第二节地球的公转
第二节地球的公转
地球在自转的同时,还不停的绕太阳公转,这种转动是以太阳的存在和吸引为前提的,参与这种转动的还有太阳系其他天体,它们在中心天体太阳的作用下共同绕太阳转动,因此这种绕日转动被称作“公转”。
一.地球公转的证明
严格的说,地球公转并不是地球绕太阳单方面的运动,而是地球和太阳绕其公共质心的转动。但因M日=33万M地,故日地公共质心距日心仅450KM,(R日=70万KM),故将太阳绕公共质心的转动忽略不计,而看作是地球绕日心的单方面转动。
地球公转的证据是在哥白尼的日心学说提出近300年之后才被发现的。
(一)恒星的周年视差
1.视差位移: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。
2.视差位移路线:P79图3-21
黄极方向:地球轨道的缩影(圆形)。
圆
椭圆
扁
黄道方向:一段直线。
3.视差位移的大小:周年视差π
视差位移的大小同恒星的距离有关:
距离越大,位移越小。为测定视差位移的
大小,人们设:从太阳上观测到的恒星位
置为其平均位置,而从地球上观测的实际
太阳在哪一天离地球最远位置与平均位置总有一定的差值,此差值
同由太阳观测恒星的方向线和由地球观
测恒星的方向线之间的夹角有关。
此夹角的大小因地球的轨道位置而
不同。当地球轨道半径垂直于星地连线时,该夹角最大,称之为周年视差。
由于恒星的距离极其遥远,恒星的周年视差很小,也很难测定。观测不到年视差一直是日心说反对者的有力证据。
哥白尼:“恒星没有这种现象(周年视差),说明它们的距离太大,以至地球轨道同它们相比可以忽略不计,从而不能看到这种现象。”(《天体运行论》P30,科学出版社,1973年第1版)
开普勒:现在实验没有成功,不要紧,我相信将来一定能够成功。
或早或晚,或许是明天,或许是百年之后,天文学家总有一天会出地球绕太阳运动的证据来。
科学终究经受住了时间的检验。1838-1839年,三位天文学家最先测定出了几颗恒星的周年视差:P81。此时,距1543年哥白尼提出日心说已近300年了。
(二)光行差
光行差是地球轨道速度对于星光方向的影响。
1.光行差位移
设:星光以C=30万KM/S
则在地球上看到该恒星在天球上的位置为
M1(真位置);
因:地球以V=30KM/S的速度公转,
则必然引起恒星与地球的相互运动,亦即
恒星以-V的速度相对于地球运动。
故:星光一方面以C=30万KM/S的
速度投向地球,另一方面又以-V=30KM/S的速度相对于地球运动,则地球上看到的星光的视方向应是这二速度的合成方向。
所以:真方向与视方向之间存在一个角度θ,该角度叫做光行差位移。(P81)
tgθ=V/C=0.0001 θ=20.47″因此,光行差位移为一常数,称为光行差常数,与恒星距离无关。
2.光行差位移路线
由于光行差的存在,恒星的视位置M2总是偏离其真实位置的前方(地球公转的前方)。
由于地球以一年为周期公转,所以光行差表现为恒星的视位置以一年为周期绕转其真实位置。(P83图3-27左)
光行差轨道因恒星的黄纬β而不同。(P83图3-26)
(三)多普勒效应:
多普勒效应是地球运动对星光频率的影响。
星光亦有类似的现象。星光由不同波长的光组成(如阳光:赤橙红绿青蓝紫),各种波长的光排列成光谱。
设地球与恒星相对静止的恒星光谱为实际光谱,
若:地球向恒星靠近,则相当于把星光压缩,使其波长变短,谱线向紫光方向移动——紫移;
若:地球远离恒星,则相当于将星光拉伸,故其波长变长,谱线向红光方向移动——红移。
由于地球公转,半年靠近恒星,半
年远离恒星,故恒星的谱线在一年中交
替发生紫移和红移。
二、地球公转的规律性
(一)公转轨道
1.轨道形状:椭圆
根据开氏第一定律,地球的公转轨道是一椭圆,太阳位于其中的一个焦点上。
轨道参数:P84
近日距离=1.471*108KM
远日距离=1.521*108KM
近日点在轨道上不固定,东旋11″/
目前地球1月初通过近日点,7月初通过远日点。
2.轨道平面:黄道面
黄赤交角ε=23°26′
P对K的偏离为23°26′
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