14地球的自转和公转

地球的自转

　　地球绕其自转轴的旋转运动，叫做地球的自转。一般可以从地轴的空间位置，地球的自转方向、周期和速度等方面来说明地球自转的规律。

　　地球自转轴简称地轴。地轴的空间位置基本上是稳定的，地轴北端始终指向北极星附近。

　　地球自转的方向是自西向东。从地轴北端或北极上空观察，地球呈逆时针方向旋转；从地轴南端或南极上空观察，地球呈顺时针方向旋转（图1．18）。

　　地球自转一周360°，所需要的时间为23时56分4秒，这叫作1恒星日。

　　根据地球自转的周期，可以知道地球自转的角速度大约为15°每小时。 地球表面除南北两极点外，任何地点的自转角速度都一样。地球自转的线速度，则因各纬度的不同而有差异（图1．19）。

地球的公转

　　地球绕太阳的运动，叫做地球的公转。一般从地球公转的轨道、速度、方向和周期等方面来说明地球公转的规律。地球公转的路线叫做公转轨道。它是近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上。

　　由于太阳略微偏离地球公转轨道的中心，因此，日地距离不断随地球公转而发生细微的变化，地球公转速度也相应有一些变化（表1．2）。

　　同地球自转方向一致，地球公转的方向也为自西向东，即从地球北极上空向下看，地球沿逆时针方向绕太阳运转。图1．20表示了从北极上空观察到的地球公转方向。

　　地球公转一周360°，所需要的时间为365日6时9分10秒，这叫作1恒星年。

地球自转的证明

　　1543年，哥白尼在《天体运行论》一书中首先完整地提出了地球自转和公转的概念。此后，大量的观测和实验都证明了地球自西向东自转，同时围绕太阳公转。1851年，法国物理学家傅科在巴黎成功地进行了一次著名的实验——傅科摆实验，证明地球的自转。北京天文馆大厅中也有一个巨大的傅科摆，时时刻刻告诉人们地球在自西向东自转着。

地球自转与公转的关系

　　地球在自转的同时围绕太阳公转，因此，地球的运动是这两种运动的叠加。地球自转的平面叫赤道平面；地球公转的平面叫黄道平面。地球自转和公转的关系，可以用赤道平面与黄道平面的关系来表示。过地心并与地轴垂直的平面称为赤道平面；地球公转轨道平面称为黄道平面。如图1．22所示，地轴与黄道平面的交角为66°34＇，赤道平面与黄道平面的交角为23°26＇。

①本单元所说的二分二至，均指北半球。

　　地球在公转的过程中，地轴的空间指向和黄赤交角的大小，在一定时期内可以看作是不变的。因此，地球在公转轨道的不同位置，地表接受太阳垂直照射的点（简称太阳直射点）是有变化的。如图1．23所示，从冬至到第二年夏至，太阳直射点自南纬23°26＇向北移动，经过赤道（春分时），到达北纬23°26＇；从夏至到冬至，太阳直射点自北纬23°26＇向南移动，经过赤道（秋分时），到达南纬23°26＇。太阳直射点在赤道南北的这种周期性往返运动，称为太阳直射点的回归运动。太阳直射点回归运动的周期为365日5时48分46秒，叫做1回归年。

　　在太阳直射点上，单位面积获得的太阳辐射能量最多。显然，太阳直射点的南北移动，使太阳辐射能在地球表面的分配，具有回归年的变化。

活动

　　1．运用地球仪演示地球的自转方向，并解释“自西向东”的含义。演示地球的公转，并说明如何区别二分二至日地球的位置。

　　2．绘简图说明地球赤道平面与黄道平面的关系。