宇宙,这个浩渺无垠的时空舞台,由无数天体共同编织而成。这些天体,无一不在永恒的运动之中,它们之间的永恒运动,是维持宇宙稳定运转的基本条件之一。在这众多天体中,我们的家园——地球,也在进行着复杂的运动。
地球的运动是宇宙中所有运动的复杂合成,其中自转和公转是两种最基本的运动。今天,我们就来聊聊地球的公转运动。
地球的公转,是指地球绕着太阳系的中心天体——太阳,进行的绕转运动。地球公转的轨道平面,我们称之为黄道平面。太阳系八大行星的公转轨道几乎都在一个平面上,这就是八大行星公转的共面性。
地球的公转轨道是一个近似正圆的椭圆轨道,太阳恰好位于椭圆的一个焦点上。地球绕太阳公转的轨道的平均半径约为1.5亿千米,我们称之为一个天文单位。当然,由于地球公转轨道是一个椭圆轨道,那么在公转过程中与太阳的距离有远近变化。离太阳最近的距离大约为1.47亿千米,这个位置称为近日点;离太阳最远的距离大约为1.52亿千米,这个位置称为远日点。
地球公转的近日点大约每年1月初到达,此时地球公转的速度最快;而远日点大约每年7月初到达,此时地球公转的速度最慢。地球公转的一圈所需要的时间,就是公转的周期,也就是一年。我们以遥远的恒星作为参照物,得出地球公转的真正周期为365日6小时9分10秒,称为恒星日。另外,如果以太阳直射点移动作为参照物,得到的公转周期称为回归年,时间为365日5小时48分46秒。
地球在一年时间内绕了太阳一周,也就是转了360°,地球公转的角速度大约为59′每天。地球公转一周的总长度约为9.4亿千米,地球公转的线速度大约为29.8千米每秒,也就是每秒钟地球前进大约30千米,大约每天前进257万千米。
由于地球公转的轨道面——黄道平面,和地球自转的轨道面——赤道平面,并不重合,而是存在一个夹角,我们称为黄赤交角。目前黄赤交角的度数大约为23.5°。由于黄赤交角的存在,导致了太阳直射点的移动,也就是在一年时间太阳直射点在南北回归线之间来回一次,从而产生了二分二至日。
当太阳直射点由南向北移动,经过赤道时的一天,就是春分日,多在3月21日前后;当太阳直射点由北向南移动,经过赤道时的一天,就是秋分日,多在9月23日前后;当太阳直射点往北移动到达最北的位置时,就是夏至日,多在6月22日前后;当太阳直射点往南移动到达最南的位置时,就是冬至日,多在12月22日前后。由于太阳直射点的移动产生了地球昼夜长短变化、正午太阳高度变化、四季和五带的划分等一系列地理意义。
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