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1、关于地球概论地球的公转第1页，讲稿共50张，创作于星期日第二节地球的公转第二节地球的公转地球公转及其证明地球公转及其证明地球公转的规律性地球公转的规律性地球公转的后果地球公转的后果第2页，讲稿共50张，创作于星期日一、地球公转及其证明地球公转就是地球对太地球公转就是地球对太阳的绕转。阳的绕转。方向：逆时针（向东）方向：逆时针（向东）绕转中心：共同质心绕转中心：共同质心 450km(70450km(70万万km)km)第3页，讲稿共50张，创作于星期日v恒星周年视差恒星周年视差：地球在轨道上的位移对于恒星：地球在轨道上的位移对于恒星 视位置的影响。视位置的影响。v光行差光行差：地球的轨道速度对于
2、光行方向的影响。：地球的轨道速度对于光行方向的影响。v多普勒效应多普勒效应：地球的轨道速度对于星光频率的：地球的轨道速度对于星光频率的 影响。影响。地球公转的物理证据第4页，讲稿共50张，创作于星期日恒恒星星的的视视差差位位移移由于地球在轨道上的位移而引起的恒星的视位置在天球上改变的现象（一）（一）恒星周年视差恒星周年视差第5页，讲稿共50张，创作于星期日地球公转以一年为周期，恒星的视差位移也以一年为周期，称为周年视差。第6页，讲稿共50张，创作于星期日视差位移路线视差位移路线地球公转轨道是封闭曲线，恒星在天球上视差位移的路线也是封闭曲线，具体形状则因恒星的黄纬而不同。第7页，讲稿共50张，创
3、作于星期日关于周年视差的确定关于周年视差的确定 当日地连线同星地连线垂时，同一恒星的视差位移达到极大值。这个极大值被称为该恒星周年视差，简称年视差。第8页，讲稿共50张，创作于星期日关于周年视差的确定关于周年视差的确定假设在太阳上观测到的恒星在天球上的位置为平均位置。从地球上观测到的恒星位置与平均位置存在一定的偏离。第9页，讲稿共50张，创作于星期日恒星年视差恒星年视差 是地球轨道半径是地球轨道半径对恒星的最大张角。对恒星的最大张角。sinsin =a/D a/D sinsin =(当角很小时）当角很小时）=a/D=a/D1 1弧度弧度=360=360/2/2 =57.3=206265=57.
4、3=206265=206265a/D=206265a/D已知恒星年视差，可测定恒星距离已知恒星年视差，可测定恒星距离第10页，讲稿共50张，创作于星期日已知半人马座的a（比邻星）的年视差是0.76求它的距日距离是多少？=206265a/D=206265a/DD=206265a/D=206265a/D=206265a/0.76=271401AU D=206265a/0.76=271401AU第11页，讲稿共50张，创作于星期日D=206265a/当=1时，206265a该恒星的距离称作1秒差距(PC)若D以秒差距为单位，206265a=1D=1/恒星的秒差距与它的周年视差互为倒数第12页，讲稿共
5、50张，创作于星期日1天文单位(AU)=1.496108km1光年(l.y.)=9.51012km=6.324104AU1秒差距(PC)=31013km=206265AU=3.262 l.y.天文学上常见的距离单位第13页，讲稿共50张，创作于星期日最先测定的恒星的周年视差最先测定的恒星的周年视差观测者观测者测定恒星测定恒星测定年代测定年代测定数值测定数值现代测定值现代测定值白塞耳（德）白塞耳（德）天鹅座天鹅座6118380.3140.30亨德逊（英）亨德逊（英）南门二南门二18390.980.76斯特鲁维（俄）斯特鲁维（俄）织女星织女星18390.2610.124白塞耳白塞耳（1784-18
6、46），德国著名的天文），德国著名的天文学家和数学家，学家和数学家，1837年，白塞尔发现天年，白塞尔发现天鹅座鹅座61正在非常缓慢地改变位置，第二正在非常缓慢地改变位置，第二年，他宣布这颗星的视差是年，他宣布这颗星的视差是0.31弧秒，弧秒，这是世界上最早测定的恒星视差之一。这是世界上最早测定的恒星视差之一。第14页，讲稿共50张，创作于星期日（二）光行差光行差是地球轨道速度对于光速的影响。地球向某一恒星接近，在相互关系上，也可以看作该恒星向地球接近。第15页，讲稿共50张，创作于星期日光行差位移光行差位移CV-VV合S1S2光行差位移：由于地球轨道速度对星光方向的影响，使恒星的视方向和真方
7、向之间存在一定偏差的现象。地球的轨道速度：V=30 km/s星光光速：C=300 000 km/s 则：tan=30/300 000=0.0001=20.47：光行差常数位置：真位置的前方位置：真位置的前方大小：与恒星的距离无关大小：与恒星的距离无关第16页，讲稿共50张，创作于星期日（二）光行差地球上所看到的星光的视方向，不同于星光的真方向：是光速和地球公转速度的合成反映。即：视方向与真方向之间存在着一定的偏离，这就是恒星的光行差位移。光行差示意图光行差示意图VC 第17页，讲稿共50张，创作于星期日光行差椭圆光行差椭圆 在南北黄极，光行差轨在南北黄极，光行差轨道是半径为道是半径为2020的
8、椭圆的椭圆(与与地球轨道形状相同地球轨道形状相同)在黄道上，变成长度为在黄道上，变成长度为2020 2 2的一段直线。的一段直线。在其他黄纬，光行差轨在其他黄纬，光行差轨道都是半长轴为道都是半长轴为2020的椭圆的椭圆.愈愈近黄极，椭圆扁率愈小。近黄极，椭圆扁率愈小。地球公转以一年为周期，恒星视位置绕转其真位置也以一年为周地球公转以一年为周期，恒星视位置绕转其真位置也以一年为周期，恒星视位置的绕转路线，被叫做光行差轨道，其形状则因恒星期，恒星视位置的绕转路线，被叫做光行差轨道，其形状则因恒星的黄纬而不同。的黄纬而不同。第18页，讲稿共50张，创作于星期日（三）年视差和光行差比较v愈近黄极，年视
9、差和光行差椭圆的扁率愈小；愈近黄道扁率愈大。v恒星年视差沿轨道半径方向偏离其平均位置；恒星光行差则沿轨道切线方向偏离其真位置。v二者的偏离方向有90之差。第19页，讲稿共50张，创作于星期日（四）多普勒效应v地球轨道速度对星光频率的影响。地球绕太阳公转，使地球与恒星发生相对运动。使恒星谱线以一年为周期，交互发生紫移（接近）和红移（远离）。第20页，讲稿共50张，创作于星期日二、地球公转的规律二、地球公转的规律轨道和方向轨道和方向周期周期速度速度第21页，讲稿共50张，创作于星期日6634（一）地球轨道 1、轨道形状：椭圆v半长轴（半长轴（a）：）：1.496108 km（天文单位）（天文单位）
10、v半短轴（半短轴（b）：）：1.4958108 kmv半焦距（半焦距（c）：）：2.5106 kmv周长（周长（l）：）：9.4108 kmv偏心率偏心率（e=c/a）：0.016v扁扁 率率（f=a-b/a）：7 000近日点远日点第22页，讲稿共50张，创作于星期日2、太阳在轨道中的位置：两焦点之一v近日点（地球1月初经过）：1.471108 km；v远日点（地球7月初经过）：1.521108 km。图3-22 地球的近日点和远日点第23页，讲稿共50张，创作于星期日近近日日点点的的东东旋旋近日点在轨道上不固定，东旋11/年。第24页，讲稿共50张，创作于星期日黄赤交角与地轴的倾斜黄道面赤
11、道面2326 KP（二）黄赤交角第25页，讲稿共50张，创作于星期日黄赤大距第26页，讲稿共50张，创作于星期日（三）地球公转的周期1、恒星年恒星年：以恒星为参考点，无明显自行，365.2564日2、回归年回归年：以春分点为参考点，每年西移50，小于恒星年，365.2422日3、交点年交点年：以黄白交点为参考点，每年西移20，小于恒星年，346.6200日4、近点年近点年：以近日点为参考点，每年东移11，大于恒星年，365.2596日第27页，讲稿共50张，创作于星期日黄赤交角四种年的比较四种年的比较周期周期参考点参考点公转角度公转角度所用时间所用时间恒星年恒星年回归年回归年 近点年近点年交点
12、年交点年恒星恒星360365.2564春分点春分点360-50365.2422近日点近日点360+11365.2596黄白交点黄白交点360-20346.62第28页，讲稿共50张，创作于星期日恒星年与回归年恒星年与回归年r1r236003600 50.29恒星年是地球公转的真正周期恒星年是地球公转的真正周期回归年是地球上季节变化的周期回归年是地球上季节变化的周期岁差（岁差（20分分24秒）秒）第29页，讲稿共50张，创作于星期日 平均速度平均速度角速度角速度()3600 360365.2564日日=0.99/日日=59/日日 线速度（线速度（V）L/T=9.4108/365.2564=29.
13、78 km/s 30 km/s 速度的变化6110/日30.3 km/s 5710/日29.3 km/s 近日点远日点（四）地球公转速度第30页，讲稿共50张，创作于星期日（四）地球公转速度1 1、角速度：、角速度：0.99/0.99/日日=59/=59/日日 （因距离而变化）（因距离而变化）2 2、线速度：、线速度：29.78 km/s 30 km/s29.78 km/s 30 km/s （因距离而变化）（因距离而变化）3 3、面速度：不变（开普勒第二定律）、面速度：不变（开普勒第二定律）面速度不变（开普勒第二定律）的几何证明面速度不变（开普勒第二定律）的几何证明 ABS=BCS(等底同高等
14、底同高)BCS=BES(同底等高同底等高)第31页，讲稿共50张，创作于星期日 天天体体视视位位置置的的变变化化地地球球公公转转的的后后果果太阳的周太阳的周年运动年运动行星同太行星同太阳的会合阳的会合运动运动恒星周年恒星周年视差视差第32页，讲稿共50张，创作于星期日（一）恒星周年视差（二）太阳周年运动地球公转的后果地球公转的后果太阳周年运动是恒星周年视差的一种特例太阳周年运动是恒星周年视差的一种特例第33页，讲稿共50张，创作于星期日（二）太阳周年运动（二）太阳周年运动太阳以恒星年为周期在黄道上自西向东的视运动 方向周期路线二十四气的含义弧段时段等分点时刻第34页，讲稿共50张，创作于星期日
15、二十四气与二十四气与黄道十二宫黄道十二宫1、二十四气春雨惊春清谷天夏满芒夏暑相连秋处露秋寒霜降冬雪雪冬小大寒第35页，讲稿共50张，创作于星期日2、十二星座宝瓶座(1.21-2.19)双鱼座(2.20-3.20)白羊座(3.21-4.19)金牛座(4.20-5.20)双子座(5.21-6.21)巨蟹座(6.22-7.21)狮子座(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)人马座(11.22-12.21)摩羯座(12.22-1.20)第36页，讲稿共50张，创作于星期日（三）行星与太阳的会合运动（三）行星与太阳的会合运动行星轨道
16、速度比较行星轨道速度比较会合运动周期会合运动周期行星与太阳相对位置的变化行星与太阳相对位置的变化行星的逆行行星的逆行第37页，讲稿共50张，创作于星期日行行星星轨轨道道速速度度比比较较VbVaab假设两行星的公转周期分别为假设两行星的公转周期分别为Ta、Tb，公，公转速度分别为转速度分别为Va、Vb，轨道半径分别为，轨道半径分别为a、b。则则 Va=2a/TaVb=2b/Tb根据开普勒第三定律，根据开普勒第三定律，Tb2Ta2=b3a3距日越近，速度越大地内地地外 =abTbTaVaVb第38页，讲稿共50张，创作于星期日行星会合周期行星会合周期v行星合日：当行星和太阳的黄经相等时，二者处在地
17、球的同一侧，就是行星与太阳的会合，简称合。v行星会合周期：从这一次行星合日到下一次行星合日所经历的时间。第39页，讲稿共50张，创作于星期日1、会合周期：v设E、P分别表示地球和行星的周期，S为会合周期。便有：360 S=360+360 S=代入(1)，消去，整理后，得：1/S=1/P-1/E 同理，地外行星则有：1/S=1/E-1/Pv周期相差愈大，会合周期愈短；反之，则愈长。第40页，讲稿共50张，创作于星期日图3-27 会合速度 角速度是周期的倒数。行星与地球的会合速度（1/S），就是二者的角速度（1/P和1/E）之差。左：地内行星；右：地外行星第41页，讲稿共50张，创作于星期日2、行
18、星同太阳相对位置的变化(1)地内行星：上合、下合和东西大距；上合-东大距-下合-西大距-上合(2)地外行星：合日、冲日和东西方照。合-西方照-冲-东方照-合图3-28(A)行星的会合运动(假定地球不动)左图为地内行星，右图为地外行星。第42页，讲稿共50张，创作于星期日行星与太阳相对位置的变化行星与太阳相对位置的变化西方照西方照东方照东方照冲冲昏星晨星合西方照冲东方照地内行星地外行星第43页，讲稿共50张，创作于星期日图3-28(B)行星的会合运动左图为地内行星，右图为地外行星。在说明行星运动的同时，还考虑到了地球的运动。第44页，讲稿共50张，创作于星期日通常行星在恒星间自西向东运行，叫顺行
19、。通常行星在恒星间自西向东运行，叫顺行。当行星在其轨道上接近地球时，即下合前后当行星在其轨道上接近地球时，即下合前后的地内行星和冲日前后的地外行星，在天球的地内行星和冲日前后的地外行星，在天球上转变为向西运行，叫上转变为向西运行，叫逆行；经短暂时间后逆行；经短暂时间后又恢复顺行。又恢复顺行。图3-29 行星的逆行(3)行星的逆行地内行星在下合前后逆行；地外行星在冲日前后逆行。第45页，讲稿共50张，创作于星期日地地内内行行星星的的逆逆行行地内行星在下合前后逆行12345第46页，讲稿共50张，创作于星期日地地外外行行星星的的逆逆行行地外行星在冲前后逆行3214第47页，讲稿共50张，创作于星期日图图 2-9 以地球和行星共同绕太阳运动来解释行星的视行，这是哥白尼以地球和行星共同绕太阳运动来解释行星的视行，这是哥白尼日心说的精髓日心说的精髓 行星的运动令人眼花缭乱。都在黄道带上运动，在通常情况下，向行星的运动令人眼花缭乱。都在黄道带上运动，在通常情况下，向东顺行。但是，在一段不长的时间内，又会向西逆行。东顺行。但是，在一段不长的时间内，又会向西逆行。第48页，讲稿共50张，创作于星期日第49页，讲稿共50张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第50页，讲稿共50张，创作于星期日