地球公轉相對論,廣義相對論是怎麼樣解釋地球繞太陽公轉的

2022-07-23 14:25:14 字數 6129 閱讀 4781

1樓:

其實您所問的,正是古人對太陽運轉的觀念。

古人不知地球繞太陽公轉,因此古代文明皆以地球靜止不動、天體眾星都繞地球執行。在這種觀點之下,對於位於地球北半球(人類古文明幾乎都位在北半球)的觀察者會發現,太陽每天繞行地球的軌跡,是從東方地面公升起,以朝南方傾斜一定程度的軌劃過天頂,然後再至西方地面落下。如下圖所示︰

以上這是針對「一天」的執行,上圖的紅線即所謂的「黃道」,即地球所見的太陽在天空執行的軌道。

至於以一年的情況來講,則這條黃道將會一天天不斷地移動。在春分之後,黃道將朝逐漸朝北方「平移」,即上圖的紅線將向右方移動,所以黃道畫過天空的長度變長了,也代表白天時間愈來愈多;一直到了夏至當日,黃道最偏北,白天最長。而在夏至之後,黃道又開始朝南方回移(上圖的紅線再向左方回移),經過秋分之後,繼續向南方移動。

直到冬至,是黃道最偏南方的時候(所以紅線在天空的長度最短),也代表白天時間最短。此後黃道將重新再朝北移動,如此周而復始,圖上的紅線(黃道)會在一年之內不斷左右來往平移。

所以古代的天球儀的設計,若要對太陽執行加以模擬,便會設計出這種可以同時表現出傾斜的黃道(每天的太陽的執行)、以及可以南北平移的黃道(每年太陽公升降劃過天空的位置改變)。

2樓:張蕙燁

請注意,所謂的地球是圓周運動是不準確的,因為地球在繞太陽公轉的同時,整個太陽系也在繞銀河系中心做圓周旋轉,所以實際上地球在做的是橢圓形的螺旋運動軌跡因此太陽相對地球為參照物做的是直線運動

廣義相對論是怎麼樣解釋地球繞太陽公轉的

3樓:陽光語言矯正學校

廣義相對主化對地球繞太陽公轉的解釋:地球在太陽造成的彎曲時空中做勻速直線運動。

廣義相對論的兩個基本原理:

等效原理:分為弱等效原理和強等效原理,弱等效原理認為慣性力場與引力場的動力學效應是區域性不可分辨的。強等效原理認為,則將「動力學效應」提公升到「任何物理效應」。

要強調,等效原理僅對區域性慣性系成立,對非區域性慣性系等效原理不一定成立。

廣義相對性原理:物理定律的形式在一切參考系都是不變的。該定理是狹義相對性原理的推廣。

在狹義相對論中,如果我們嘗試去定義慣性系,會出現死迴圈:一般地,不受外力的物體,在其保持靜止或勻速直線運動狀態不變的座標系是慣性系;但如何判定物體不受外力?回答只能是,當物體保持靜止或勻速直線運動狀態不變時,物體不受外力。

很明顯,邏輯出現了難以消除的死迴圈。這說明對於慣性系,人們無法給出嚴格定義,這不能不說是狹義相對論的嚴重缺憾。為了解決這個問題,愛因斯坦直接將慣性系的概念從相對論中剔除,用「任何參考系」代替了原來狹義相對性原理中「慣性系」。

根據愛因斯坦的相對論,地球圍繞太陽運動會輻射引力波,因此地球的公轉半徑會減小。

4樓:

減小的速率非常小,與公轉速率完全不在乙個數量級上,但是由於這個現象的存在,所有太陽系的行星最終都會慢慢落到太陽上,但是這會是在幾萬億年之後的事情了,而太陽壽命還有30億年....

地球自轉與公轉

5樓:匿名使用者

1.對啊,就是看著地球在你腳下轉的。只不過自己的速度和地球速度很難區分。如果說你的眼睛關於地心靜止,而且有極高的解析度,則可以分析出極小的相對速度。

2. 對於公轉問題,我們的質量對於地球可以忽略不計(地球的質量 = 5.974 × 10^24 公斤,查了24個數量級。

)公轉加速度不守恆,而且影響因素較多。如果按純理論,理想環境,萬有引力=f=gm1m2/r^2,(太陽的質量 = 1.988 × 10^30 公斤,g約等於6.

672 × 10^(-11) n m² kg^(-2),r(max)約=1.521×10^8km, r(min)約=1.471×10^8km,積分一下就行了。

不好意思我不會打積分符號。)so,變力f約=1.181× 10^61n.

所以相信加速度約=1.978× 10^36m/s^2.

說了這麼多廢話,看上去加速度超大,但是一來是向心加速度,二來我門與地球可理解為同乙個體,或者說我們的體積也忽略不計。所以我們與地球保持基本同樣的運動狀態。

終於寫完了。呵呵

6樓:匿名使用者

簡介地球,太陽系八大行星之一,按離太陽由近及遠的次序為第三顆。它有乙個天然衛星——月球,二者組成乙個天體系統——地月繫。地球大約有46億年的歷史。

一、自轉和公轉

2023年,哥白尼在《天體執行論》一書中首先完整地提出了地球自轉和公轉的概念。此後,大量的觀測和實驗都證明了地球自西向東自轉,同時圍繞太陽公轉。2023年,法國物理學家傅科在巴黎成功地進行了一次著名的實驗(傅科擺試驗),證明地球的自轉。

地球自轉週期約為23時56分4秒平太陽時,地球公轉的軌道是橢圓的。公轉軌道的半長徑為149597870公里,軌道的偏心率為0.0167,公轉週期為一恆星年,公轉平均速度為每秒29.

79公里,黃道與赤道交角(黃赤交角)為23°27′。地球自轉和公轉運動的結合產生了地球上的晝夜交替、四季變化和五帶(熱帶、南北溫帶和南北寒帶)的區分。地球白轉的速度是不均勻的,有長期變化、季節性變化和不規則變化。

同時,由於日、月、行星的引力作用以及大氣、海洋和地球內部物質的各種作用,使地球自轉軸在空間和地球本體內的方向都要產生變化,即歲差和章動、極移和黃赤交角變化。

二、形狀和大小

地球是球形這個概念的出現,可上溯到西元前

五、六世紀。當時,希臘的畢達哥拉斯學派的哲學家只是從球形最美的觀念出發產生這一概念的。亞里斯多德根據月食時月球上地影是乙個圓,第一次科學地論證了地球是個球體。

中國早在戰國時期,哲學家惠施已提出地球是球形的看法。

西元前三世紀,古希臘的地理學家埃拉託斯特尼成功地用三角測量法測量了亞斯文和亞歷山卓城之間的子午線長。中國唐朝時期,在一行的指導下,由南宮說率領的測量隊在河南省黃河南北的平原地帶進行了最早的弧度測量,算出了北極的地平高度差一度,相當於南北地面距離相差約351裡80步(唐朝的長度單位5尺=1步,300步=1裡),從而可算出地球的半徑。這項工作比阿拉伯人的類似工作約早100年。

在現代,除用大地測量方法外;還可用重力測量確定地球的均衡形狀。人造地球衛星上天後,地球動力學測地方法得到很大發展。各種方法的聯合使用,使得地球形狀和大小的測定精度大大提高。

2023年國際天文學聯合會天文常數系統中,地球赤道半徑α為6378140公尺,地球扁率因子1/f為298.257。地球不是正球體,而是扁球體,或者說,更象個梨狀的旋轉體。

人造地球衛星的觀測結果表明、地球的赤道也是個橢圓,據此可認為地球是個三軸橢球體。地球自轉產主的慣性離心力使得球形的地球由兩極向赤道逐漸膨脹,成為目前的略扁的旋轉橢球體形狀,極半徑比赤道半徑約短21公里。地球內部物質分布的不均勻性,進一步造成地球表面形狀的不規則性。

在大地測量學中,所謂的地球形狀是指大地水準面的形狀,在這個面上重力位各處相同,是個等位面。日、月對地球的引力作用使地球上的海洋、大氣產生潮汐現象,也使固體地球(在某種程度上是個彈性體)發生彈性形變,這就是所謂「固體潮」。

三、質量和重力加速度

地球的質量為5.976×l027克,這是根據萬有引力定律測定的。地球質量的確定提供了測定其他天體質量的依據。

從地球的質量可得出地球的平均密度為5.52克/釐公尺3。地球上任何質點都受到地球引力和慣性離心力的作用,二者的合力就是重力。重力隨高度遞增而減小,也隨緯度而變化。

赤道上的重力加速度為978.伽(釐公尺/秒2),兩極處為983.2伽。

有些地方還會出現重力異常現象,這反映出地球內部物質分布的不均勻性。重力異常同地質構造和礦床有關。地球因受到日、月引潮力的作用,它的重力加速度也有微小的週期變化,最大的可達十分之幾毫伽。

四、構造

地球可以看作由一系列的同心層組成。地球內部,有核、幔、殼結構。地球外部,有水圈、大氣圈,還有磁層,形成了圍繞固態地球的外套。

磁層和大氣圈阻擋著來自空間的紫外線、x射線、高能粒子和眾多的流星對地面的直接轟擊。

地球表面十分之七以上為藍色的海洋所覆蓋,湖泊、江河只佔地球表面水域很少的部分。地球表面的液態水層,叫做水圈,從形成至今至少已有30億年。地球的表層由各種岩石和土壤組成,地面崎嶇不平,低窪部分被水淹沒成為海洋、湖泊;高出水面的陸地則有平原、高山。

地球固體表面總垂直起伏約為20公里,它是珠穆朗瑪峰頂(據中國登山隊測定,珠穆朗瑪峰海拔高度為8844.43公尺) 和最深的海洋深度(馬里亞納海溝深度約11公里)之間的高差,它超過大陸地殼平均厚度的一半。洋底象陸地一樣不平坦,也不平靜。

洋底岩石年齡要比陸地年輕得多。陸地上大多數岩石的年齡小於二十幾億年。陸地上到處可以找到沉積岩,說明在遠古時期這些地方可能是海洋。

地表雖有少量的環形山,但難以找到類似月球、火星和水星那樣多的環形山,這是因為地球表面受到外力(水和大氣)和內力(**和火山)的作用,不斷風化、侵蝕和瓦解的結果。

長期以來,人們認為地殼構造運動主要表現為地面的隆起和沉降,以垂直運動為主,水平運動是次要的。近十多年來,愈來愈多的科學家認為,地球上部不僅有垂直運動,而且還有更大的水平運動,海洋和大陸的相對位置在地質時期也是變化著的。2023年魏格納提出大陸漂移假說。

此後,有的地質學家認為,地球早先存在兩塊古大陸——南半球的岡瓦納古陸和北半球的勞亞古陸。但在很長時期裡許多科學家拒絕承認大陸漂移假說,因為當時人們很難相信有這麼大的力量把原先的大陸塊撕開,使各碎塊分別逐漸漂移到今天的位置。六十年代初,黑斯和迪茨提出了洋底擴張假說,認為全球大地構造是洋底不斷擴張的直接結果。

正是由於洋底擴張假說和板塊運動理論的發展,又使大陸漂移學說重新受到重視。

地球最上層約幾十公里厚的一圈是強度很大的岩石圈,其下幾百公里厚的一層是軟流層,強度較小,在長期的應力作用下這一層的物質具有可塑性。岩石圈漂浮在軟流圈上。在地球內部能量(原始熱量和發射性熱)釋放時,地內溫度和密度的不均勻分布,引起地幔物質的對流運動。

地幔對流物質沿著洋底的洋中脊的裂隙向兩側方向運動,不斷形成新的洋底。此外,老的洋底不斷向外擴張,當它們接近大陸邊緣時,在地幔對流向下拖曳力的作用下,插入大陸地殼下面,致使岩石圈發生一系列的構造運動。這種對流作用可使整個洋底在三億年左右更新一次。

岩石圈被一些活動構造帶所割裂,分成幾個不連續的單元,稱為大陸板塊。勒比雄把全球岩石圈分成六大板塊:歐亞板塊、美洲板塊、非洲板塊、太平洋板塊、澳洲板塊和南極板塊。

海底的擴張導致大陸板塊發生運動。板塊的相互擠壓造成了巨大的山系,自阿爾卑斯山經過土耳其和高加索,最後到喜馬拉雅山的山系正是屬於這種情況;也有的地方,兩個板塊的岩石同時下沉,造成洋底的深淵,此外,板塊的運動還造成了火山和**。關於板塊運動的理論,目前還在不斷發展之中,同時也存在許多有爭論的問題。

五、起源和演化

對地球起源和演化問題進行系統的科學研究始於十八世紀中葉,至今已經提出多種學說。現在流行的看法是:地球作為乙個行星,遠在46億年以前起源於原始太陽星雲。

它同其他行星一樣,經歷了吸積、碰撞這樣一些共同的物理演化過程。地球胎形成伊始,溫度較低,並無分層結構,只是由於隕石物質的轟擊,放射性衰變致熱和原始地球的重力收縮,才使地球溫度逐漸增加。隨著溫度的公升高,地球內部物質也就具有越來越大的可塑性,且有區域性熔融現象。

這時,在重力作用下物質分異開始,地球外部較重的物質逐漸下沉,地球內部較輕的物質逐漸上公升,一些重的元素(如液態鐵)沉到地球中心,形成乙個密度較大的地核(**波的觀測表明,地球外核是液態的)。物質的對流伴隨著大規模的化學分離,最後地球就逐漸形成現今的地殼、地幔和地核等層次。

在地球演化早期,原始大氣逃逸殆盡。伴隨著物質的重新組合和分化,原先在地球內部的各種氣體通過火山噴發等作用上公升到地表成為第二代大氣,後來,因綠色植物的光合作用,進一步發展成為現代大氣。另一方面,地球內部溫度公升高,使內部結晶水汽化。

隨著地表溫度逐漸下降,氣態水經過凝結、降雨落到地面形成水圈。約在

三、四十億年前,地球上開始出現單細胞生命,然後逐步進化為各種各樣的生物,直到人類這樣的高階生物,構成了乙個生物圈。

地球資料

軌道長半徑(天文距離單位) 1.000

軌道長半徑(百萬公里) 149.6

公轉的恆星週期(日) 365.26

公轉的會合週期(日) -

軌道偏心率 0.017

軌道傾角(度) 0.0

公升交點黃經(度) 0.0

近日點黃經(度) 102.3

平均軌道速度(公里) 29.79

赤道半徑(公里) 6378

扁率 0.0034

質量(地球質量=1) 1.000

密度(克/立方厘公尺) 5.52

赤道引力(地球=1) 1.00

逃逸速度(公里/秒) 11.2

自轉週期(日) 0.9973

黃赤交角(度) 23.44

反照率 0.30

最大亮度 -

衛星(已確認的) 1

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