地球繞太陽(yáng)公轉（地球繞太陽(yáng)做周期性轉動(dòng)）
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地球繞太陽(yáng)公轉
地球繞太陽(yáng)做周期性轉動(dòng)
基本信息
| 中文名 | 地球繞太陽(yáng)公轉 |
| 類(lèi)型 | 天文現象 |
| 平均線(xiàn)速度 | 每年940，000，000 公里 |
| 角速度 | 每年360度 |
簡(jiǎn)介
公轉速度
平均角速度是每年360度，即每日59分。平均線(xiàn)速度為每年940，000，000公里，即每秒29.78公里。即時(shí)角速度和即時(shí)線(xiàn)速度有季節變化，在能量守恒的前提下，離太陽(yáng)越近，位能越小，動(dòng)能則越大，即時(shí)線(xiàn)速度和即時(shí)角速度就越大。在角動(dòng)量守恒的前提下，即在相等長(cháng)度的時(shí)間內，地球、太陽(yáng)連線(xiàn)所掃過(guò)的面積是恒定的。
公轉夾角
地球的自轉軸與其公轉的軌道面成66°34′的傾斜。這個(gè)角度同人們拿鉛筆書(shū)寫(xiě)時(shí)筆桿與桌面的傾斜相仿。人們有時(shí)形象地比喻為地球“斜著(zhù)身體”繞太陽(yáng)公轉。
地球的自轉同它公轉之間的這種關(guān)系，天文學(xué)和地理學(xué)上通常用它的余角（23°26′），即赤道面與軌道面的交角來(lái)表示；而在地心天球上，則表現為黃道與天赤道的交角，并被稱(chēng)為黃赤交角，又稱(chēng)"黃赤大距"。黃道與天赤道的兩個(gè)交點(diǎn)，叫白羊宮（白羊座）第一點(diǎn)和天秤宮（天秤座）第一點(diǎn)，在北半球分別稱(chēng)為春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)，合稱(chēng)二分點(diǎn)。黃道上距天赤道最遠的兩點(diǎn)，叫巨蟹宮（巨蟹座）第一點(diǎn)和摩羯宮（摩羯座）第一點(diǎn)，即北半球的夏至點(diǎn)和冬至點(diǎn)，合稱(chēng)二至點(diǎn)。二至點(diǎn)距天赤道23°26′，稱(chēng)黃赤大距，是黃角交角在地心天球上的表現。
黃赤交角的存在，具有重要的天文和地理意義。前已述及，黃赤交角是地軸進(jìn)動(dòng)的成因之一；它還是視太陽(yáng)日長(cháng)度周年變化的主要原因。下節還將要說(shuō)明，黃赤交角是地球上四季變化和五帶區分的根本原因。
軌道直徑
開(kāi)普勒的行星運動(dòng)定律，讓17世紀初天文學(xué)家眼中的太陽(yáng)系與其真實(shí)面貌達到了空前的一致。太陽(yáng)位于中心；當時(shí)已知的六顆行星——水星、金星、地球、火星、木星還有土星由內到外依次在各自的橢圓軌道上圍繞著(zhù)太陽(yáng)運動(dòng)。然而這幅太陽(yáng)系的“全家福”之中還有一個(gè)重大的缺憾，它是沒(méi)有比例尺的，因為當時(shí)的天文學(xué)家不知道任何一顆行星到太陽(yáng)的距離，他們所知道的只是這些行星與太陽(yáng)之間的距離的比值，其中地球與太陽(yáng)之間的平均距離被定為一個(gè)天文單位，以此類(lèi)推最內側的水星與太陽(yáng)的距離便為0.3871個(gè)天文單位，而最外側的土星則在距離太陽(yáng)9.5388的軌道上緩慢運行。
由于“天文單位”是天文學(xué)，特別是天文測量學(xué)中一個(gè)非常重要的一個(gè)天文數值，因此準確的測量地球與太陽(yáng)之間的距離便成為了“最為崇高的天文問(wèn)題”之一。
但是這并不是一件容易的事情，太陽(yáng)高高地掛在空中、遙不可及，顯然不能像測量你家房間大小那樣直接用皮尺去量，而只能通過(guò)間接的方法去測定。天文學(xué)家們很快便想到了“視差”，所謂的“視差”是指在兩個(gè)不同的點(diǎn)上觀(guān)察同一個(gè)目標時(shí)所產(chǎn)生的方向差異，這種方向差異可以通過(guò)目標在遙遠背景上的移動(dòng)計算出來(lái)，如果兩點(diǎn)之間的距離是已知的，利用中學(xué)所學(xué)的幾何學(xué)知識就能夠計算出目標到觀(guān)測點(diǎn)的距離。我們很容易想到，目標的距離越遠，它的視差就越小，當物體的距離非常遙遠的時(shí)候，它的視差便可以忽略不計了，而被當作觀(guān)測的背景。日常生活中最為常見(jiàn)的視差，便是當你分別用左右眼看同一個(gè)物體時(shí)，它在你的眼中相對于其他物體所發(fā)生的移動(dòng)。
但是要測定太陽(yáng)的視差卻同樣也是一件非常困難的事。首先它的距離太遠，即使分別在地球的兩端來(lái)測量，它的視差還是很小，這就需要非常精密的儀器；更為糟糕的是太陽(yáng)實(shí)在是太亮了，它把可以作為背景的星空完全淹沒(méi)了，因此我們也就沒(méi)有了標尺，這使得直接測量它的視差幾乎成為了一件不可能完成的任務(wù)。這幅沒(méi)有比例尺的太陽(yáng)系地圖也就一直使用到了18世紀初。
1716年，英國著(zhù)名的天文學(xué)家、哈雷彗星的發(fā)現者，埃德蒙多·哈雷提出了一種間接測定太陽(yáng)視差的方法，這種方法需要利用一種罕見(jiàn)的天文現象——“金星凌日”，也就是金星制造的微小“日食”，當這種現象發(fā)生的時(shí)候，在地球上可以看到有一個(gè)小黑點(diǎn)兒，也就是金星的影子，從太陽(yáng)表面經(jīng)過(guò)。哈雷的方法就是通過(guò)測定不同觀(guān)測地點(diǎn)，這個(gè)小黑點(diǎn)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)表面的時(shí)間，然后再經(jīng)過(guò)一系列計算，就可以得到太陽(yáng)的視差。
但是很遺憾的是哈雷沒(méi)有等到下次金星凌日的出現便去世了。德國天文學(xué)機恩克利用1761年和1769年的兩次金星凌日時(shí)的觀(guān)測結果，于1824年計算出了太陽(yáng)與地球之間的距離為1.53億公里。后來(lái)的天文學(xué)家又利用隨后兩次發(fā)生在1874和1882年的金星凌日現象，把這個(gè)數字精確到了1.4934億±9.6萬(wàn)公里，這已經(jīng)非常接近現代的數值1.49597870億公里。
當然這個(gè)數值是太陽(yáng)與地球之間的平均距離，也就是幾何學(xué)中橢圓的半長(cháng)軸。不過(guò)地球軌道非常接近正圓，它目前的偏心率只有0.0174，也就是它與太陽(yáng)之間最遠的距離只比這個(gè)平均距離遠1.74%，大約是260萬(wàn)公里。
公轉周期
365天6小時(shí)9分9.5秒
24小時(shí)36分38秒
366天 閏年
36分38秒
恒星年是太陽(yáng)在天球上連續兩次通過(guò)某一恒星所需的時(shí)間，長(cháng)度為365.25636平太陽(yáng)日。
回歸年是太陽(yáng)在天球上連續兩次通過(guò)春分點(diǎn)所需的時(shí)間，長(cháng)度為365.24220平太陽(yáng)日。
地球公轉軌道和方向 地球在公轉過(guò)程中，所經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)上的每一點(diǎn)，都在同一個(gè)平面上，而且構成一個(gè)封閉曲線(xiàn)。這種地球在公轉過(guò)程中所走的封閉曲線(xiàn)，叫做地球軌道。如果我們把地球看成為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的話(huà)，那么地球軌道實(shí)際上是指地心的公轉軌道。嚴格地說(shuō)，地球公轉的中位位置不是太陽(yáng)中心，而是地球和太陽(yáng)的公共質(zhì)量中心，不僅地球在繞該公共質(zhì)量中心在轉動(dòng)，而且太陽(yáng)也在繞該點(diǎn)在轉動(dòng)。但是，太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心天體，地球只不過(guò)是太陽(yáng)系中一顆普通的行星。太陽(yáng)的質(zhì)量是地球質(zhì)量的33萬(wàn)倍，日地的公共質(zhì)量中心離太陽(yáng)中心僅450千米。這個(gè)距離與約為70萬(wàn)千米的太陽(yáng)半徑相比，實(shí)在是微不足道的，與日地1.5億千米的距離相比，就更小了。所以把地球公轉看成是地球繞太陽(yáng)（中心）的運動(dòng)，與實(shí)際情況是十分接近的。地球軌道的形狀是一個(gè)接近正圓的橢圓，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。橢圓有半長(cháng)軸、半短軸和半焦距等要素，分別用a、b、c表示，其中a又是短軸兩端對于焦點(diǎn)（F1、F2）的距離。半焦距與半長(cháng)軸和平短軸之間存在著(zhù)這樣的關(guān)系：即 c2=a2-b2 半焦距c與半長(cháng)軸a的比值c/a，是橢圓的偏心率，用e表示，即e=c/a，偏心率是橢圓形狀的一種定量表示，e的數值大于0而小于1。橢圓越接近于圓形，則e的數值就越小，即接近于0；反之，橢圓越扁，e的數值就越大。經(jīng)過(guò)測定，地球軌道的半長(cháng)軸a為14960萬(wàn)千米，半短軸b為14958萬(wàn)千米。根據這個(gè)數據計算出地球軌道的偏心率為：可見(jiàn)，地球軌道非常接近于圓形。由于地球軌道是橢圓形的，隨著(zhù)地球的繞日公轉，日地之間的距離就不斷變化。地球軌道上距太陽(yáng)最近的一點(diǎn)，即橢圓軌道的長(cháng)軸距太陽(yáng)較近的一端，稱(chēng)為近日點(diǎn)。在近代，地球過(guò)近日點(diǎn)的日期大約在每年一月初。此時(shí)地球距太陽(yáng)約為14710萬(wàn)千米，通常稱(chēng)為近日距。地球軌道上距太陽(yáng)最遠的一點(diǎn)，即橢圓軌道的長(cháng)軸距太陽(yáng)較遠的一端，稱(chēng)為遠日點(diǎn)。在近代，地球過(guò)遠日點(diǎn)的日期大約在每年的7月初。此時(shí)地球距太陽(yáng)約為15210萬(wàn)千米，通常稱(chēng)為遠日距。近日距和遠日距二者的平均值為14960萬(wàn)千米，這就是日地平均距離，即1個(gè)天文單位。根據橢圓周長(cháng)的計算公式： L=2πα（1-0.25×e2）計算出地球軌道的全長(cháng)是94000萬(wàn)千米。
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