地軸運動的原因是什麼

2021-03-04 02:55:23 字數 1552 閱讀 6234

1樓:一腳澳門

地軸進動或歲差的成因地軸進動的原理與陀螺的進動類似。它的發生同地球形狀、黃赤交角和地球自轉有關。地球具有橢球體的形狀,即兩極稍扁,赤道略鼓月球和太陽對在赤道面鼓的部分施加引力,同時地球又在自轉,這樣便產生了歲差。

假如把地球分為三部分,中間的圓球部分質量中心在地球中心o,而c1和c2是赤道上多餘物質的質量中心,為了討論簡化,假定月球位於黃道上,顯然,月球對較近部分c1的吸引力p1比對較遠部分c2的吸引力p2要大些,p1將產生乙個以o為中心的力矩m1,它使地軸和黃軸相重合;p2也產生乙個力矩m2,它使地軸倒向黃道面。但是因為p1大於p2,並且oc1=oc2,所以m1大於m2,如果地球沒有自轉運動,則這個合力矩就使地軸和黃軸重合,然而,地球是具有自轉運動的,那麼,這個合力矩就使地軸朝著垂直於合力矩的方向移動,如圖,地軸產生順時針的移動。這種現象可以從乙個側身旋轉的陀螺觀察到,它在地心引力的作用下產生合力矩,使其軸線圍繞著垂直於地面的直線畫出乙個圓錐體的表面,地軸的這種運動,稱為地軸的進動。

不僅月球對地球的作用力矩使地軸發生進動,同樣,太陽對地球的作用力矩也會使地軸發生進動。但是,因為月球離地球比太陽離地球近得多,所以在地軸進動上,月球的引力作用要比太陽大得多。理論上,其他行星也都應對地球有作用力矩,但是,因為它們離地球較遠,質量又較小,以致使它們的作用力矩在實際上對地軸的進動不起任何作用。

因此,可以得出結論:地軸的進動首先是月球,其次是太陽對地球赤道隆起部分產生的力矩造成的,沒有地球的自轉運動,地軸進動也是不可能發生的。因此,地軸進動又是地球自轉的證據之一。

地軸進動的週期地軸的延長線指向天極,由於地軸的進動,天極和天赤道在恆星間的位置不停地發生改變,天赤道與黃道的交點──二分點將不停地按順時針方向沿著黃道向西移動,中心是黃北極,天北極以23°26′為半徑按順時針方向圍繞黃北極轉動。假定黃道在恆星間的位置不改變,當天北極在p1的位置時,天赤道和黃道交於g1和w1兩點,g1有標出;當它在p2位置時,相交於g2和w2兩點,g2也已標出。就是說,由於天北極的移動,春分點從g1移到g2,秋分點從w1移到w2,弧g1g2的數值為50″.

42,稱為日月歲差。行星的引力作用對地軸進動不起任何作用,但是,它們對地球的公轉運動有攝動的影響,使地球軌道平面即黃道面的位置有所改變,這也會使春分點的位置發生移動,這叫行星歲差,它的數值僅有0″.13,而且移動方向是向東的。

在日月歲差50″.42中減去行星歲差0″.13剩下的50″.

29是春分點每年向西移動的數值,稱為周年總歲差。春分點和秋分點每年沿黃道西移50″.29,大約71年多一點向西移動一度,或者需要經過約25 800年在黃道上移動一週,這個週期就是地軸進動的週期。

公元330年前後,晉朝虞喜發現歲差,測定冬至點每50年西移1°,它的發現雖然晚於希臘天文學家喜帕恰斯於西元前125年的發現,但卻比他估計春分點每100年西移1°要精確。隋朝劉焯確定歲差為75年西移1°,更接近於實際數值,而當時西方仍有用喜帕恰斯的數值。上面的討論是假定月球在黃道平面上的簡化情況,事實上,月球在白道上執行,黃白交角平均為5°9′,也就是說,月球經常位於黃道的上面或者下面,這就使得歲差現象變得複雜,由於這個原因,天北極在繞著黃北極轉動時,不斷在其平均位置的上下做週期性的微小擺動,振幅約9″,這種微小擺動叫章動,週期2023年。

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