23小时56分4秒是地球的真正的自转周期,称为
<“恒星日”>
经过23小时56分4秒后,地球虽然转了一周,但由于地球的公转,公转的一个小角度抵消了部分自转的效果,所以地球还要再转一点,才能再次对准太阳,这时用了24小时,称为“太阳日”
也就是说24小时“太阳日”是地球上同一地点再次对准太阳的时间,比地球自转时间“恒星日”要长
或23小时56分47秒
地球
公转周期1年,准确说是365。25天
自转周期1天,
密度5.515克/立方厘米
月球
公转自转都是一个月,也就是27天7小时43分钟
地球绕自转轴自西向东的转动。地球自转是地球的一种重要运动形式,自转的平均角速度为
7.292×10-5弧度/秒,在地球赤道上的自转线速度为
465米/秒。一般而言,地球的自转是均匀的。但精密的天文观测表明,地球自转存在着3种不同的变化。
自转速度的变化
20世纪初以后,天文学的一项重要发现是,确认地球自转速度是不均匀的。人们已经发现的地球自转速度有以下3种变化:①
长期减慢。这种变化使日的长度在一个世纪内大约增长1~2毫秒,使以地球自转周期为基准所计量的时间,2000
年来累计慢了2个多小时。引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。科学家发现在37000年以前的泥盆纪中期地球上大约一年400天左右。②周期性变化。20世纪50年代从天文测时的分析发现,地球自转速度有季节性的周期变化,春天变慢,秋天变快,此外还有半年周期的变化。周年变化的振幅约为20~25毫秒,主要是由风的季节性变化引起的。③不规则变化。地球自转还存在着时快时慢的不规则变化。其原因尚待进一步分析研究。
地球自转轴对于地球本体的运动
地球自转轴在地球本体上的位置是经常在变动的,这种变动称为地极移动,简称极移。1765年L.欧拉证明,如果没有外力的作用,刚体地球的自转轴将围绕形状轴作自由摆动
,
周期为
305
恒星日
。1888年人们才从纬度变化的观测中证实了极移的存在。1891年美国的S.C.张德勒进一步指出,极移包括两种主要周期成分:一种是周期约14个月的自由摆动,又称张德勒摆动;另一种是周期为12个月的受迫摆动。
实际观测到的张德勒摆动就是欧拉所预言的自由摆动。但因地球不是一个绝对刚体,所以张德勒摆动的周期比欧拉所预言的周期约长40%。张德勒摆动的振幅大约在0.06″~0.25″之间缓慢变化
,其周期的变化范围约为410~440天。极移的另一种主要成分是周年受迫摆动,其振幅约为0.09″,相对来说比较稳定,主要由于大气和两极冰雪的季节性变化所引起。
将极移中的周期成分除去以后,可以得到长期极移。长期极移的平均速度约为0.003″/年,方向大致在西经70°左右。
地球自转轴在空间的运动
地球的极半径约比赤道半径短1/300,同时地球自转的赤道面、地球绕太阳公转的黄道面和月球绕地球公转的白道面,
这三者并不在
一个平面内。由于这些因素,在月球、太阳和行星的引力作用下,使地球自转轴在空间产生了复杂的运动。这种运动通常称为岁差和章动。岁差运动表现为地球自转轴围绕黄道轴旋转,在空间描绘出一个圆锥面,绕行一周约需
2.6万年。章动是叠加在岁差运动上的许多复杂的周期运动。
一个恒星年是365天5时48分46秒,但天和恒星年无关,天关联的是太阳日,即太阳两次经过中天的时间,此时地球自转360度59分,以恒星为参照的话会精确到360度,因为恒星距离远参照无影响的结果,因此恒星日是自转一周,太阳日即平常所说的天,地球自转比一周多点。
地球自转一周是23小时56分4秒,但是由于同时也要公转,所以一昼夜是24小时,即还需要多转3分56秒的时间才是一昼夜。