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地轴旋转一圈的周期是25786年 全球时讯

2023-05-12 19:40:36  来源:太空生物学

作者:黄媂

行星除了绕日公转,还有本身的自转,以地球为例,所观察到的所有天文现象,都是由于地球的自转和公转引起的,由于地球自转所观察到的现象叫做“周日视运动”,地球自转看起来就像是整个天球都在转,天球的旋转中心在北天极,就是北极星附近,北天极实际上就是地球北极在天球上的投影,由于相对运动,所以看起来天空中所有的恒星都是围绕着这个北天极在旋转的。

由于公转所观察到的现象叫做“周年视运动”,最直接的影响就是一年四季的变化,具体现象就是黄道的发现,古人发现太阳在恒星天上的这个位置,每天都会出现一些细微的差距,大约就365天左右才会回到原来的位置,这就是一年。


(资料图片)

古人对“年”时间概念的定义:

第一种(恒星周期),就是通过太阳在恒星天上行走一圈的周期。

第二种(立竿见影),夏天正午的太阳升得最高,冬天正午的太阳相对比较低,高低就是仰角,正午12点抬头看太阳的角度就是仰角。

古人在地上竖直立一支竹竿,太阳越高,竹竿的影子越短,太阳越低,竹竿的影子就越长,古人就把正午时分竹竿影子最短的这一天,也就是太阳最高的一天,叫做“夏至”,就是夏天来了。影子最长的那一天,就叫做“冬至”。古人就是把连续两次太阳到达最高的时候或者最低的时候,这个周期也叫做“一年”,因为这个周期恰好也是365天左右

(恒星周期)与(立竿见影)存在时间差

第一种(恒星周期)定义的年,通过太阳在恒星天上的位置变化来定义的年,本质是地球的公转,地球这个地球每公转一点,在地球上所看到的太阳在恒星天上的投影,它的位置就会变化一点,地球不停地公转,看起来就像是太阳在恒星天上移动,当地球公转一圈的时候,这个周期叫做“一恒星年”,大概是365.25636天。

而第二种(立竿见影)定义的年,本质是地球在水平方向上绕日公转,因为运动是相对的,假设太阳围绕地球转一圈,这就是一个“回归年”,这个轨道叫做“黄道”,这个轨道所在的平面就是“黄道面”,倾斜的面叫做“赤道面”,通过太阳高度定义的年,实际上就是由于地球的自转轴不是正好垂直于“黄道面”的,而是有一个倾斜的角度(66︒33')的,所以地球的赤道面和黄道面,实际上是存在一个夹角的,这叫就是“黄赤交角”,角度是23︒27'。

正因为存在这个交角,才会存在四季的变化,这是四季形成的最根本的原因,当太阳直射北回归线,就意味着北半球接收到的太阳辐射就会更多,因为大气对于太阳辐射的折射和散射就会变少了,所以此时的北半球就是夏天。南半球就是冬天,恰好直射北回归线这一天,这就是北半球的夏至日,看到的太阳就最高。当太阳直射南回归线时,这就是冬至日,所以看到的太阳就最低。

通过这个立竿见影来制定的一年,也就是太阳连续两次直射北回归线或者是直射南回归线的这个周期,这种周期定义的一年叫做“一回归年”,大概是365.2422,相比“一恒星年”(365.25636天),恒星年和回归年每年相差了大概1224秒,就是回归年比恒星年短了20分钟24秒,这个现象在天文学上叫做“岁差”,一年差20分钟左右,不要小看这么微弱的差别,但是在很早之前,人们就已经发现这个岁差的存在了。

我国的古人也很早就发现了这个现象,并且我古人很聪明的,恒星年就叫做“年”,而回归年就叫做“岁”,最早就是通过立一根杆子叫做“圭表”,每年影子最长的时候“冬至日”对吧,到下一次的“冬至日”,叫做“一岁”,一岁严格来说就是经历了一回归年。

“圭表”

未解之谜·“恒星年”和“回归年”相差1224秒

根据上述“回归年”太阳围绕地球旋转,水平的面是“黄道面”,倾斜的面是“赤道面”黄道与赤道相交于两点,分别就是春分、秋分,所谓的“回归年”其实就是指太阳再次回到黄道上定点的时间,比如从春分点开始计算,到下一次春分为时间就是一个回归年。

同样是一圈的周期,为什么却短了1224秒?

唯一的原因就是这个春分点提前了,意思是太阳还没有围绕到一圈,就已经到了春分点了,因为春分点它向前移动了,这就是形成“岁差”的直接原因。

春分点为什么会向前移动呢?

其实不只是春分点,如把春分点定为0度,秋分点定为180度,这时所有的点都向前移了一点,所以古人把岁差叫做“分点岁差”,这个分点和太阳的运动刚好是相反的,把春分点和秋分点连成一条线,这条线它也是在轻微地转动的,这说明了地球的赤道面在旋转,或者说地球的赤道面的法线在旋转,也就是地轴在旋转。

红柱是地轴(地轴也会转动)

举例说明:

地球地轴的旋转就像一个陀螺一样。

地轴旋转的周期,也就是说地轴旋转一圈的周期是是25786年,这就是岁差的周期。地轴的转动在物理上叫做“进动”,所以造成岁差的根本原因就是因为这个地轴的进动。

“进动”与“章动”

进动

因为自转轴和对称轴它存在一个夹角,所以存在扭矩,如果地球是竖直转动的,它就不会这个出现进动现象,但是旋转轴稍稍的倾斜一点,地球整体就会出现进动现象。其实不仅是自转轴的进动,地球的公转轨道也存在进动,叫做“近日点进动”,地球环绕太阳旋转的椭圆轨道,会整体有一点点移动。

章动

地球相对于月球和太阳的位置有周期性的变化,地球所受到的来自月球和太阳的潮汐力作用,也会有相同周期的变化,使得地球自转轴的旋转会出现缓慢移动外,叠加上各种周期的幅度振动,一个小范围的波动叫做“章动”。

“进动”与“章动”会造成天极位置影响

进动、章动最直接的影响就是天极的变化,地球的自转轴在旋转,南北天极实际上也是在跟着出现位置变化,也就是说现在我们每年看到的北天极,它都不是去年的北天极了,而是每过 25786年才会又回到原来天极的原点。

从17世纪末开始,近代天文学得到了快速发展,附着科学水平与技术的提高,渐渐地解决了一些古人留下来的未解之谜。开普勒定律和万有引力定律出现之后,解决了测量地球的质量,以及如何测量天体之间的距离等一些难题,在未来还有很多有待用科学来解决的问题。

作者:黄媂·95后女·喜欢创作生物、化学、物理、地质和天文科学文章,欢迎关注互相学习。

#青云计划#@头条科学

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