地球绕太阳公转(地球绕太阳做周期性转动)
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更新时间:2023-05-20
基本信息
中文名 | 地球绕太阳公转 |
类型 | 天文现象 |
平均线速度 | 每年940,000,000 公里 |
角速度 | 每年360度 |
简介
首先:正圆轨道也是椭圆轨道的一种,只不过是特殊的椭圆轨道。
公转速度
平均角速度是每年360度,即每日59分。平均线速度为每年940,000,000公里,即每秒29.78公里。即时角速度和即时线速度有季节变化,在能量守恒的前提下,离太阳越近,位能越小,动能则越大,即时线速度和即时角速度就越大。在角动量守恒的前提下,即在相等长度的时间内,地球、太阳连线所扫过的面积是恒定的。
公转夹角
地球的自转轴与其公转的轨道面成66°34′的倾斜。这个角度同人们拿铅笔书写时笔杆与桌面的倾斜相仿。人们有时形象地比喻为地球“斜着身体”绕太阳公转。
轨道直径
开普勒的行星运动定律,让17世纪初天文学家眼中的太阳系与其真实面貌达到了空前的一致。太阳位于中心;当时已知的六颗行星——水星、金星、地球、火星、木星还有土星由内到外依次在各自的椭圆轨道上围绕着太阳运动。然而这幅太阳系的“全家福”之中还有一个重大的缺憾,它是没有比例尺的,因为当时的天文学家不知道任何一颗行星到太阳的距离,他们所知道的只是这些行星与太阳之间的距离的比值,其中地球与太阳之间的平均距离被定为一个天文单位,以此类推最内侧的水星与太阳的距离便为0.3871个天文单位,而最外侧的土星则在距离太阳9.5388的轨道上缓慢运行。
由于“天文单位”是天文学,特别是天文测量学中一个非常重要的一个天文数值,因此准确的测量地球与太阳之间的距离便成为了“最为崇高的天文问题”之一。
但是这并不是一件容易的事情,太阳高高地挂在空中、遥不可及,显然不能像测量你家房间大小那样直接用皮尺去量,而只能通过间接的方法去测定。天文学家们很快便想到了“视差”,所谓的“视差”是指在两个不同的点上观察同一个目标时所产生的方向差异,这种方向差异可以通过目标在遥远背景上的移动计算出来,如果两点之间的距离是已知的,利用中学所学的几何学知识就能够计算出目标到观测点的距离。我们很容易想到,目标的距离越远,它的视差就越小,当物体的距离非常遥远的时候,它的视差便可以忽略不计了,而被当作观测的背景。日常生活中最为常见的视差,便是当你分别用左右眼看同一个物体时,它在你的眼中相对于其他物体所发生的移动。
但是要测定太阳的视差却同样也是一件非常困难的事。首先它的距离太远,即使分别在地球的两端来测量,它的视差还是很小,这就需要非常精密的仪器;更为糟糕的是太阳实在是太亮了,它把可以作为背景的星空完全淹没了,因此我们也就没有了标尺,这使得直接测量它的视差几乎成为了一件不可能完成的任务。这幅没有比例尺的太阳系地图也就一直使用到了18世纪初。
1716年,英国著名的天文学家、哈雷彗星的发现者,埃德蒙多·哈雷提出了一种间接测定太阳视差的方法,这种方法需要利用一种罕见的天文现象——“金星凌日”,也就是金星制造的微小“日食”,当这种现象发生的时候,在地球上可以看到有一个小黑点儿,也就是金星的影子,从太阳表面经过。哈雷的方法就是通过测定不同观测地点,这个小黑点经过太阳表面的时间,然后再经过一系列计算,就可以得到太阳的视差。
但是很遗憾的是哈雷没有等到下次金星凌日的出现便去世了。德国天文学机恩克利用1761年和1769年的两次金星凌日时的观测结果,于1824年计算出了太阳与地球之间的距离为1.53亿公里。后来的天文学家又利用随后两次发生在1874和1882年的金星凌日现象,把这个数字精确到了1.4934亿±9.6万公里,这已经非常接近现代的数值1.49597870亿公里。
当然这个数值是太阳与地球之间的平均距离,也就是几何学中椭圆的半长轴。不过地球轨道非常接近正圆,它目前的偏心率只有0.0174,也就是它与太阳之间最远的距离只比这个平均距离远1.74%,大约是260万公里。
公转周期
365天6小时9分9.5秒
24小时36分38秒
366天 闰年
36分38秒
恒星年是太阳在天球上连续两次通过某一恒星所需的时间,长度为365.25636平太阳日。
回归年是太阳在天球上连续两次通过春分点所需的时间,长度为365.24220平太阳日。
地球公转轨道和方向 地球在公转过程中,所经过的路线上的每一点,都在同一个平面上,而且构成一个封闭曲线。这种地球在公转过程中所走的封闭曲线,叫做地球轨道。如果我们把地球看成为一个质点的话,那么地球轨道实际上是指地心的公转轨道。严格地说,地球公转的中位位置不是太阳中心,而是地球和太阳的公共质量中心,不仅地球在绕该公共质量中心在转动,而且太阳也在绕该点在转动。但是,太阳是太阳系的中心天体,地球只不过是太阳系中一颗普通的行星。太阳的质量是地球质量的33万倍,日地的公共质量中心离太阳中心仅450千米。这个距离与约为70万千米的太阳半径相比,实在是微不足道的,与日地1.5亿千米的距离相比,就更小了。所以把地球公转看成是地球绕太阳(中心)的运动,与实际情况是十分接近的。地球轨道的形状是一个接近正圆的椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。椭圆有半长轴、半短轴和半焦距等要素,分别用a、b、c表示,其中a又是短轴两端对于焦点(F1、F2)的距离。半焦距与半长轴和平短轴之间存在着这样的关系:即 c2=a2-b2 半焦距c与半长轴a的比值c/a,是椭圆的偏心率,用e表示,即e=c/a,偏心率是椭圆形状的一种定量表示,e的数值大于0而小于1。椭圆越接近于圆形,则e的数值就越小,即接近于0;反之,椭圆越扁,e的数值就越大。经过测定,地球轨道的半长轴a为14960万千米,半短轴b为14958万千米。根据这个数据计算出地球轨道的偏心率为:可见,地球轨道非常接近于圆形。由于地球轨道是椭圆形的,随着地球的绕日公转,日地之间的距离就不断变化。地球轨道上距太阳最近的一点,即椭圆轨道的长轴距太阳较近的一端,称为近日点。在近代,地球过近日点的日期大约在每年一月初。此时地球距太阳约为14710万千米,通常称为近日距。地球轨道上距太阳最远的一点,即椭圆轨道的长轴距太阳较远的一端,称为远日点。在近代,地球过远日点的日期大约在每年的7月初。此时地球距太阳约为15210万千米,通常称为远日距。近日距和远日距二者的平均值为14960万千米,这就是日地平均距离,即1个天文单位。根据椭圆周长的计算公式: L=2πα(1-0.25×e2)计算出地球轨道的全长是94000万千米。