自转

自转是指物件自行旋转的运动,物件会沿著一条穿越身件本身的轴进行旋转,这条轴被称为“自转轴”。一般而言,自转轴都会穿越天体的质心。凡卫星、行星、恒星、星系绕着自己的轴心转动﹐地球自转是地球沿一根地心的轴(自转轴,也叫地轴)做圆周运动。谓之自转

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自转 - 简介

汉语拼音:zì zhuàn
词语解释:
一、
自行转动。  

二、
天文学名词。凡卫星行星恒星星系绕着自己的轴心转动﹐谓之自转。地球自转一周的时间是23小时56分4秒;月亮自转一周的时间跟它绕地球公转一周的时间相同﹐都是27天7小时43分11.5秒。

地球同太阳系其他八大行星一样,在绕太阳公转的同时。围绕着一根假想的自转轴在不停地转动,这就是地球的自转。

自转 - 地球自转

方向

地球自转的方向是自西向东转,左向右转。从北极点上空看呈逆时针旋转,从南极点上空看呈顺时针旋转。

速度

地球自转的角速度大约是每小时15度;而表面每点的线速度随纬度而变化,是赤道的线速度乘以纬度的余弦。因此赤道的线速度是最大的,两极的线速度最小。

影响地球自转速度的因素

自转自转

地球自转速度主要受三个因素影响,总体使其趋慢。

长期变化
日月对海洋的引潮力使地球自转速度变慢,令地球一日的长度每100年增加1.6毫秒,导致一年的日数减少,有证据表明泥盆纪中期的一年有400日。

季节变化
有周年变化和半年变化。周年变化是风的季节变化引起的,其振幅为20-25毫秒;半年变化是由日月引潮力对大气的潮汐作用引起,其振幅约为9毫秒。

不规则变化
地外和地内的物质或能量交换,如陨体对地球的撞击等,时而使地球加速时而使地球变慢。

周期

地球自转的周期是一个行星日,目前其值为23时56分4秒。但是近年来地球自转周期在缓慢增加(即转速缓慢减小),导致需要对全球计时器进行调整,例如2005年12月31日全球钟表统一加一秒。这样的调整称为闰秒。

规律性

极移
地轴在地面上的运动,叫做极移。

极移的原因主要有两种,一种是地轴对于惯性轴偏离的结果,周期大约为14个月。另一种是大气季节性运行导致,其周期为一年。还有其他一些次要的原因,极移的振幅一般不超过15米。

极移的结果使地球上的纬度和经度发生变化。

进动
天极在天球上的位置的变化称为进动。

规律性
地轴的进动是一种圆锥形的运动,其规律性如下:
圆锥轴线垂直于地球公转轨道平面,指向黄道两极。
圆锥的半径是黄赤交角。
运动的方向是自东向西,即同地球自转的方向相反。
运动的速度是每年50秒点29,周期是25800年。

表现
表现为天极的周期性运动。
造成北极星的变迁。
地球赤道面和天赤道发生系统性的变化。
二分二至点每年在黄道上以50秒点29的速度西移。(岁差)
使回归年小于恒星

原因
第一,地球形状
因为地球是一个明显的扁球体,所以隆起的部位所受的附加引力总是稍大于另一侧。二者之间的差值,总是存在于接近日月的一侧。

第二,黄赤交角
由于黄赤交角的存在,使得日月经常在赤道面以外对赤道隆起施加引力。这样上述引力差就成为一个力矩,使得地轴趋近黄轴,天极趋近黄极。

第三,地球自转
因为上述的引力差,给地球的自转的角动量增加了一个增量,使得地球的自转方向发生偏转。这就是地轴的进动,也就是岁差。

结果

天体的周日运动

不同纬度的周日运动

水平运动的左右偏转
因为地球表面并不是在做匀速直线运动,所以会有惯性问题。在北半球往右偏,在南半球往左偏。这种使水平运动发生偏转的力,叫做地转偏向力,是一种科氏力。

自转 - 月球自转

简介

月球月球
月球公转时在离心力的作用下重心外偏,但在地球的引力作用下重心又向内偏。月球就在我两种力的作用下完成绕自己的轴心自转的。月球实际上是绕自己的轴相对地球旋转。因此无论是用地球作参照物还是用恒星作参照物,月球都是相对地球自转的。 
  
月球的自转,传统的解释是月球是通过公转完成自转的。这样给人们造成了一种误会,就是很有名气的学者也误以为月球“相对地心不转”,也就是误以为月球是绕地轴完成“自转”的。 

原理

  
先找一张较大的白纸并在上面画一平分十二等分(标有刻度)的大圆圈表示月球轨道,轨道中心用红笔标出一红点(圆心),然后找一个较大的象棋并在棋顶上用红笔沿圆心画一直线(直径),并在象棋柱面上用红笔画一红点(表示月球的朝向地球的一面的中心点),放到纸面上的月球轨道上的任一刻度上。 
  
实验开始,先将棋顶上的直线两端指向南北(或东西)两个方向,使象棋柱面上的红点与轨道圆心、象棋圆心置在一直线上。然后在保持棋顶直线始终指向南北(或东西)方向的前提下把象棋在轨道上逆时针平移到下一刻度上。这时我们会发现棋柱上的红点与轨道圆心、棋顶圆心不在同一直线上了,也就是在“公转”时重心偏离了。我们把象棋绕圆心逆时针旋转一个角色,使其柱面上的红点重新与轨道圆心、棋顶圆心成一直线。然后又保持棋顶上的直线的这一指向逆时针平移到第二个刻度上,以此类推。我们发现,象棋每移到下一刻度都出现柱面红点偏离轨道圆心(公转成偏),经调整后重新回到三点一线状态(自转纠偏)。 
  
上述实验表明,两天体在绕中心旋转时,它们的公转都引起重心偏离现象,而这种现象是通过自转来纠正的。至于自转的动力,应该说就是重力(对月球而言,也就是地球的吸引力,潮汐作用也可认为是一种重力作用),这可能是因为天体内部物质的空间分布不均匀引起。 
  
这里必须强调,解开月球自转的奥秘并不是从天文知识中得到启发而产生,恰恰相反,这是从“机械设计”原理中的平面构件的活动度的计算方法中得到启发而想到的。

方式

月球是绕自己的轴心完成自转的。 
  
1、地球和月球都是绕各自的轴心旋转的天体,此时月球的活动度大于零,月球能绕自己的轴心旋转。
  
2、假定在“地球”是套上一个能相对地心旋转的套筒,再用一根长杆把月球与套筒联焊在一起。此时月球的活动度等于零,但能随套筒的转动绕地球公转(也就是人们认为的相对恒星的自转)。 
  
3、假定用长杆把月球与地球直接联焊在一起。此时月球绕自己的轴心转动的活动度等于零,不能绕自轴自转,也不能相对地球公转,只能随地球定位“公转”。 
  
月球绕地轴旋转的情况虽不同,但都不能自转,看起来都是一面朝地球。从逻辑学的角度来考虑,把这种“旋转”说成月球在空间自转是不正确的。这两种情况下月球无论是相对地球还是相对恒星都不自转。对于相对旋转的两天体而言,它们彼此都是绕各自的轴心旋转的,是公平的。并没有一个绕另一个的轴心(公转)来实现自转之说。 
  
所以,只能用第1种情况来说明月球是绕自己的轴心旋转的。无论是相对地球,还是相对太阳,月亮都在绕自己的轴心施转。只因它的公转偏心与自转纠偏相抵消,导致不易被人们所察觉。 
  

周期

月球自转周期
月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个恒星月,所以看不见月球背面。这种现象称“同步自转”,几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。

主要有以下原因:
1、在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配。
2、白道与赤道的交角。



自转 - 太阳自转

      地球自转不能以云层或海洋为依据,太阳自转也不能看表面,但人们无法知道其内部情况,所以无法知道太阳自转数据。人们只看到太阳是流体星球,流动的总体方向相同,速度不同。

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