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地月系

时间:2014-08-18 10:26 来源:未知 作者:地理教师 责任编辑:地理教师
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  二、地月系

  地球和它的天然卫星月球所构成的天体系统,称为地月系。在这个天体系统中,地球是中心天体,月球则围绕着这个中心天体,不停地进行公转。

  1.月球的公转

  在地球上,人们很容易觉察出月球在天球上自东向西不断移动,好像在绕着地球旋转,每经历一天多时间即转动一周。其实,这并不是月球的真实运动,而是由于地球自西向东不断转动所造成的相对视运动,称为周日视运动。

  周日视运动的方向是自东向西,这种运动是显而易见的。如果以固定在天球上的恒星为背景,对月球进行仔细的观察,还会发现月球在恒星之间不断地自西向东穿行。这就是说,月球在天球上的位置并不固定,而是不断地变化着,每天大约向东移动13°,每隔27天多的时间,即在天球上移动一周。月球在天球上的逐渐东移,是它的真实运动,即月球围绕地球的公转。

  严格来说,月球公转并不是绕地球(即以地心为旋转中心),而是围绕着月球和地球的公共质心的运动。月球质量仅相当于地球质量的1/81。根据观测可知,地球和月球的公共质心,位于距地心4 671千米远的地方。月球和地球像两个亲密的伙伴,围绕着它们的公共质心不停地旋转。这样,实际上是月球和地球互相绕转,共同构成了地月这个天体系统。

  由于地球的质量远远大于月球,地球和月球的公共质心,实际上很接近地球质心,并位于地球体的内部。在地月系的绕转运动中,明显表现出位移的,只是沿一定轨道旋转的月球。因此,地月系的绕转运动,一般被说成是月球绕地球的转动。于是,地球也就成了地月系的中心天体,月球则是围绕这一中心天体运动的卫星了。

  月球是地球唯一的天然卫星。它围绕地球公转的轨道是一个椭圆,地球位于这个椭圆的一个焦点上(图1-6)。这样,随着月球在其公转轨道上的位置变化,它与地球之间的距离有时远,有时近,平均距离为384 404千米。月、地之间这个平均距离,也就是月球绕地球运行轨道椭圆半长轴的长度。

  月球运行轨道上距地球最远的一点,称为远地点;最近的一点称为近地点。远地点的月地平均距离为405 508千米;近地点的月地平均距离为363 300千米。近地点和远地点的月地距离差值甚大,超过月地平均距离的1/10。因此,在地球上看到的月球大小并不是固定不变的。在近地点时,看到的月球要比在远地点时大一些,二者视半径的差值最大可达2′5″左右。

  上述月球绕地球运行轨道,是在以地球为固定不变参照点(即地球无空间位移)的情况下所看到的,它的形状是一个封闭的椭圆。由于地球绕着太阳不停地运动,所以,月球运动实际是绕地球公转的同时,还和地球一起绕太阳旋转。这样,在地球以外的星际空间来看月球的运动,其轨迹就不是一个简单的椭圆,而是一条复杂的曲线了。(图1-7)

  月球绕地球公转的角速度平均为0.55″/秒,平均线速度为1.02千米/秒。月球在天球上每小时运行的角距离约为33′,与月球的视直径(约31′)大体相当。月球在椭圆轨道上绕地球公转的速度是不断变化的。当它运行到近地点时,公转速度最快,其角速度约为0.63″/秒,线速度约为1.08千米/秒;当它运行到远地点时,公转速度最慢,其角速度约为0.46″/秒,线速度约为0.97千米/秒。

  月球绕地球公转一周约需要一个月的时间,这即为月球公转的周期

  月球公转周期需要选定地球之外某一参照点为依据来度量。月球东移过程中,连续两次通过参照点(或该参照点与地心连线)的时间,即为月球的公转周期。由于所依据的参照点不同,月球有不同的周期,即有不同的月。例如恒星月、朔望月、交点月、近点月等。

  以恒星为参照点,月球中心由西向东连续两次通过某恒星与地心连线的时间,叫做恒星月。在一个恒星月内,月球正好完成绕地球一周(360°)的公转。因此,恒星月是月球真正公转一周(360°)的时间,其长度为27日7小时43分11.4秒,即约27.321 66日。

  如果以月球公转轨道上的近地点为参照点,月球中心自西向东连续两次通过该参照点的时间,叫做近点月。近点月的长度为

  图1-7 月球的运动(a)月球对于地球的运动(b)月球对于太阳的运动(c)月球运动的真实轨道(按比例)

  27日13小时18分33.1秒,即大约27.554 55日。

  近点月的长度之所以比恒星月多5小时35分21.7秒,是因为月球近地点在天球上的位置东移所造成的。月球的近地点是不断移动的,每隔3 232日自西向东在天球上移动一周。月球从近地点出发,自西向东绕地球公转一周(360°)的过程中,近地点也向东移动大约3°2′ 28″。这样,月球必须继续向东再运行一段路程,方能与近地点重新会合,完成一个近点月的公转。可见,近点月并非月球真正公转一周(360°)的周期。

  除了恒星月、近交月之外,朔望月和交点月也是月球的公转周期。关于月球的这两种周期,将在第五章中详细讲述。
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地球概论:地月系(6)
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