地球運動的基本形式——自轉和公轉*

地球的自轉

地球繞其自轉軸的旋轉運動，叫做地球的自轉。一般可以從地軸的空間位置，地球的自轉方向、周期和速度等方面來說明地球自轉的規律。

地球自轉軸簡稱地軸。地軸的空間位置基本上是穩定的，地軸北端始終指向北極星附近。

地球自轉的方向是自西向東。從地軸北端或者北極上空觀察，地球呈逆時針方向旋轉；從地軸南端或南極上空觀察，地球呈順時針方向旋轉。

地球自轉一周360°，所需的時間是23小時56分3秒，這叫做1恆星日。

根據地球自轉的周期，可以知道地球自轉的角速度大約為15°/h。地球表面除南北極點外，任何地點的自轉角速度都是一樣的。地球自轉的線速度，則因各緯度的不同而存在差異。

地球的公轉

地球繞太陽的運動，叫做地球的公轉。一般從地球公轉的軌道、速度、方向和周期等方面來說明地球公轉的規律。

地球公轉的路線叫做公轉軌道。它是近似正圓的橢圓形軌道，太陽位於橢圓的一個焦點上。

由於太陽略微偏離地球公轉軌道的中心，因此地球和太陽的距離不斷隨地球公轉而發生細微的變化，地球公轉速度也相應有一些變化。

同地球自轉方向一致，地球公轉的方向也是自西向東，即從地球北極上空向下俯瞰，地球也是沿著逆時針的方向圍繞太陽運轉的。

地球公轉一周360°，所需的時間是365日6時9分10秒，這叫1恆星年。

地球自轉與公轉的關係

地球在自轉的同時圍繞太陽公轉，因此，地球的運動是這兩種運動的疊加。地球自轉的平面叫赤道平面；地球公轉的叫黃道平面。地球自轉和公轉的關係可以用赤道平面和黃道平面的關係來表示。過地心並與地軸垂直的平面稱為赤道平面；地球公轉軌道平面稱為黃道平面。如下圖，地軸與黃道平面的交角為66°34′，赤道平面與黃道平面的交角（亦稱為「黃赤交角」）為23°26′。

地球在公轉的過程中，地軸的空間指向和黃赤交角的大小在一定時期內可以看做是不變的。因此，地球在公轉軌道的不同位置，地表接受太陽垂直照射的點（簡稱太陽直射點）是有變化的。如下圖，從冬至到第二年夏至，太陽直射點自南緯23°26′向北移動，經過赤道（0°緯度，春分時），到達北緯23°26′；從夏至到冬至，太陽直射點自北緯23°26′向南移動，經過赤道（0°緯度，秋分時），到達南緯23°26′。太陽直射點在赤道南北的這種周期性往返運動，稱為太陽直射點的回歸運動。太陽直射點回歸運動的周期為365日5時48分46秒，叫做1回歸年。

在太陽直射點上，單位面積獲得的太陽輻射能量最多。顯然，太陽直射點的南北移動，使太陽輻射能在地球表面的分配，具有回歸年的變化。

名詞注釋：

● 本文中所說的二分二至（冬至、春分、夏至、秋分），均指北半球。

● 日地平均距離為1.5億千米（也叫一個天文單文），地球公轉平均角速度為1°/天，平均線速度為30千米/秒。

● 赤道也是0緯度，將地球分為南半球和北半球，緯度向南向北最大值分別是90°（0~90°），即南緯90度（90°S），北緯90度（90°N）。

● 光是直線傳播的，太陽直射點在南北回歸線之間往返移動，不同的時間段內太陽直射點的位置是不同的。

「地理那些事」致力於關注未知世界的新發現和新進展，追逐已知現象的再探索和再認識，為幫助廣大球民以一種新的視角看待地球。