自轉

自轉

自轉是指物件自行旋轉的運動,物件會沿著一條穿越身件本身的軸進行旋轉,這條軸被稱為"自轉軸"。一般而言,自轉軸都會穿越天體的質心。凡衛星行星、恆星、星系繞著自己的軸心轉動﹐地球自轉是地球沿一根地心的軸(自轉軸,也叫地軸)做圓周運動。謂之自轉

  • 中文名稱
    自轉
  • 外文名稱
    Rotation
  • 讀音
    zì zhuàn
  • 日文
    自転
  • 解釋
    天體繞自身的中心軸轉動

簡介

漢語拼音:zì zhuàn

詞語解釋:

一、

自行轉動。

二、

天文學名詞。凡衛星行星恆星星系繞著自己的軸心轉動﹐謂之自轉。地球自轉一周的時間是23小時56分4秒;月亮自轉一周的時間跟它繞地球公轉一周的時間相同﹐都是27天7小時43分11.5秒。

地球同太陽系其他八大行星一樣,在繞太陽公轉的同時。圍繞著一根假想的自轉軸在不停地轉動,這就是地球的自轉。

地球自轉

方向

地球自轉的方向是自西向東轉,左向右轉。從北極點上空看呈逆時針旋轉,從南極點上空看呈順時針旋轉。

速度

地球自轉的角速度大約是每小時15度;而表面每點的線速度隨緯度而變化,是赤道的線速度乘以緯度的餘弦。因此赤道的線速度是最大的,兩極的線速度最小。

影響地球自轉速度的因素

自轉自轉

地球自轉速度主要受三個因素影響,整體使其趨慢。

長期變化

日月對海洋的引潮力使地球自轉速度變慢,令地球一日的長度每100年增加1.6毫秒,導致一年的日數減少,有證據表明泥盆紀中期的一年有400日。

季節變化

有周年變化和半年變化。周年變化是風的季節變化引起的,其振幅為20-25毫秒;半年變化是由日月引潮力對大氣的潮汐作用引起,其振幅約為9毫秒。

不規則變化

地外和地內的物質或能量交換,如隕體對地球的撞擊等,時而使地球加速時而使地球變慢。

周期

地球自轉的周期是一個行星日,目前其值為23時56分4秒。但是近年來地球自轉周期在緩慢增加(即轉速緩慢減小),導致需要對全球計時器進行調整,例如2005年12月31日全球鍾表統一加一秒。這樣的調整稱為閏秒。

規律性

極移

地軸在地面上的運動,叫做極移。

極移的原因主要有兩種,一種是地軸對于慣性軸偏離的結果,周期大約為14個月。另一種是大氣季節性運行導致,其周期為一年。還有其他一些次要的原因,極移的振幅一般不超過15米。

極移的結果使地球上的緯度和經度發生變化。

進動

天極在天球上的位置的變化稱為進動。

規律性

地軸的進動是一種圓錐形的運動,其規律性如下:

圓錐軸線垂直于地球公轉軌道平面,指向黃道兩極。

圓錐的半徑是黃赤交角。

運動的方向是自東向西,即同地球自轉的方向相反。

運動的速度是每年50秒點29,周期是25800年。

表現

表現為天極的周期性運動。

造成北極星的變遷。

地球赤道面和天赤道發生系統性的變化。

二分二至點每年在黃道上以50秒點29的速度西移。(歲差)

使回歸年小于恆星

原因

第一,地球形狀

因為地球是一個明顯的扁球體,所以隆起的部位所受的附加引力總是稍大于另一側。二者之間的差值,總是存在于接近日月的一側。

第二,黃赤交角

由于黃赤交角的存在,使得日月經常在赤道面以外對赤道隆起施加引力。這樣上述引力差就成為一個力矩,使得地軸趨近黃軸,天極趨近黃極。

第三,地球自轉

因為上述的引力差,給地球的自轉的角動量增加了一個增量,使得地球的自轉方向發生偏轉。這就是地軸的進動,也就是歲差。

結果

天體的周日運動

不同緯度的周日運動

水準運動的左右偏轉

因為地球表面並不是在做勻速直線運動,所以會有慣性問題。在北半球往右偏,在南半球往左偏。這種使水準運動發生偏轉的力,叫做地轉偏向力,是一種科氏力。

月球自轉

簡介

月球月球

月球公轉時在離心力的作用下重心外偏,但在地球的引力作用下重心又向內偏。月球就在我兩種力的作用下完成繞自己的軸心自轉的。月球實際上是繞自己的軸相對地球旋轉。因此無論是用地球作參照物還是用恆星作參照物,月球都是相對地球自轉的。

月球的自轉,傳統的解釋是月球是通過公轉完成自轉的。這樣給人們造成了一種誤會,就是很有名氣的學者也誤以為月球“相對地心不轉”,也就是誤以為月球是繞地軸完成“自轉”的。

原理

先找一張較大的白紙並在上面畫一平分十二等分(標有刻度)的大圓圈表示月球軌道,軌道中心用紅筆標出一紅點(圓心),然後找一個較大的象棋並在棋頂上用紅筆沿圓心畫一直線(直徑),並在象棋柱面上用紅筆畫一紅點(表示月球的朝向地球的一面的中心點),放到紙面上的月球軌道上的任一刻度上。

實驗開始,先將棋頂上的直線兩端指向南北(或東西)兩個方向,使象棋柱面上的紅點與軌道圓心、象棋圓心置在一直線上。然後在保持棋頂直線始終指向南北(或東西)方向的前提下把象棋在軌道上逆時針平移到下一刻度上。這時我們會發現棋柱上的紅點與軌道圓心、棋頂圓心不在同一直線上了,也就是在“公轉”時重心偏離了。我們把象棋繞圓心逆時針旋轉一個角色,使其柱面上的紅點重新與軌道圓心、棋頂圓心成一直線。然後又保持棋頂上的直線的這一指向逆時針平移到第二個刻度上,以此類推。我們發現,象棋每移到下一刻度都出現柱面紅點偏離軌道圓心(公轉成偏),經調整後重新回到三點一線狀態(自轉糾偏)。

上述實驗表明,兩天體在繞中心旋轉時,它們的公轉都引起重心偏離現象,而這種現象是通過自轉來糾正的。至于自轉的動力,應該說就是重力(對月球而言,也就是地球的吸引力,潮汐作用也可認為是一種重力作用),這可能是因為天體內部物質的空間分布不均勻引起。

這裏必須強調,解開月球自轉的奧秘並不是從天文知識中得到啓發而產生,恰恰相反,這是從“機械設計”原理中的平面構件的活動度的計算方法中得到啓發而想到的。

方式

月球是繞自己的軸心完成自轉的。

1、地球和月球都是繞各自的軸心旋轉的天體,此時月球的活動度大于零,月球能繞自己的軸心旋轉。

2、假定在“地球”是套上一個能相對地心旋轉的套筒,再用一根長桿把月球與套筒聯焊在一起。此時月球的活動度等于零,但能隨套筒的轉動繞地球公轉(也就是人們認為的相對恆星的自轉)。

3、假定用長桿把月球與地球直接聯焊在一起。此時月球繞自己的軸心轉動的活動度等于零,不能繞自軸自轉,也不能相對地球公轉,隻能隨地球定位“公轉”。

月球繞地軸旋轉的情況雖不同,但都不能自轉,看起來都是一面朝地球。從邏輯學的角度來考慮,把這種“旋轉”說成月球在空間自轉是不正確的。這兩種情況下月球無論是相對地球還是相對恆星都不自轉。對于相對旋轉的兩天體而言,它們彼此都是繞各自的軸心旋轉的,是公平的。並沒有一個繞另一個的軸心(公轉)來實現自轉之說。

所以,隻能用第1種情況來說明月球是繞自己的軸心旋轉的。無論是相對地球,還是相對太陽,月亮都在繞自己的軸心施轉。隻因它的公轉偏心與自轉糾偏相抵消,導致不易被人們所察覺。

周期

月球自轉周期

月球在繞地球公轉的同時進行自轉,周期27.32166日,正好是一個恆星月,所以看不見月球背面。這種現象稱“同步自轉”,幾乎是衛星世界的普遍規律。一般認為是行星衛星長期潮汐作用的結果。天平動是一個很奇妙的現象,它使得我們得以看到59%的月面。

主要有以下原因:

1、在橢圓軌道的不同部分,自轉速度與公轉角速度不匹配。

2、白道與赤道的交角。

太陽自轉

地球自轉不能以雲層或海洋為依據,太陽自轉也不能看表面,但人們無法知道其內部情況,所以無法知道太陽自轉資料。人們隻看到太陽是流體星球,流動的整體方向相同,速度不同。

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