第1頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四§3.1地球的自轉(zhuǎn)一、地球自轉(zhuǎn)的證明和發(fā)現(xiàn)二、地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律三、地球自轉(zhuǎn)的后果§3.2地球的公轉(zhuǎn)一、地球的公轉(zhuǎn)及其證明二、地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律三、地球公轉(zhuǎn)的后果§3.2第2頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四§3.1地球的自轉(zhuǎn)一、地球自轉(zhuǎn)及其證明1、地球自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)就是地球本身的旋轉(zhuǎn)地軸第3頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2、地球自轉(zhuǎn)的證明1）落體東偏AA'BB'C第4頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2、地球自轉(zhuǎn)的證明2）傅科擺

1851年，讓·傅科（JeanFoucault）在巴黎國(guó)葬院（法蘭西共和國(guó)的先賢祠）的大廳里，進(jìn)行了一項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn)——傅科擺實(shí)驗(yàn)。傅科擺的設(shè)計(jì)原理：牛頓第一定律（1）擺不受外力作用（2）超然于地球自轉(zhuǎn)第5頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四擺錘——28kg擺長(zhǎng)——67m擺的懸掛——擺動(dòng)超然于地球自轉(zhuǎn)第6頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解釋第7頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四擺動(dòng)平面的偏轉(zhuǎn)角速度第8頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四第9頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四二、

地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律1、地球自轉(zhuǎn)的方向2、地球自轉(zhuǎn)的周期3、地球自轉(zhuǎn)的速度第10頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四1、地球自轉(zhuǎn)的方向1）地球自轉(zhuǎn)的方向地軸：有方向的射線右手法則：北極上空，逆時(shí)針方向；南極上空，順時(shí)針方向地球自轉(zhuǎn)的方向：地球的東西方向；天球上的東西方向2）地軸的空間位置（1）地軸與地球本體的相互配置問題——極移（2）地軸空間指向的變化——地軸進(jìn)動(dòng)第11頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四（1）極移定義地軸在地球內(nèi)部的位置變化原因地球內(nèi)部物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化范圍

15×15m2或±0.5后果地理坐標(biāo)的變化第12頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四（2）地軸進(jìn)動(dòng)天極在天球上位置的變化（極移與進(jìn)動(dòng)）方向、周期、軌跡（圖）原因（圖）表現(xiàn)（圖）第13頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

極移是地極的移動(dòng)，不涉及天極在天球上位置的變化；進(jìn)動(dòng)造成天極的移動(dòng)，不涉及地極在地面上的位置的變化。極移與進(jìn)動(dòng)的比較第14頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四地軸進(jìn)動(dòng)的方向、周期、軌跡方向：向西（與地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向相反）周期：25800年速度：50/年軌跡：圓錐面圓錐軸垂直于軌道平面，指向黃極；圓錐半徑23（黃赤交角）。第15頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四左圖：陀螺的進(jìn)動(dòng)（向東）右圖：地球的進(jìn)動(dòng)（向西）地軸進(jìn)動(dòng)的原因地球形狀黃赤交角地球自轉(zhuǎn)第16頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四圖力矩M1>M2，合力矩使地軸趨近黃軸第17頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四地軸進(jìn)動(dòng)的表現(xiàn)天極周期性運(yùn)動(dòng)，北極星變遷；赤道面（和天赤道）的系統(tǒng)的變化，二分點(diǎn)沿黃道西移（交點(diǎn)退行）；歲差天球坐標(biāo)的變化（赤經(jīng)、赤緯；黃經(jīng)）第18頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四圖北極星隨天北極移動(dòng)而變遷第19頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四圖二分二至點(diǎn)因地軸進(jìn)動(dòng)而在黃道上不斷西移（虛線表示舊天赤道，實(shí)線表示新天赤道）第20頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2、地球自轉(zhuǎn)的周期1）三種周期的定義及關(guān)系2）真太陽日長(zhǎng)度的周年變化（1）原因；（2）規(guī)律名稱參考點(diǎn)影響因素轉(zhuǎn)過角度長(zhǎng)度恒星日恒星地球自轉(zhuǎn)360o23小時(shí)56分太陽日太陽地球自轉(zhuǎn)地球公轉(zhuǎn)360o5924小時(shí)太陰日月球地球自轉(zhuǎn)月球公轉(zhuǎn)373o3824小時(shí)50分第21頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2、地球自轉(zhuǎn)的周期

1）三種周期的定義（1）恒星日

同一恒星連續(xù)兩次在同地中天的時(shí)間，地球自轉(zhuǎn)的真正周期（有細(xì)微差別），23小時(shí)56

分天文學(xué)以春分點(diǎn)定義恒星日；恒星日是同恒星時(shí)（春分點(diǎn)的時(shí)角）相聯(lián)系的。第22頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四（2）太陽日

太陽連續(xù)兩次在同地中天時(shí)間，24小時(shí)00

分恒星日和太陽日的比較

（3）太陰日

月球連續(xù)兩次在同地中天時(shí)間，24小時(shí)50分

恒星日與太陰日的比較

第23頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

在一個(gè)恒星日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)360°；在一個(gè)太陽日內(nèi)，地球公轉(zhuǎn)59，自轉(zhuǎn)360°59。太陽日比恒星日約長(zhǎng)4分。恒星日與太陽日比較第24頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

在一個(gè)恒星日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)360°；在一個(gè)太陰日內(nèi)，月球公轉(zhuǎn)13°38，地球自轉(zhuǎn)373°38；這13°38的差值是月球公轉(zhuǎn)造成的，使太陰日比恒星日長(zhǎng)約54分。

恒星日與太陰日比較第25頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2）真（視）太陽日長(zhǎng)度的周年變化真太陽日和平太陽日真太陽日：真太陽連續(xù)兩次在同地中天時(shí)間間隔平太陽日：真太陽日的全年平均值（1）真太陽日長(zhǎng)短季節(jié)變化的原因

——太陽每日赤經(jīng)差因季節(jié)而變化①黃赤交角；②橢圓軌道。規(guī)律第26頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四黃赤交角——主要原因同樣的黃經(jīng)差造成不同的赤經(jīng)差:第二赤道坐標(biāo)系與黃道坐標(biāo)系有共同原點(diǎn)（春分點(diǎn)），但因基圈不同，黃經(jīng)不同于赤經(jīng)；冬夏二至（黃赤二道平行）赤經(jīng)差最大，視太陽日最長(zhǎng)；春秋二分（二道交角最大）赤經(jīng)差最小，視太陽日最短。第27頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四第28頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四橢圓軌道——次要原因

日地距離的變化——地球公轉(zhuǎn)速度的不等——太陽每日黃經(jīng)差本身的變化。近日點(diǎn)變化最快，視太陽日較長(zhǎng)；遠(yuǎn)日點(diǎn)變化最慢，視太陽日較短。第30頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四（2）真太陽日長(zhǎng)短季節(jié)變化的規(guī)律黃赤交角——二至點(diǎn)附近最長(zhǎng)，二分點(diǎn)附近最短；±21秒橢圓軌道——冬至點(diǎn)附近略長(zhǎng)于夏至點(diǎn)；±8秒

——二分點(diǎn)附近太陽日較短，其中秋分附近最短；二至點(diǎn)附近太陽日較長(zhǎng)，其中冬至附近最長(zhǎng)。第31頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四圖視太陽日長(zhǎng)度的周年變化

點(diǎn)線為長(zhǎng)度因黃赤交角而發(fā)生的變化；虛線為視太陽日長(zhǎng)度因日地距離而發(fā)生的變化；實(shí)線表示二者的疊加。主極大在冬至后，次極大在夏至前；主極小在秋分前，次極小在春分后。第32頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四3、地球自轉(zhuǎn)速度1）角速度：15/h2）線速度：V0＝2R/T=465m/sVV0

cosV0為赤道上的線速度V為緯度上的線速度

T(s)：地球自轉(zhuǎn)周期

R(m)：地球赤道半徑第33頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四三、地球自轉(zhuǎn)的后果1、天體的周日視運(yùn)動(dòng)

1）天體的周日視運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律

2）不同緯度天體的周日運(yùn)動(dòng)

3）幾種特殊位置的分析2、水平運(yùn)動(dòng)方向的偏轉(zhuǎn)第34頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

三、地球自轉(zhuǎn)的后果1、天體的周日視運(yùn)動(dòng)第35頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四1、天體的周日視運(yùn)動(dòng)1）原因：地球自轉(zhuǎn)的反映

第36頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2）天體的周日視運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律天體周日運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸——天軸；（1）路線（周日圈）：各自所在的赤緯圈，均以天極為不動(dòng)的中心（2）方向：地球自轉(zhuǎn)方向的反映——自東向西（3）周期：地球自轉(zhuǎn)周期的反映——恒星周日運(yùn)動(dòng)的周期為恒星日；太陽周日運(yùn)動(dòng)的周期為太陽日。第37頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

周日運(yùn)動(dòng)的方向——

與地球自轉(zhuǎn)方向相反

周日圈——

與天赤道平行，即赤緯圈2）不同緯度天體的周日運(yùn)動(dòng)①在北極

地平圈

天赤道——

仰極的高度=當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥忍祉斕斓滋斐嗟捞毂睒O天南極第38頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

2）不同緯度天體的周日運(yùn)動(dòng)恒顯星、恒隱星和出沒星恒顯星：周日圈全部位于地平以上的恒星，永不落入地平；恒隱星：周日圈全部位于地平以下的恒星，永不升起；出沒星：周日圈與地平圈相交的恒星，有東升西落。第39頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四②在赤道地平圈天赤道：仰極高度周日圈：與天赤道平行周日運(yùn)動(dòng)的方向：與地球自轉(zhuǎn)方向相反，只有出沒星③在北半球中緯度地區(qū)第40頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四不同緯度的天球周日運(yùn)動(dòng)北極（左）：只有恒顯星和恒隱星，而無出沒星；周日圈平行于地平圈。赤道（中）：只有出沒星，而無恒顯星和恒隱星；周日圈垂直于地平圈。北半球中緯度（右）：南北天極周圍有恒顯星和恒隱星，天赤道南北是出沒星。北天恒星在地平以上的時(shí)間較長(zhǎng)，南天恒星反之；周日圈斜交于地平圈。第41頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四恒顯星區(qū)：恒顯星在天球上的赤緯范圍恒顯圈：恒顯星區(qū)的界線，即在北點(diǎn)與地平圈相切的赤緯圈。緯度越高，恒顯（隱）星區(qū)愈大，出沒星區(qū)愈小：周日圈與地平的交角愈小；緯度越低，恒顯（隱）區(qū)愈小，出沒區(qū)愈大：周日圈與地平的交角愈大。恒顯（隱）圈的仰（俯）極距：出沒星區(qū)寬度：2(90－周日圈與地平交角：90圖第42頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四第43頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四3）幾種特殊位置的分析天體的中天天子午圈（子圈、午圈）----時(shí)圈----地平經(jīng)圈中天：天體通過子午圈。上中天、下中天天體中天時(shí)的天頂距（圖）以太陽為例討論天體的出沒天體出沒時(shí)的時(shí)角和方位角（圖）第44頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四NSQQ′天體在天頂以南：Z=φ-δ天體在天頂以北：Z=δ-φ第45頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四ZZ′NSQQ′PP′第46頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2、水平運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)方向：北半球偏右，南半球偏左科里奧利力（地轉(zhuǎn)偏向力）

FVm·sin科里奧利力只改變運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度大小影響地球大氣環(huán)流，對(duì)形成行星風(fēng)帶、天氣系統(tǒng)和洋流有重要作用第47頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四§3.2地球的公轉(zhuǎn)第48頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四§3.2地球的公轉(zhuǎn)一、地球公轉(zhuǎn)及其證明

地球環(huán)繞太陽的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)叫做地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(太陽和地球共同質(zhì)量中心；不及其他行星的存在，相互繞轉(zhuǎn)。)1、恒星的視差位移1）恒星的視差位移現(xiàn)象

在地球上觀察近距離的恒星時(shí)，由于地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致該恒星相對(duì)于天球背景發(fā)生視位移的現(xiàn)象。2）恒星的周年視差

當(dāng)日地連線垂直星地連線時(shí)，視差位移達(dá)最大值（每年2次），為該恒星的周年視差。第49頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

橢圓的偏心率因黃緯而不同：在黃極是正圓，在黃道是一直線，其余都是橢圓。不論偏心率大小如何，圓的半徑，橢圓的半長(zhǎng)軸和直線的一半，都是恒星年視差。第50頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四恒星愈遠(yuǎn)，其年視差愈小（圖）恒星年視差的角秒值，與恒星距離的秒差距互為倒數(shù)：D

1837年，德國(guó)天文學(xué)家貝塞爾率先測(cè)出天鵝座61的恒星周年視差值為0.314（現(xiàn)代測(cè)定值為0.30），次年12月便向世人宣布了他的測(cè)量結(jié)果，從而證實(shí)了地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第51頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

恒星愈遠(yuǎn)，其年視差愈小。若年視差以角秒為單位，距離以秒差距為單位，則二者互為倒數(shù)。第52頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2、恒星的光行差位移1）恒星的光行差地球上所看到的星光的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（aberration）位移。第53頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

雨中奔跑的行人，跑得愈快，雨傘愈應(yīng)向前方傾斜。地球的軌道速度： =30km/s

星光速度：V=300000km/s

則：tan=/V

當(dāng)很小時(shí)，可用角的弧度值代替其正切值，有

=/V＝30/300000=0.0000994（弧度）化為角秒得：

=0.000994×206265＝20.47

該值為光行差常數(shù)。光行差示意圖

V第54頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2）恒星的周年視差和光行差比較恒星光行差的大小與恒星距離無關(guān)；而恒星周年視差的大小取決于的遠(yuǎn)近；恒星的視差位移與光行差位移的方向不同。3、地球公轉(zhuǎn)中的多普勒效應(yīng)地球軌道速度對(duì)星光頻率的影響。第55頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四圖周年視差（左）和光行差（右）的比較恒星年視差位置的偏離方向，二者有90之差。第56頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四二、地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律性1、地球軌道1）軌道形狀：橢圓軌道半長(zhǎng)軸（a）：149600000km；軌道半短軸（b）：149580000km；半焦距（c）：2500000km；周長(zhǎng)（l）：940000000km；偏心率（e）：0.0167；扁率（f）：7000。第57頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四太陽在軌道中的位置：兩焦點(diǎn)之一近日點(diǎn)（1月初經(jīng)過）：147100000km；遠(yuǎn)日點(diǎn)（7月初經(jīng)過）：152100000km。圖地球的近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)第58頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四圖地球與地球共轉(zhuǎn)軌道面的交角6634′第59頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四圖地球的軌道面2）黃赤交角

地軸進(jìn)動(dòng)的成因之一；視太陽日長(zhǎng)度周年變化的主要原因；地球上四季變化和五帶區(qū)分的根本原因。第60頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2、地球公轉(zhuǎn)周期恒星年：以恒星為參考點(diǎn)，無明顯自行，365.2564日回歸年：以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，每年西移50

，小于恒星年，365.2422日近點(diǎn)年：以近日點(diǎn)為參考點(diǎn)，每年東移11

，大于恒星年，365.2596日交點(diǎn)年（食年）：黃白交點(diǎn)為參考點(diǎn)，每年西移20°，小于恒星年，346.6200日第61頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四3、地球公轉(zhuǎn)速度角速度：平均每日59（因距離而變化）線速度：平均每秒30km（因距離而變化）面速度：不變（開普勒第二定律）第62頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四1、恒星周年視差2、太陽周年運(yùn)動(dòng)3、行星同太陽的會(huì)合運(yùn)動(dòng)4、月球同太陽的會(huì)合運(yùn)動(dòng)三、地球公轉(zhuǎn)后果第63頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四1）太陽的周年運(yùn)動(dòng)（1）原因地球公轉(zhuǎn)的后果；與恒星的周年視差（2）表現(xiàn)路線——黃道太陽在黃道上的位置——地球的軌道位置方向——自西向東周期——1年2）二十四節(jié)氣和黃道十二宮2、太陽的周年視運(yùn)動(dòng)圖第64頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四第65頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四2）二十四節(jié)氣和黃道十二宮

為了表示太陽周年運(yùn)動(dòng)中到達(dá)的黃道位置，我國(guó)傳統(tǒng)歷法按太陽黃經(jīng)，把黃道等分為24弧段，全年相應(yīng)地分為24時(shí)段，叫做二十四氣。各氣的弧段相等，每氣合黃經(jīng)15°；由于太陽周年運(yùn)動(dòng)速度的變化，每氣的時(shí)段長(zhǎng)短不齊，平均為15.2184日。為了同樣的目的，西方天文學(xué)按太陽黃經(jīng)，把黃道等分為十二宮，分別以黃道十二座命名；每宮跨黃經(jīng)30°，相當(dāng)于我國(guó)的二個(gè)節(jié)氣。二十四氣和十二宮的劃分，都以春分點(diǎn)為起點(diǎn)。

第66頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四第67頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四

節(jié)氣歌春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連，秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。上半年是五廿一，下半年是七廿三，每月兩節(jié)日期定，最多相差一兩天。第68頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四立春

theBeginningofSpring雨水

RainWater驚蟄

theWakingofInsects春分

theSpringEquinox清明

PureBrightness谷雨

GrainRain立夏

theBeginningofSummer小滿

LesserFullnessofGrain芒種

GraininBeard夏至

theSummerSolstice小暑

LesserHeat大暑

GreaterHeat立秋

theBeginningofAutumn處暑

theEndofHeat白露

WhiteDew秋分

theAutumnEquinox寒露

ColdDew霜降

Frost\'sDescent立冬

theBeginningofWinter小雪

LesserSnow大雪

GreaterSnow冬至

theWinterSolstice小寒

LesserCold大寒

GreaterCold第69頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四3、行星同太陽的會(huì)合運(yùn)動(dòng)1）行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)（1）地內(nèi)行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)（2）地外行星行對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)（3）行星的會(huì)合周期2）行星相對(duì)于恒星的視運(yùn)動(dòng)（1）行星逆行的解釋（2）行星留的解釋2）相對(duì)于恒星第70頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四1）行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)（1）地內(nèi)行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)上合——東大距——下合——西大距——上合出沒：上合——不可見；東大距——可見時(shí)間最長(zhǎng)；下合——不可見；昏星西大距——可見時(shí)間最長(zhǎng)；上合——不可見；晨星水星：18～28°金星：45～48°東有“啟明”，西有“長(zhǎng)庚”上合東大距下合西大距第71頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四上合東大距下合西大距上合第72頁，共79頁，2023年，2月20日，星期四（2）地外行星相對(duì)于太陽的視運(yùn)動(dòng)合——西方照——沖——東方照——合出沒：合——不可見；西方照——午夜升起；沖——整夜可見；東方照——午夜落下；