07公转的证据、规律及后果—地球的运动2-【超前培优】备战2023年高考地理之探讨大学地理知识

地球的运动2——公转的证据、规律及后果～结合相关高考真题 304地球公转及其证明 地球公转就是地球对太阳的绕转。太阳系的其它行星都有这样的绕转，太阳是它们共同的中心天体。所以，地球绕太阳的运动被称为“公”转。 地球公转是一种环绕运动，它的运动方向只能是一种绕转方向。它同地球自转的方向一致，即在北极看起来，地球公转呈逆时针方向。这样的旋转方向被叫做向东。所以，人们习惯上就说地球向东公转。 严格地说，地球公转所环绕的不是太阳中心，而是太阳和地球的共同质量中心。换句话说，地球公转并不是地球单方面的运动，而是地球和太阳同时环绕它们的共同质心运动。 如果不计其它行星的存在和作用，那么，地球和太阳始终处于它们共同质心的相反两侧：当地球在共同质心的这一侧转过一定的角度，太阳便在另一侧转过同样的角度；地球环绕共同质心一周，太阳也环绕它转动一周。二者方向相同，周期相等。 当然，由于其它行星（特别是木星）的存在和作用，太阳所环绕的不是日地的共同质心，而是太阳系的共同质心。 我们知道，太阳和地球的质量非常悬殊，因此，它们的共同质心，十分接近太阳中心。 具体地说，太阳质量是地球质量的333400倍，日地共同质心与太阳中心之间的距离，仅值日地距离的1/333400，即约450km。这对于具有70万km半径的太阳来说，是微乎其微的。因此，把地球公转当作地球单纯地绕太阳运动，还是十分接近事实的。 地球公转有多方面的物理证据。它们是：恒星周年视差、光行差和多普勒效应。 恒星的周年视差，是地球在轨道上的位移对于恒星视位置的影响；恒星的光行差，是地球的轨道速度对于光行方向的影响；多普勒效应则是地球的轨道速度对于星光频率的影响。它们从不同侧面证明了地球的公转。 §304-1恒星周年视差 从不同地点观测同一目标，这个目标就会有不同的方向，即在它的背景上有不同的位置。不同方向之间的夹角称为视差。这种由于观测者的位移，而使目标方向发生改变的现象，叫做视差位移。 地球绕太阳公转，在空间走过一个直径为3亿km的圆形轨道。这样巨大的位移，势必引起恒星相对于无限遥远的天球背景的视差位移。地球公转以一年为周期，恒星的视差位移也以一年为周期，并且被称为周年视差。 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，其具体形状则因恒星的黄纬而不同（图3-21）。 在南北黄极，恒星周年视差位移的路线与地球轨道相同（近似圆形）；在黄道上，则成为一段直线。 在其它黄纬，恒星周年视差路线都是椭圆，并被称为周年视差椭圆：愈近黄极，椭圆的扁率愈小；愈近黄道，扁率愈大。 为了说明恒星周年视差的大小，人们设想，把在太阳上观测的恒星在天球上的位置，作为它的平均位置。从地球上观测到的恒星的实际位置，同这个平均位置比较起来，总存在一定的偏离。偏离的大小，则因地球的轨道位置而不同。 当日地连线（即地球轨道半径）同星地连线相垂直时（这种情况每年有二次)，同一恒星的视差位移达到极大值（图3一22）。这个极大值便被称为该恒星的周年视差，或简称年视差。夏至日在70°N观察地面上旗杆的日影，其一天内的运动轨迹是顺时针还是逆时针？ 恒星年视差既是天球上的一段弧（视差椭圆的半长轴），也是地球轨道半径对于恒星所张的一个角。这个角是太阳、地球和恒星所构成的直角三角形的最小的一个内角。 在这里，恒星距离D(即日星连线)是这个角的斜边，地球轨道半径a是它的对边。后者对前者的比值，就是恒星周年视差（π）的正弦，即 sinπ=a/D 日地平均距离是不变的，因此，恒星年视差的大小，决定于恒星的距离： 恒星愈远，其年视差便愈小。故恒星年视差的测定，也就成为测定恒星距离的基本手段。 由于π角度很小，正弦可以近似地用它所对的弧度来表示，即sinπ=π，于是得 π=a/D 1弧=360°/2π=57.3°=3438′=206265”。 所以，式中的π若以角秒表示，并记作π″时，则得 x=206265″a/D 如恒星的周年视差为1秒（π”=1），那么D=206265a 该恒星的距离被称作1秒差距，意即周年视差为1″的恒星的距离，用符号PC表示。 这是继天文单位和光年之后，被天文学家们采用的又一个距离单位。这个单位的优点在于，它把恒星的距离同它的年视差直接联系起来，二者之间存在一个简单的数量关系： 若D以秒差距为单位，那么便有： π″=1/D 即恒星距离的秒差距数与其周年视差的角秒值互为倒数（图3-24）。 1秒差距=3.26光年。 恒星的周年视差一经测定，便立刻得出其距离的秒差距数。 这样，天文工作者不必作复杂的计算，便能把所测得的视差值，直接换算为距离。 所以，秒差距是用来表示恒星距离的最方便的单位。在专业天文工作中，它比光年应用得更广泛。 由于恒星的距离极其遥远，它们的周年视差都很小，以致绝大多数恒星的年视差，连现代的光学仪