为什么从星星的运动轨迹可以看出地球在自转

为什么从星星的运动轨迹可以看出地球在自转
为什么从星星的运动轨迹可以看出地球在自转

为什么从星星的运动轨迹可以看出地球在自转
当以太阳作为中心时,
地球在一年中的不同时刻会处在自转轨道的不同位置上.

地球的自转运动

地球不停地围绕其自转轴作旋转运动，称为地球的自转运动。地球自转的方向是自西向东的，因而才会有天球以相反的方向自东向西的旋转运动。

为了计量地球自转运动的周期，必须在地球之外选定参考点。由于地球的自转运动，被选定的参考点两次回归到同一方向时，其间的时间间隔就是地球自转周期。

以恒星为参考点所测得的地球自转...

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地球的自转运动

地球不停地围绕其自转轴作旋转运动，称为地球的自转运动。地球自转的方向是自西向东的，因而才会有天球以相反的方向自东向西的旋转运动。

为了计量地球自转运动的周期，必须在地球之外选定参考点。由于地球的自转运动，被选定的参考点两次回归到同一方向时，其间的时间间隔就是地球自转周期。

以恒星为参考点所测得的地球自转运动的周期叫恒星日，它是恒星连续两次通过同一子午圈的时间间隔。在一个恒星日中，地球自转360°，这是地球自转的真正周期。一个恒星日分为24个恒星时，一个恒星时分为60个恒星分，一个恒星分分为60个恒星秒。

以太阳中心为参考点所测得的地球自转运动的周期叫真太阳日，它是太阳中心连续两次通过同一子午圈的时间间隔。一个真太阳日分为24个真太阳时，一个真太阳时分为60个真太阳分，一个真太阳分分为60个恒星秒。

真太阳时不是均匀的时间系统，真太阳日时长时短，相差最大的可达51秒。其原因在于地球在自转同时还绕日公转，而且公转速度是不均匀的。

为了建立一个均匀的太阳时系统，天文学家引入一个天球上的假想点----平太阳。其引入方法如下：首先假定在黄道上有一个以真太阳平均速率做匀速动的点，它与真太阳同时过近日点和远日点；又假设在天赤道上也有一个做匀速运动的点，其速率与第一个假想点相同，并且两者同时过春分点。这第二假想点就是平太阳。以假想平太阳为参考点，连续二次过同一子午圈的时间间隔为一个平太阳日。一个平太阳日分为24个平太阳时，一平太阳时等于60平太阳分，一个平太阳分等于60平太阳秒。平太阳时是一种均匀的太阳时系统，简称平时，就是我们日常用的时间系统。

平太阳日与恒星日不一样长，一个平太阳日=1.0027379恒星日。为什么平太阳日要比恒星日稍微长一点呢？原因在于地球除自转外还围绕太阳公转，所以，在一个平太阳日中，地球自转所转过的角度要比360 度多59角分。

地球自转速度有角速度和线速度两种。地球自转角速度是每恒星日360°。因为恒星日只比太阳日短3分56秒，接近24小时。所以，地球自转角速度约为每小时15°，每4分钟1°。由于地球是固体，除南北两极点外，任何地点的自转角速度都一样。地球自转的线速度则因各地纬度的不同而有差异。这是因为纬线圈的周长自赤道向两极逐渐减小。赤道处纬线圈最长，自转线速度最快，每小时旋转1670公里。到了南北纬60°，纬线圈缩短，自转线速度约减小为赤道处的一半。到了南北极点，则既无线速度，也无角速度。

地球自转与天体的周日视运动

由于地球每日自西向东旋转，而处于地球上的观测者觉察不到地球的自转，却看到了整个天球上的天体都在自东向西围绕天轴作周日旋转运动。这种天体周日视运动的轨迹都是平行于天赤道的圆圈，称为周日平行圈。天赤道是最大的周日平行圈。越靠近天极，周日平行圈就越小，在天极上周日平行圈缩为一点。如果我们把望远镜指向天极，让底片长时间曝光，星星绕天极旋转的轨迹就能在底片上留下一个个圆圈，这些圆圈的共同圆心就是天极的位置。

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图1天体的周日运动

一、在两极（φ=90°）上

观测者位于北极上抬头看天球，如图2所示，北天极P与天顶Z相合，地平圈与天赤道相合。因此，天赤道以北的星体永远自东向西平行于地平圈作周日运动。它们常显不落，称为“恒显星”；反之，天赤道以南的星体，永隐地平以下，称为“恒隐星”。如果观测者站在南极上看天球，那么在北极看不到的恒隐星变为恒显星，看到的恒显星变为恒隐星。



图2在两极（φ=90°）上天体的同日运动

二、在赤道（φ=0°）上

观测者位于赤道上，如图3所示，天北极P与北点N相合，南天极P′与南点S相合；天赤道QQ′穿过天顶和天底，所有天体的周日平行圈都和地平圈垂直。因此，它们都垂直上升和下落，每天有12小时在地平以上，12小时在地平以下。显然，在赤道上的观测者可以看到天球上所有的恒星。

图3在赤道（φ=0°）上天体的周日运动

三、在赤道和两极之间：0°＜φ＜90°

在这些地区内，天轴和地平面斜交，其交角等于观测者的地理纬度φ；周日平行圈也和地平面斜交，其交角等于90°—φ。所有恒星都倾斜上升，倾斜下落。在北半球上当观测者向高纬度移动时，北天极P越靠近天顶Z，周日平行圈和地平圈的交角越小，所见南天的恒星越来越少；反之，当观测者向低纬度的地方移动时，北天极P的高度逐渐下降，周日平行圈和地平面的交角逐渐增大，所见南天的恒星逐渐增多。


图4在赤道和两极之间天体的周日运动

综上所述可知，在地球上，只有赤道上的观测者可以看到天球上的全部恒星，其它地区，或多或少地有些恒星永不下落成为恒显星，有些恒星永不上升成为恒隐星。恒显星的条件是其赤纬δ≥90°—φ，恒隐星的条件是其赤纬δ≤－（90°—φ）而能见升落的恒星的赤纬δ必在以上两个界限之间，即

90°—φ＞δ＞－（90°—φ）

地球的昼夜更替

由于地球是一个不发光、也不透明的球体，所以在同一时间内，太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球是白天，称作昼半球；背着太阳的半球是黑夜，称作夜半球。在不考虑太阳的视半径和大气折光对昼、夜长度影响的情况下，昼半球和夜半球的分界线是一个大圆圈，称作晨昏线。由于地球不停地自转，昼夜就不断交替。昼夜交替的周期就是太阳日，为24小时。由于昼夜交替的周期不长，这就使得地面白昼增温不至于过分炎热，黑夜冷却不至于过分寒冷，从而保证了地球上生命有机体的生存和发展。

应当指出，把地球上的昼夜交替仅仅归结为由地球的自转引起并不全面。如果地球没有自转运动而只有公转运动，那么地球上也会有昼夜交替，只是周期很长，等于它的公转周期，也就是一年。如果地球自转周期和它的公转周期相等，那地球将永远以一面朝向太阳。朝向太阳的一面就会过热，背面则过于寒冷，就不适宜生命在地球上生存和发展。

收起

恒星在天空中的位置是不变的，日月星辰每天东升西落，若星辰不动，必然地球动，地球自西向东转。

晚上用长时间曝光（几个小时）的照相机对北方（北极星）的天空曝光，洗出照片看就可以了。
早先地心说的最大缺点就是无法解释金星、火星、木星在天上的运行轨迹。