1、第三章地球的運動,地球的自轉,地球的公轉,第二節(jié)地球的公轉,地球公轉及其證明,地球公轉的規(guī)律性,地球公轉的后果,一、地球公轉及其證明,地球公轉就是地球對太 陽的繞轉。 方向：逆時針（向東） 繞轉中心：共同質心 450km(70萬km),恒星周年視差：地球在軌道上的位移對于恒星 視位置的影響。 光行差：地球的軌道速度對于光行方向的影響。 多普勒效應：地球的軌道速度對于星光頻率的 影響。,地球公轉的物理證據(jù),恒星的視差位移,由于地球在軌道上的位移而引起的恒星的視位置在天球上改變的現(xiàn)象,（一）恒星周年視差,地球公轉以一年為周期，恒星的視差位移也以一年為周期，稱為周年視差。,視差位移路線,地球公轉軌道

2、是封閉曲線，恒星在天球上視差位移的路線也是封閉曲線，具體形狀則因恒星的黃緯而不同。,關于周年視差的確定,當日地連線同星地連線垂時，同一恒星的視差位移達到極大值。這個極大值被稱為該恒星周年視差，簡稱年視差。,關于周年視差的確定,假設在太陽上觀測到的恒星在天球上的位置為平均位置。從地球上觀測到的恒星位置與平均位置存在一定的偏離。,恒星年視差是地球軌道半徑對恒星的最大張角。,sin = a/D sin = (當角很小時） = a/D 1弧度=360/2 =57.3=206265 = 206265a/D 已知恒星年視差，可測定恒星距離,已知半人馬座的a（比鄰星）的年視差是0.76 求它的距日距離是多少

3、？, = 206265a/D D= 206265a/ D= 206265a/0.76=271401AU,D=206265a/ 當 = 1時，206265a 該恒星的距離稱作1秒差距(PC) 若D以秒差距為單位，206265a=1 D = 1/ 恒星的秒差距與它的周年視差互為倒數(shù),1天文單位(AU)=1.496108km 1光年(l.y.)=9.51012km=6.324104AU 1秒差距(PC)=31013km=206265AU=3.262 l.y.,天文學上常見的距離單位,最先測定的恒星的周年視差,白塞耳（1784-1846），德國著名的天文學家和數(shù)學家，1837年，白塞爾發(fā)現(xiàn)天鵝座61正

4、在非常緩慢地改變位置，第二年，他宣布這顆星的視差是0.31弧秒，這是世界上最早測定的恒星視差之一。,（二） 光行差 光行差是地球軌道速度對于光速的影響。地球向某一恒星接近，在相互關系上，也可以看作該恒星向地球接近。,光行差位移,光行差位移：由于地球軌道速度對星光方向的影響，使恒星的視方向和真方向之間存在一定偏差的現(xiàn)象。,地球的軌道速度：V= 30 km/s 星光光速：C = 300 000 km/s 則：tan = 30/300 000 = 0.0001 = 20.47 ：光行差常數(shù) 位置：真位置的前方 大?。号c恒星的距離無關,（二） 光行差 地球上所看到的星光的視方向，不同于星光的真方向：是

5、光速和地球公轉速度的合成反映。 即：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位移。,光行差示意圖,V,C,光行差橢圓,在南北黃極，光行差軌道是半徑為20的橢圓 (與地球軌道形狀相同) 在黃道上，變成長度為20 2的一段直線。 在其他黃緯，光行差軌道都是半長軸為20的橢圓.愈近黃極，橢圓扁率愈小。,地球公轉以一年為周期，恒星視位置繞轉其真位置也以一年為周期，恒星視位置的繞轉路線，被叫做光行差軌道，其形狀則因恒星的黃緯而不同。,（三）年視差和光行差比較 愈近黃極，年視差和光行差橢圓的扁率愈小； 愈近黃道扁率愈大。 恒星年視差沿軌道半徑方向偏離其平均位置； 恒星光行差則沿軌道切線方向偏

6、離其真位置。 二者的偏離方向有90之差。,（四）多普勒效應 地球軌道速度對星光頻率的影響。,地球繞太陽公轉，使地球與恒星發(fā)生相對運動。 使恒星譜線以一年為周期，交互發(fā)生紫移（接近）和紅移（遠離）。,二、地球公轉的規(guī)律,軌道和方向,周期,速度,6634,（一） 地球軌道 1、軌道形狀：橢圓 半長軸（a）：1.496108 km（天文單位） 半短軸（b）：1.4958108 km 半焦距（c）：2.5106 km 周長（l）：9.4108 km 偏心率（e=c/a）：0.016 扁 率 （f=a-b/a）：7 000,2、太陽在軌道中的位置：兩焦點之一 近日點（地球1月初經過）：1.471108

7、km； 遠日點（地球7月初經過）：1.521108 km。,圖3-22 地球的近日點和遠日點,近日點的東旋,近日點在軌道上不固定，東旋11/年。,黃赤交角與地軸的傾斜,P,（二）黃赤交角,（三）地球公轉的周期 1、恒星年：以恒星為參考點，無明顯自行，365.2564日 2、回歸年：以春分點為參考點，每年西移50，小于恒星年，365.2422日 3、交點年：以黃白交點為參考點，每年西移20，小于恒星年，346.6200日 4、近點年：以近日點為參考點，每年東移11，大于恒星年，365.2596日,黃赤交角,四種年的比較,恒星,360,365.2564,春分點,360-50,365.2422,近日

8、點,360+11,365.2596,黃白交點,360-20,346.62,恒星年與回歸年,3600,3600 50.29,恒星年是地球公轉的真正周期 回歸年是地球上季節(jié)變化的周期,平均速度,角速度()3600 360365.2564日=0.99/日=59/日,線速度（V）L/T=9.4108/365.2564=29.78 km/s 30 km/s,速度的變化,（四） 地球公轉速度,（四） 地球公轉速度 1、角速度： 0.99/日=59/日 （因距離而變化） 2、線速度：29.78 km/s 30 km/s （因距離而變化） 3、面速度：不變（開普勒第二定律）,面速度不變（開普勒第二定律）的幾何

9、證明 ABS=BCS(等底同高) BCS=BES(同底等高),天體視位置的變化地球公轉的后果,太陽的周年運動,行星同太陽的會合運動,恒星周年視差,（一）恒星周年視差 （二）太陽周年運動,地球公轉的后果,太陽周年運動是恒星周年視差的一種特例,（二）太陽周年運動,太陽以恒星年為周期在黃道上自西向東的視運動,方向 周期 路線,二十四氣與 黃道十二宮,1、二十四氣 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,2、十二星座 寶瓶座(1.21-2.19) 雙魚座(2.20-3.20) 白羊座(3.21-4.19) 金牛座(4.20-5.20) 雙子座(5.21-6.21) 巨蟹座(6.

10、22-7.21) 獅子座(7.22-8.21) 室女座(8.22-9.22) 天秤座(9.23-10.22) 天蝎座(10.23-11.21) 人馬座(11.22-12.21) 摩羯座(12.22-1.20),（三）行星與太陽的會合運動,行星軌道速度比較,會合運動周期,行星與太陽相對位置的變化,行星的逆行,行星軌道速度比較,假設兩行星的公轉周期分別為Ta、Tb ，公轉速度分別為Va、Vb ，軌道半徑分別為a、b。 則 Va=2a/ TaVb=2b/ Tb,距日越近，速度越大 地內地地外,行星會合周期,行星合日：當行星和太陽的黃經相等時，二者處在地球的同一側，就是行星與太陽的會合，簡稱合。 行星

11、會合周期：從這一次行星合日到下一次行星合日所經歷的時間。,1、會合周期： 設E、P分別表示地球和行星的周期，S為會合周期。便有： 360 S = 360 + 360 S = 代入(1)，消去 ，整理后，得： 1/S= 1/ P - 1/E 同理，地外行星則有： 1/S= 1/ E - 1/P 周期相差愈大，會合周期愈短；反之，則愈長。,圖3-27 會合速度 角速度是周期的倒數(shù)。行星與地球的會合速度（1/S），就是二者的角速度（1/P和1/E）之差。 左：地內行星；右：地外行星,2、行星同太陽相對位置的變化 (1) 地內行星：上合、下合和東西大距； 上合-東大距-下合-西大距-上合 (2) 地外

12、行星：合日、沖日和東西方照。 合-西方照-沖-東方照-合,圖3-28(A) 行星的會合運動(假定地球不動) 左圖為地內行星，右圖為地外行星。,行星與太陽相對位置的變化,昏星,晨星,合,西方照,沖,東方照,地內行星,地外行星,圖3-28(B) 行星的會合運動 左圖為地內行星，右圖為地外行星。在說明行星運動的同時，還考慮到了地球的運動。,通常行星在恒星間自西向東運行，叫順行。當行星在其軌道上接近地球時，即下合前后的地內行星和沖日前后的地外行星，在天球上轉變?yōu)橄蛭鬟\行，叫逆行；經短暫時間后又恢復順行。,圖3-29 行星的逆行,(3) 行星的逆行 地內行星在下合前后逆行；地外行星在沖日前后逆行。,地內行星的逆行,地內行星在下合前后逆行,地外行星的逆行,地外行星在沖前后逆行,圖 2-9 以地球