地球自转
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[编辑] 概念
地球表面的点都在围绕着一根通过地心的轴(自转轴,也叫地轴)做圆周运动,这种圆周运动称为地球自转。
[编辑] 方向
地球自转的方向是自西向东转。从北极点上空看呈逆时针旋转,从南极点上空看呈顺时针旋转。
[编辑] 周期
地球自转的周期是一个恒星日,目前其值为23时56分4秒。但是近年来地球自转周期在缓慢增加(即轉速緩慢减小),导致需要对全球计时器进行调整。例如2005年12月31日全球钟表统一加一秒。详细原因见下一节“速度”
参看闰秒
[编辑] 速度
地球自转的角速度大约是每小时15度。
表面每点的线速度随纬度而变化,是赤道的线速度乘以纬度的余弦。因此赤道的线速度是最大的,两极的线速度最小。
地球自转速度总体趋慢,有三种变化:长期变化、季节变化和不规则变化。
日月对海洋的引潮力使地球自转速度变慢,这是长期变化因素,它使得一日的长度在100年中增加1.6毫秒,也使一年的日数减少,有证据表明:泥盆纪中期的一年有400日。
季节变化有周年变化和半年变化。周年变化是风的季节变化引起的,其振幅为20-25毫秒;半年变化是由日月引潮力对大气的潮汐作用引起,其振幅约为9毫秒。
不规则变化时而使地球加速时而使地球变慢,其原因也是地外和地内的物质或能量交换,如陨星体对地球的撞击等等。
[编辑] 地球自转的规律性
[编辑] 极移
地轴在地面上的运动,叫做极移。
极移的原因主要有两种,一种是地轴对于惯性轴偏离的结果,周期大约为14个月。另一种是大气季节性运行导致,其周期为一年。还有其他一些次要的原因,极移的振辐一般不超过15米。
[编辑] 进动
天极在天球上的位置的变化称为进动。
[编辑] 规律性
地轴的进动是一种圆锥形的运动,其规律性如下:
[编辑] 表现
[编辑] 原因
第一,地球形状
因为地球是一个明显的扁球体,所以隆起的部位所受的附加引力总是稍大于另一侧。二者之间的差值,总是存在于接近日月的一侧。
第二,黄赤交角
由于黄赤交角的存在,使得日月经常在赤道面以外对赤道隆起施加引力。这样上述引力差就成为一个力矩,使得地轴趋近黄轴,天极趋近黄极。
第三,地球自转
因为上述的引力差,给地球的自转的角动量增加了一个增量,使得地球的自转方向发生偏转。这就是地轴的进动,也就是岁差。
[编辑] 后果
[编辑] 不同天体的周日运动
恒星的周日运动真实地反映地球的自转轴。
恒星的周日运动真实地反映地球自转的方向。
恒星的周日运动真实地反映地球自转的周期。
太阳和月球的周日运动,不是地球自转的单纯的反映。所以太阳日和太阴日与恒星日是有差别的。
[编辑] 不同纬度的周日运动
反映为恒显星、恒隐星和出没星的范围大小不同。
在地球两极,只有恒显星区和恒隐星区,而没有出没星区;在地球赤道,只有出没星区,而没有恒显星区和恒隐星区。
恒显星区和恒隐星区,分别是天球上以天球两极为圆心的圆形地带;出没星区是以天赤道为中心线的环形地带。
在北半球看起来,天北极是仰极,即恒显星区的中心;天南极是俯极,即恒隐星区的中心。南半球则反之。天赤道以北的出没星,在地平以上的时间长于在地平以下的时间;天赤道以南的出没星则反之。在南半球,情况正好相反。
恒显星区和恒隐星区的半径,都等于纬度的倍数;出没星区的宽度,是余纬的二倍。
[编辑] 水平运动的左右偏转
原因,地球表面并不是在做匀速直线运动,所以会有惯性问题。
在北半球往右偏,在南半球往左偏。
这种使水平运动发生偏转的力,叫做地转偏向力,是一种视力。