一年四季地球的公轉速度會發生怎樣的變化急
07-22
地球於每年1月初經過近日點,7月初經過遠日點,因此,從 1月初到當年7月初,地球與太陽的距離逐漸加大,地球公轉速度逐漸減慢;從7月初到來年1月初,地球與太陽的距離逐漸縮小,地球公轉速度逐漸加快.根據地球公轉的恆星周期(恆星年),即得地球公轉的平均角速度為每日 0.99°,亦即每日約59′.根據軌道周長和上述周期,則得地球公轉的平均線速度為每秒 29.78km,即每秒約 30km.地球公轉的角速度和線速度,都因季節而變化.由於日地距離的變化,造成太陽對於地球的引力的變化:地球離太陽近時,它受太陽的引力就大,公轉的角速度和線速度都變大;地球遠離太陽時,速度就變小.地球公轉速度的變化,遵循開普勒行星運動第二定律――面速度不變.對於慣性直線運動而言,面速度不變是不言而喻的.中心天體的引力,只能改變公轉的方向、線速度和角速度的大小,而不改變其面速度.若將時間區分為極短間隔的情形下,日地距離、地球公轉線速度和面積速度之間的關係,猶如三角形的高(日地距離)、底(公轉線速度)和面積(公轉面速度)之間的關係.三角形面積=1/2?底?高.面速度不變制約著日地距離和公轉速度的變化:距離近,公轉速度必快;距離遠,速度必慢.換言之,地球公轉速度(線速度和角速度)是以面速度不變為前提而發生變化的.地球於每年1月初經過軌道的近日點,7月初經過遠日點.因此,自1月初到7月初,地球離太陽愈來愈遠,公轉速度逐漸減慢;自7月初到次年1月初,地球距太陽愈來愈近,公轉速度漸次變快.當地球位於近日點時,公轉速度最快,具體地說,這時的角速度為每日61′10″,線速度為每秒30.3km.當地球位於遠日點時,公轉速度最慢,具體地說,這時的角速度為每日57′10″,線速度為每秒29.3km.可以看出,這兩對極值的差異並不大,因為地球軌道接近圓形,以致日地距離的變化是很微小的.地球公轉軌道是個橢圓.太陽的中心位於這個橢圓的焦點上.地球運動到近日點時,離太陽最近;到遠日點時離太陽最遠.地球離太陽的平均距離約1.496億千米;地球公轉速度以在近日點為最大,每秒30.3千米,在遠日點為最小,每秒29.78千米,平均速度為29.79千米/秒.補充: 地球公轉是一種周期性的圓周運動,因此,地球公轉速度包含著角速度和線速度兩個方面.如果我們採用恆星年作地球公轉周期的話,那麼地球公轉的平均角速度就是每年360°,也就是經過365.2564日地球公轉360°,即每日約0°.986,亦即每日約59′8〃.地球軌道總長度是940000000千米,因此,地球公轉的平均線速度就是每年9.4億千米,也就是經過365.2564日地球公轉了9.4億千米,即每秒鐘29.7千米,約每秒30千米. 依據開普勒行星運動第二定律可知,地球公轉速度與日地距離有關.地球公轉的角速度和線速度都不是固定的值,隨著日地距離的變化而改變.地球在過近日點時,公轉的速度快,角速度和線速度都超過它們的平均值,角速度為1°1′11〃/日,線速度為30.3千米/秒;地球在過遠日點時,公轉的速度慢,角速度和線速度都低於它們的平均值,角速度為57′11〃/日,線速度為29.3千米/秒.地球於每年1月初經過近日點,7月初經過遠日點,因此,從 1月初到當年7月初,地球與太陽的距離逐漸加大,地球公轉速度逐漸減慢;從7月初到來年1月初,地球與太陽的距離逐漸縮小,地球公轉速度逐漸加快. 我們知道,春分點和秋分點對黃道是等分的,如果地球公轉速度是均勻的,則視太陽由春分點運行到秋分點所需要的時間,應該與視太陽由秋分點運行到春分點所需要的時間是等長的,各為全年的一半.但是,地球公轉速度是不均勻的,則走過相等距離的時間必然是不等長的.視太陽由春分點經過夏至點到秋分點,地球公轉速度較慢,需要186天多,長於全年的一半,此時是北半球的夏半年和南半球的冬半年;視太陽由秋分點經過冬至點到春分點,地球公轉速度較快,需要179天,短於全年的一半,此時是北半球的冬半年和南半球的夏半年.由此可見,地球公轉速度的變化,是造成地球上四季不等長的根本原因.
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