地球的運動種類究竟知多少?
如果我要問大家,地球究竟有多少種運動形式。許多人會立即說出有兩種,分別是自轉和公轉,甚至一些人還會用中學地理書上的相關內容引經據典。如果真有人這麼認為,那麼,我恭喜你們,你們都錯了!
誠然,地球的自轉與公轉是對人類影響最大的兩大天體運動。前者決定日長(晝夜更替的周期),後者決定年長(四季更替的周期)。但我非常有信心地告訴大家,地球的運動種類遠不止是自轉與公轉兩種。據我所知,地球的基本運動種類至少就有 13 種!下面我就一一詳細介紹地球的這些運動種類的基本特點,看看大家都想到了沒有。
1. 自轉:地球繞著自己內部假想的線——地軸轉動,這叫做地球的自轉。這是地球的第一種運動。它使地球產生以一日為周期的晝夜更替。目前的周期為 23h56m4.1s,平均每百年增加 2.4 毫秒。
2. 公轉:地球圍繞太陽旋轉的運動,這是地球的第二種運動。它使地球產生以一年為周期的季節循環。周期為 365d6h9m9.8s。
3. 月地繞轉:因為有月球的存在,它隨地球一起繞太陽運行的軌道,是地球和月球兩個天體的共同質心所走的,地球每 27.3d 繞這個共同質量中心轉一周。這是地球的第 3 種運動。
4. 進動:天極在眾星中的位置不是固定不變的,在經歷大約 25800 年,天極將繞著黃極自東向西繞過一個圓圈,這是地軸進動的結果。它會造成二分點的西移,北極星變遷,其速度是 50.29/年,也叫做總歲差。總歲差是由日月歲差和行星歲差共同形成的,其中日月歲差是自東向西的,速度為 50.42/年;而行星歲差是自西向東的,速度為 50.29/年。這是地球的第 4 種運動。
5. 極移:地球的自轉軸在地球的本體內並非固定,它不斷地做小的擺動,從而造成地球的兩極在地表位置的移動,叫做極移。從地球本身來看,極移就是瞬時繞平均極的轉動, 但從空間位置來看,瞬時軸永遠指向北天極,瞬時極是不動的,而是瞬時極繞平均極的轉動,因此極移的結果是使地球表面經緯度發生變化。極移是由於地球表面及內部物質的運動造成的。這是地球的第 5 種運動。
6. 章動:由於黃白焦點的西移,月球對地球赤道突出部分的吸引力隨之做周期性的變化,這使得天極在星空中移動,和歲差相似,在天球上表現為真天極在繞黃極運動同時,還圍繞其平天極作周期性運動,不過軌道是一個很小的橢圓,周期大約為 18 年 7 個月,這種運動叫章動。同樣,太陽對地球的引力作用也具有周期性的變化,並引起相應周期的章動,但數值更小,表現為章動的一個分量。 這是地球的第 6 種運動。
7. 軌道偏心率的變化:地球繞太陽運行的軌道是個橢圓,太陽在其中的一個焦點上。(目前地球的軌道偏心率約為 0.0167。)這個橢圓隨著不同的世紀時多時少地接近正圓,這種運動叫做軌道偏心率的變化。這是地球的第 7 種運動。
8. 黃赤交角的變化:地球自轉產生赤道面,公轉產生黃道面,這兩個平面不重合,而是相交成約 23°26 的夾角,叫黃赤交角。黃赤交角不是固定不變的,它有緩慢的變化,目前正在逐漸地變小,將來又會大起來,這種長期的擺動叫做黃赤交角的變化。這是地球的第 8 種運動。
9. 近日點的長期變化:在地球的橢圓軌道上,和太陽最近的一點叫做近日點,這個點以 11/年的速度向東移動。現在大約是 1 月 3 日地球經過近日點,但在公元前 31000 年,地球在 9 月 23 日經過這一點,公元前 1300 年,在 12 月 22 日經過這一點,今後在公元 28000 年 3 月21 日,公元 58000 年的 6 月 22 日經過這一點,最後在公元 87000 年,近日點才回到公元前 31000 年的位置,這個周期大約為 1200 個世紀,這種運動叫做近日點的長期變化。這是地球的第 9 種運動。
10. 攝動:太陽系的行星,尤其是地球的近鄰——金星、火星和龐大的木星與地球的距離在周期性的變化,引起對地球引力的變化。這種變化干擾了地球的公轉軌道,從而造成各種各樣的攝動。這是地球的第 10 種運動。
11. 環繞太陽的共同質量中心旋轉:太陽系的天體並不是圍繞太陽的中心旋轉,而是環繞太陽的共同質量中心旋轉。地球也是環繞太陽系的共同質量中心旋轉,因此使地球偏離了公轉的中心。這是地球的第 11 種運動。
12. 太陽系相對於臨近恆星的運動:太陽在銀河系中繞著銀心以 220km/s 的速度旋轉。因此,地球和別的行星隨著太陽一起越過星空。地球的公轉軌道對於太陽來說,是一個封閉的橢圓,可是對於星空來說,卻是一條曲線。地球從來沒有兩次在相同的位置上。它絕不會再回到我們現在所處的位置上來,地球在星空中循著無窮無盡而時常變化的螺旋曲線運行。這是地球的第 12 種運動。
13. 地球的地質運動 :地球內部本身也在不斷地變化著,地殼隆起填窪,歷經滄海桑田的變化,太陽系八大行星中唯獨地球發生板塊構造運動。這是它作為一顆行星在不斷運動中所產生的必然結果。 這是地球的第 13 種運動。
地球的運動還有許多,但主要的就是上述這些。在這其中,可以通過星辰的位置明顯觀測出來的,並且與人類息息相關的運動類型只有自轉和公轉——前者決定晝夜更替的周期,後者決定四季更替的周期。而其他的運動形式相對於自轉、公轉而言,則完全是個小量——變化幅度很小,在較短的時期內完全可以忽略不計。
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