地球之美與地理學（上） 地球自轉的規律性

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\"content\": \"地軸是地球的自轉軸，它同地麵相交的兩點叫北極和南極。地軸的無限延伸叫天軸，它同天球也相交於兩點，分彆叫天北極和天南極。古語“北辰北極，天之樞也”，這個“天之樞”就是“地之軸”的延伸。無論是地球上的南北兩極，或是天球上的南北兩極，都是由地軸的位置決定的。\\n\\n南北兩極在地麵上的位置，和南北天極在天球上的位置，都不是一成不變的。地軸在地球內部的位置和它在宇宙空間的位置，都是在變化著的。這兩種運動是不同的。\\n\\n南北兩極在地麵上的位置變化，是整個地球相對於地軸的運動所造成的。在這一過程中，地軸被認為是不動的。因此，它不改變天軸在宇宙間的位置，從而不影響南北天極在天球上的位置。反之，南北天極在天球上的位置的變化，是地軸相對於宇宙空間的運動所造成的。在這一過程中，地球各部分同地軸的相對位置被認為是不變的。因此，它不改變南北兩極在地麵上的位置。\\n\\n南北兩極在地麵上的移動叫做極移。這種位移的幅度很小，一般不超過0．5′，或15m，但卻是一種極其複雜的運動。它包含多種週期性因素：①是以14個月為週期；②一年為週期；③比較次要的長期和短期變化。極移的結果是引起各地緯度和經度的微小變化。反過來說，人們正是通過各地緯度和經度變化的觀測，來研究極移的狀況。\\n\\n南北天極在天球上的運動，反映出地軸在宇宙空間的運動，叫做地軸進動。“進動”一詞本是物理學的術語，是指轉動物體的轉動軸環繞另一根軸的圓錐形運動。玩具陀螺便是這種運動的一個生動實例。如果我們把旋轉的陀螺輕輕地推一下，那麼，陀螺的旋轉軸就會圍繞鉛直線緩慢地轉起來，並在空間畫出一個圓錐麵，隨著陀螺自轉減慢到一定時候，所施加的力才使陀螺倒地。\\n\\n地軸的進動可以歸納為下列四點：\\n\\n(1)圓錐軸線就是黃軸(垂直於軌道平麵)，指向黃極；\\n\\n(2)圓錐的半徑為23°26′(2000年)，等於黃赤交角；\\n\\n(3)進動的方向向西，即同地球自轉的方向相反；\\n\\n(4)進動速度為每年50'26；週期為25 800年。\\n\\n地軸進動原因在於黃赤交角和地球自轉。首先，地球是一個明顯的扁球體，它的赤道部分由於自轉的慣性離心力的作用，形成一環形隆起。月球和太陽對赤道隆起有附加引力。比較起來，向月球(或太陽)一側的附加引力，要大於背月球(或太陽)一側的附加引力，其差值總是指向這兩個吸引天體。其次，由於黃赤交角的存在，月球(或太陽)經常是在赤道平麵以外對赤道隆起施加引力。這就使得上述的引力差成為一個力矩，如果冇有其他的因素，這個力矩的作用，將把赤道隆起“拉回”到黃道平麵，即使地軸趨近黃軸使天極趨近黃極。再次，地球的自轉妨礙地軸的這種運動。上述的力矩不是使得地軸趨近黃軸，而是同地球自轉的慣性力結合成合力矩，使地軸向合力矩方向靠攏。使地軸在一個圓錐麵上不停地轉動，其方向同地球自轉方向相反(向西)，速度為每年50″29。這就是地軸的進動。\\n\\n地軸進動的表現首先是地軸在宇宙間方向的變化引起南北天極在天球上(恒星間)的位置的變化，它以黃極為中心，以23°26，為半徑，以25 800年為週期，在天球上畫出一個圓。隨之而來的是極星的變遷。在北半球看起來，北極星將輪流替換。例如，公元前3000年，北極星曾是右樞(天龍座a)，日前是勾陳一(小熊座a)，約在12 000年後，織女星(天琴座a)將成為北極星。自然25 800年以後的情形又同現在一樣。目前南天極附近冇有亮星，14000年後，老人星(船底座。)將成為明亮的南極星。其次，由於天軸方向的改變，天赤道的位置也相應改變(天赤道垂直於天軸)，從而它同黃道的兩交點(春分點和秋分點)也要隨著移動，每年沿黃道向西移動50″26，約71年又7個月移動1度。物理學上叫地軸進動，我國古代文獻稱為“交點退行”。再次，由於春分點的向西移動(同太陽週年運動方向相反)，使以春分點為參考點來度量的迴歸年(季節年)要短於恒星年(太陽運行一週天的時間)，差值約為20分。如此，太陽運行一週天有彆於一週歲，我國古稱“歲差”(意即歲歲微差)。\\n\\n地球自轉的週期籠統地說是一日。但由於參考點的不同，日的長度有三種；恒星日是同一恒星連續兩次在同地中天的時間間隔，太陽日是太陽連續二次在同地中天的時間間隔；太陰日是月亮連續二次在同地中天的時間間隔。\\n\\n恒星被看作是天球上的定點。故恒星日是地球自轉的真正週期(轉過360°所用時間)(度量恒星日，參照的不是具體的某個恒星，而是春分點)。太陽和月球除參與天球的週日運動(向西)外，還有各自的向東運動，它們在天球上冇有固定的相對位置。故太陽日、太陰日都不是地球自轉的真正的週期。\\n\\n太陽週年運動是地球公轉的反映，速度是每太陽月59′，月球在天球上的運動，是它本身繞地球的反映，其速度為每太陰日13°38′(或每太陽日13°10′)，故在一個太陽日裡，地球不是轉360°而是360°59′。在一個太陰日裡地球轉373°38′。如恒星日為24時則太陽日為24時4分，太陰日為24時54分。如果太陽日為1日24時，則恒星日為23時56分，太陰日為24時50分。\\n\\n地球自轉的速度有角速度和線速度之分。地球自轉的線速度因緯度和高度而不同。\\n\\n\"

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