,600 平方千米
陸域面積 148,939,100 平方千米 (29.2%)
水域面積 361,126,400 平方千米 (70.8%)
體積 1.0832073×1012 立方千米
質量 5.9742×1024 千克
密度 5,515.3 克/立方厘米
赤道表面重力 9.7801 米每秒平方 [1]
(0.99732 萬有引力常數)
逃逸速度 11.186 千米/秒
恆星自轉周期 0.997258 日 (23.934 小時)
自轉速度 1674.38 千米/時 (465.11 米/秒)
(赤道)
軸傾斜 23.439281°
北極赤經 0° (0 時0 分0 秒)
赤緯 90°
反照率 0.367
表面氣溫
最低
平均
最高
185 開 (-88.3℃)
287 開 (14)
331 開 (57.7℃)
表面氣壓 101.3 千帕斯卡

軌道 (在第J2000歷元)
遠日點 152,097,701 千米
(1.0167103335 天文單位)
近日點 147,098,074 千米
(0.9832898912 天文單位)
平均半徑 149,597,887.5 千米
(1.0000001124 天文單位)
軌道圓周 924,375,700 千米
(6.1790699007 天文單位)
軌道偏心 0.016710219
恆星軌道周期 365.256366 日
(1.0000175 儒略年)
會合周期 無數據
最大軌道速度 30.287 千米/秒
最小軌道速度 29.291 千米/秒
平均軌道速度 29.783 千米/秒
軌道黃道傾斜 0°
(與太陽赤道7.25°)
升交點經度 348.73936°
近日點幅角 114.20783°
衛星 1個 (月球，同時參見小行星3753)

大氣
氮氣 78.08 %
氧氣 20.94 %
水氣 0 % - 4 %
氬氣 0.93 %
二氧化碳 0.038 %
其它 極微量


地球是太陽系中行星之一，按離太陽由近及遠的次序排列為第三。它是太陽系類地行星中最大的一顆，也是現代科學目前確證目前惟一存在生命的行星。地球的年齡估計大約有45億5千萬年到45億6千萬年（4.55 ~ 4.56×109年）。在行星形成後不久，遭受小型天體撞擊而產生一個天然衛星－月球。環中交叉十字是為地球的天文符號，十字的兩畫分別代表子午線和赤道

地球的運動


[編輯] 地球自轉

地球沿著貫串北極至南極的一條軸自西向東旋轉一周（1個恆星日）需要花時23小時56分4.09秒。這就是為什麼在地球上主要天體（大氣中的流星和低軌道衛星除外）一日內向西的視運動是15°/小時（即15'/分鐘）－即2分鐘一個太陽或月亮的視直徑的大小。

在慣性參考坐標系中，地軸運動還包括一個緩慢的歲差運動。這個運動的大周期大約是25800年一個循環，每一次小的章動周期是18.6年。對處於參考坐標系中的地球、太陽與月亮對地球的微小吸引在這些運動的影響下造成地球赤道隆起，並形成類橢圓形的扁球。

地球的自轉也是有輕微的擾動的。這稱為極運動。極運動是準周期性的，所謂的準周期包括一個一年的晃動周期和一個被稱為錢德勒擺動的14個月周期。自轉速度也會相應改變。這個現象被稱為日長改變。


地球公轉
公轉周期為365.2564個平太陽日（即1個恆星年）。地球的公轉使得太陽相對其他恆星的視運動大約是1°/日－這就相當於每12小時一個太陽或月亮直徑的大小。公轉造成的視運動效果與自轉造成的正好相反。

地球公轉軌道速度是30 km/s，即每7分鐘一個地球直徑，每4小時一個地月距離。


地球所在的天體系統
地球惟一的天然衛星是月球。其圍繞地球旋轉一周需要用時一恆星月（27又1/3日）。因此從地球上看來月球的視運動相對太陽大約是12°/日－即每小時一個月球直徑，方向同樣與自轉效果相反。

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地球自轉一圈就是一日,由於地球是個球體,所以兩極自轉速度為零,而赤道的自轉速度為每小時一千六百公里,越接近赤道自轉速度越快,由於各地方有各自不同的自轉速度,所以任何物體若從赤道向北極進發時,會不期然被偏折(Deflection)向右,在南半球則會偏折向左,此現象叫卡氏效應(Coriolis Effect).

地球繞太陽公轉一圈為一年(365.2422日),我們站在地球上看,會看到太陽一年中經過不同的天區(例如8月太陽在獅子座天區,9月太陽在室女座天區),該軌跡叫做黃道(Zodiac),太陽每一個月會經過一個星宮,一年後經過了黃道上十二個星宮,又回到原來的位置.地球軌道平面叫做黃道面(Ecliptic).由於地球的自轉軸與黃道面交角23.5度,所以太陽直射的位置會隨地球公轉而不同,春分(vernal equinox)和秋分(autumn equinox)時,太陽直射赤道,可是夏至(summer solstice)時,太陽直射北回歸線,北半球被直射(有很多人誤解,北半球在夏季時接受多些陽光,其實這是錯誤的,只是因為太陽那時直射北半球,北半球受到的陽光較密集),所以北半球是夏季,南半球是冬季,相反的情形發生於冬至,形成季節(season).

由於地球自轉,赤道地區會比較脹,可是月球並不是和黃道面持水平,相反它和黃道面交角5度9分,故月球的引力會把地球吸過去(太陽也有影響地球,不過只是月球影響地球的引力之3/8),這導致地軸被吸過去一般擺動(情形就像一個受地心吸力影響的陀螺的軸一樣),地軸擺動一圈需時26,000年,這就是一個歲差週期,歲差導致地軸擺動,所以北極星亦會隨之變更,5000多年前,北極星是天龍座的右樞.而在公元14,000年,北極星則會是天琴座的織女一.歲差亦導致春分時太陽所在的黃道天區(春分點逐年後退),打個譬喻,現時地球春分在太陽的南面發生,看到太陽在雙魚天區,可是6500年後,春分時地球會在太陽的西面發生,故見到太陽在人馬座.





曆法上每年為三百六十五日,但因為地球公轉每年為365.2422年,每年約多了四分之一天,所以要四年一閏年(leap year)添一日,此為凱撒所創之曆法,稱為儒略曆(Julian Calendar). 1582年,教皇格里高利改良儒略曆,把10月5日至10月14日整整十日劃去,把10月5日改成10月15日,並決定以後逢一百年不潤,但逢四百年卻會潤,即1700,1800,1900,2100,2200不潤,1600,2000卻是閏年,這把誤差減之最低,逢三千五百年才有一天誤差.據說因為地球自轉速度減慢,一年的時間越來越長,所以更有閏秒(leap second)的出現,這個我會在月球的運動一章再述.

以下是地球運動所造成的天象運動:

星體 每日運動 長遠運動
太陽 東出西落 西向東於黃道上每日移1度
月球 東出西落,每天遲升50分鐘 西向東於白道上以27.3日運行一圈,29.5日盈虧週期
行星 東出西落 西向東移動,水星移動速度最快,最慢是土星,有逆行.
恆星 東出西落,每日早升4分鐘 星座一年之後,又回到原來的位置,北極星則會慢慢偏離北極點,26000年一次循環

地球的運動

地球有三種運動,它們是自轉(rotation),公轉(revolution)和歲差(precession).

地球自轉一圈就是一日,由於地球是個球體,所以兩極自轉速度為零,而赤道的自轉速度為每小時一千六百公里,越接近赤道自轉速度越快,由於各地方有各自不同的自轉速度,所以任何物體若從赤道向北極進發時,會不期然被偏折(Deflection)向右,在南半球則會偏折向左,此現象叫卡氏效應(Coriolis Effect).

地球繞太陽公轉一圈為一年(365.2422日),我們站在地球上看,會看到太陽一年中經過不同的天區(例如8月太陽在獅子座天區,9月太陽在室女座天區),該軌跡叫做黃道(Zodiac),太陽每一個月會經過一個星宮,一年後經過了黃道上十二個星宮,又回到原來的位置.地球軌道平面叫做黃道面(Ecliptic).由於地球的自轉軸與黃道面交角23.5度,所以太陽直射的位置會隨地球公轉而不同,春分(vernal equinox)和秋分(autumn equinox)時,太陽直射赤道,可是夏至(summer solstice)時,太陽直射北回歸線,北半球被直射(有很多人誤解,北半球在夏季時接受多些陽光,其實這是錯誤的,只是因為太陽那時直射北半球,北半球受到的陽光較密集),所以北半球是夏季,南半球是冬季,相反的情形發生於冬至,形成季節(season).

由於地球自轉,赤道地區會比較脹,可是月球並不是和黃道面持水平,相反它和黃道面交角5度9分,故月球的引力會把地球吸過去(太陽也有影響地球,不過只是月球影響地球的引力之3/8),這導致地軸被吸過去一般擺動(情形就像一個受地心吸力影響的陀螺的軸一樣),地軸擺動一圈需時26,000年,這就是一個歲差週期,歲差導致地軸擺動,所以北極星亦會隨之變更,5000多年前,北極星是天龍座的右樞.而在公元14,000年,北極星則會是天琴座的織女一.歲差亦導致春分時太陽所在的黃道天區(春分點逐年後退),打個譬喻,現時地球春分在太陽的南面發生,看到太陽在雙魚天區,可是6500年後,春分時地球會在太陽的西面發生,故見到太陽在人馬座.

曆法上每年為三百六十五日,但因為地球公轉每年為365.2422年,每年約多了四分之一天,所以要四年一閏年(leap year)添一日,此為凱撒所創之曆法,稱為儒略曆(Julian Calendar). 1582年,教皇格里高利改良儒略曆,把10月5日至10月14日整整十日劃去,把10月5日改成10月15日,並決定以後逢一百年不潤,但逢四百年卻會潤,即1700,1800,1900,2100,2200不潤,1600,2000卻是閏年,這把誤差減之最低,逢三千五百年才有一天誤差.據說因為地球自轉速度減慢,一年的時間越來越長,所以更有閏秒(leap second)的出現,這個我會在月球的運動一章再述.