地球的進動和章動

? ? ? ?學(xué)過陀螺儀表的人都知道,進動和章動是陀螺的基本特性阱穗。地球作為一個大陀螺饭冬,除了進行自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)外使鹅,它的進動和章動也在影響著我們的生活。

? ? 地球的進動

? ? ? ?百度百科這樣描述地球進動:由于太陽與月亮的引力作用昌抠,地球的自轉(zhuǎn)軸在地球繞太陽與地球的公共質(zhì)心轉(zhuǎn)動時,并不總是保持在空間的同一方向上扰魂。其自轉(zhuǎn)軸繞著地球的公轉(zhuǎn)軸(黃軸)旋轉(zhuǎn)麦乞,亦稱進動蕴茴。

? ? ? ?大家看圖1劝评,簡單地說,進動現(xiàn)象就是地球的自轉(zhuǎn)軸以大約25700年的周期在空間描繪出一個圓錐面倦淀,該錐面的頂角等于黃赤交角23.5°蒋畜,也使春分點沿黃道反向每25700年旋轉(zhuǎn)一周,即每年西移約50.3″撞叽。


圖1 地球的進動

? ? 地球進動的原因

? ? ? ?原因很簡單姻成,就是外力作用。地球自轉(zhuǎn)軸是傾斜的愿棋,與地球公轉(zhuǎn)軌道面存在一個66°34′的夾角科展,這也是一年四季的成因。地球又不是正球體糠雨,見圖2才睹,它的形狀很不規(guī)則,隆起的外表受到的日甘邀、月引力加上地球自轉(zhuǎn)琅攘,形成一個外力距,使地球有被“扶正”的趨勢松邪,但轉(zhuǎn)動著的地球產(chǎn)生一種抗力坞琴,使地球自轉(zhuǎn)軸不但不會被扶正,還要保持傾角不變逗抑。這樣剧辐,就形成了一個圓錐面。

圖2 沒有水的地球

? ? ? ?理論上邮府,其他行星也都應(yīng)對地球有作用力矩浙于。但是,因為它們離地球較遠挟纱,質(zhì)量又較小羞酗,以致使它們的作用力矩在實際上對地軸的進動不起任何作用。

? ? 地球進動的影響

? ? ? ?地軸進動使北天極不能固定在某一個恒星位置紊服,而在天球上沿一個小圓繞黃極作緩慢移動檀轨,25700年繞行一周胸竞。離北天極最近的恒星被稱為北極星。現(xiàn)在的北天極在小熊座α位置参萄,它就是現(xiàn)在的北極星卫枝。然而在公元前2500年的時候,北極星是天龍座α星讹挎;到公元3500年校赤,北極星將是仙王座γ星;公元13600年時筒溃,北天極將指向天琴座α星马篮。


圖3 北極星位置變化

? ? ? ?另外,由于地軸進動方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反怜奖,即向西浑测,這樣就使得地球上的季節(jié)變化周期──回歸年,稍短于太陽沿黃道運行一周的時間──恒星年歪玲,這是因為回歸年的度量是以春分點(太陽直射赤道點)為參考點的迁央,而春分點因地軸進動而持續(xù)西移。

? ? 地球的章動

? ? ? ?地球章動是地球自轉(zhuǎn)軸的一種擺動滥崩,就是說地球自轉(zhuǎn)軸在進行進動的同時岖圈,還伴有周期運動的章動,表現(xiàn)形式見圖4钙皮。地球的進動是一個長周期運動蜂科,章動則為18.6年的短周期運動。

圖4 地球的章動

? ? 地球章動的原因及影響

? ? ? ?地球自轉(zhuǎn)軸沿光滑圓錐面進動株灸,是只單獨考慮月球和太陽的作用崇摄,實際情況要復(fù)雜得多。對地球自轉(zhuǎn)軸施加外力的不僅有月球和太陽慌烧,還有各大行星逐抑。日、月屹蚊、行星的軌道各有各的平面厕氨,行星到地球的距離也變化多端,聯(lián)合作用力的大小和方向是復(fù)雜多變的汹粤。加之地球本身不是嚴格的剛體命斧,內(nèi)部質(zhì)量分布也不均勻,使得地球自轉(zhuǎn)軸的空間運動也很復(fù)雜嘱兼。天文學(xué)上把太陽和月球?qū)Φ厍虺嗟缆∑鸩糠值奈鸬牡剌S長期運動稱為日月歲差国葬,而把其它復(fù)雜的擺動統(tǒng)歸為章動。

? ? ? ?章動引起我們視覺中每月恒星的位置有月周期性的變化,也使南北回歸線在一定范圍內(nèi)擺動汇四。

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