2．3 地球轨道参数

    地球在太阳系内和其他行星共同围绕中心天体旋转，所以地球绕太阳运动称为公转。严格地说，地球公转环绕的是日地共同质心，这个中心距日心仅450km。对于具有近7×105km半径的太阳来说，可以忽略不计，也可以视为地球质心围绕太阳质心的转动。

    地球公转方向和自转相同，也是自西向东，从北极上空鸟瞰，均呈反时针方向。

    （1）偏心率

    地球公转轨道呈椭圆形，太阳位于椭圆的二个焦点之一位置。椭圆最长直径（长轴）和最短直径（短轴）之差等于椭圆两焦点间的距离（焦点距），1/2焦点距与半长轴之比，称为偏心率（eccentricity）。地球轨道偏心率约为0.017或1/60，在类地行星中明显小于水星和火星，略大于金星，是一个相当接近正圆的椭圆形（图1-16）。

    地球在椭圆形轨道上公转，日地距在一年内发生周期性变化，每年1月初离太阳最近（1.741×108km），称为近日点；7月初离太阳最远（1.521×108km），为远日点。据开普勒定律，在单位时间内地球与太阳连线在地球轨道上扫过的面积相等。所以地球公转速度在近日点时最大（线速度30.3km/s），远日点时最小（线速度29.8km/s）。

    （2）黄赤交角

    地球公转轨道面与地轴并不垂直，其间存在约66°34′交角。在常见的第二赤道坐标系天球模型中，天赤道面处于水平位置，地轴垂直，与地球轨道面重合的黄道面则呈倾斜状态。黄道面与天赤道面的夹角，称为黄赤交角（图1-17），它的大小等于地轴与地球轨道面夹角的余角，约23°26′（2000年的精确值ε=23°26′21.42″）。黄道和天赤道相交的两个点，就是春分点和秋分点。黄道上距天赤道最远的两个点，就是夏至点和冬至点。

    由于黄赤交角的存在，太阳在天球上周年运动的同时，还表现为相对于天赤道的上下往复运动，称为太阳回归运动。太阳在天球上所能达到的南、北界线，称为南、北回归线。太阳沿黄道连续二次经过春分点的回归运动周期，就是回归年。

    太阳相对于天赤道的回归运动，使太阳光线直射的范围在南北纬23°27′回归线之间作周期性往返运动，从而形成地球上的春夏秋冬四季更替和气候分带现象（详见第六章5．2节）。

    （3）岁差

    上节介绍的黄赤交角天球模型中，如果地轴（赤道面的法线）不改变方向，春分点位置不变，回归年与恒星年应当相等。中外古代天文学家通过对大量星体位置艰苦卓绝的肉眼观察，已经发现春分点沿黄道存在由西向东逐年缓慢后退现象，我国古代将这种“岁岁有差”的现象称为岁差（precession）。

    岁差现象的根源是地轴发生进动。物理学中，将转动物体的转动轴环绕另一个轴作圆锥形运动，称为进动。玩具陀螺的旋转就是生动的实例。地轴的进动是太阳和月球对地球非理想球体（赤道部分稍隆起）的摄引有关。其结果引起地轴绕黄轴（地球轨道面法线）作圆锥形运动（图1-18）。

    在天球上，反映为北天极（地轴指向）以黄极（黄轴指向）为中心，以23°26′为半径的旋转，每年移动50.2786″，最近的一次历时约25000年旋转一圈（岁差周期）。所以不同历史时期的北极星并非固定不变，一万多年后的北极星将由织女星（天琴座α）来担任（图1-19）。

    地轴进动也必然影响到赤道面的变动，使天赤道与黄道的交点（春分点）在黄道上也以每年50.2786″速度向西移动（交点退行）。因此，以春分点为参考点度量的回归年（365.2422平太阳日），比恒星年（365.2564平太阳日）要少0.0142日，即短20min26.9s。
　　本文标题：地球在太阳系中的运动-宇宙中的行星地球(3)
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