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第六节 地球自转 一、地球自转及其证明 二、地球自转的规律性 三、地球自转的后果 地球运动的认识过程 地心说的产生 生活在地球上的人们，无法直接感觉地球的运动。然而，人们却能直接观察到日月星辰绕地球旋转的现象。因此，就很容易误认为地球位居宇宙中心静止不动，于是地心说应运而生——由柏拉图(公元前427—公元前347年)提出，→ 他的门生欧多克斯和亚里士多德极力倡导 → 托勒密(90-168年)在2世纪中叶加以系统化 → 便形成一个完整的地心体系。在政教合一的欧洲，这一理论将近统治了1500年。 日心说的提出 波兰天文学家哥白尼(1473-1543年)，总结分析了前人学说及其观测资料，在1505年提出日心说的理论，并用了大半生时间去验证修改和补充日心说说的理论。→ 在他的弟子雷提卡斯的协助下，于其临终前（1543年）公开发表了日心说巨著——《天体运行论》。哥白尼在他的著作中明确指出：地球是运动的，它只是一颗既有自转运动而又环绕太阳作公转运动的普通行星。 一、地球自转的证明 ? 天球的周日运动是有目共睹的，地心说认为这是真运动，而日心说则认为这是视运动——地球自转运动在天球上的反映。到底真是“天旋” 还是真的“地转”？哥白尼在他的《天体运行论》中未能提出地球自转的直接证据。在其逝世后的300多年中，无数学者前赴后继地为地球自转寻找证据。其中最有说服力、最直观的证据，是傅科摆的偏转。 1851年，法国物理学家傅科在巴黎保泰安教堂，用一个特殊的单摆让在场的观众亲眼看到地球在自转，从而巧妙地证明了地球的自转现象。后人为了纪念他，把这种特殊的单摆叫做“傅科摆”。 傅科摆的特殊结构，都是为了使摆动平面不受地球自转牵连，以及尽可能延长摆动维持时间而设定的： A、傅科摆须有一个密度大的有足够重量的金属摆锤（傅科当年用了一个28kg金属锤），以增大惯性并可储备足够的摆动机械能（为什么？）； B、傅科摆还须有一个尽可能长的摆臂（傅科当年用了一根67m长的钢丝悬挂摆锤），使摆周期延长——降低摆锤运动速度，以减小其在空气中运动的阻力； C、傅科摆结构的关键一环是钢丝末端的特殊悬挂装置——万向节，正是这个万向节使得摆动平面能够超然于地球自转。 法国物理学家傅科 一、证明： “傅科摆”  1、结构：单摆，长67米，锤27公斤。2、优点：周期长---长绳； 持续久----抗阻力强。 3、特点：摆参与地球自转，摆动平面不变。 傅科摆实验 这样有了一个能摆脱地球自转牵连，并能长时间作惯性摆动的傅科摆，人们就可以耐心地观察地球极为缓慢的自转现象。 D、当傅科摆起摆若干时间后，在北半球人们会发现摆动平面发生顺时针方向偏转(图2.24)，而在南半球摆动平面则发生逆时针方向偏转。 E、傅科摆的偏转现象的解释：假设当傅科摆起摆时，摆动平面与南北方向(或东西方向)重合。经过若干时间后，由于地球的自转，导致该地的南北方向线(或东西方向线)发生偏转，但因摆锤运动的惯性和摆动平面不受地球自转的牵连，故南北方向线(或东西方向线)相对摆面发生了偏离。 推算地球自转 对于一般纬度而言：　　因为：Δη=AA′/OA，Δθ= AA′/PA，黑体为圆弧　　所以：Δθ/Δη = OA/PA=sinψ　　　　　Δθ=Δηsinψ,　　　　　Δθ/Δt=Δη/Δt sinψ　　　　　当Δt→0时　　　　　dθ/dt=dη/dt sinψ　　　　　ω=ω0 sinψ,ω0=15°/h 　　 ω=15°/h sinψ ω为任意纬度佛科摆偏转角速度，ψ为当地地理纬度　　 北京为：ω=15°/h sin40o=9.64°/h 一、地球自转及证明 二、地球自转的规律性 一）地轴和极移 二）地轴进动 三）地球自转周期 四）真太阳日和平太阳日 一）地轴和极移 （1、定义：地极在地表的移动  2、原因：地内物质分布不均  3、周期：自由摆动周期：14个月； 受迫摆动周期：1年  4、范围：0.5“ 相当于15米范围  5、后果：地理坐标的微小改变。 二）进动： 1、定义 2、原因 3、进动表现 4、进动后果 5、极移与进动比较： 二）地轴进动 1、定义：地轴绕黄极自东向西作缓慢的周期性的圆周运动。 （南北天极在天球上的移动，反映了地轴在宇宙空间的运动，叫地轴进动。50.29″/年） 2、地轴进动的原因： （1）、地球形状：地球赤道部分隆起，日月引力。　 （2）、黄赤交角的存在，附加引力产生使地轴进动的合力矩。 （3）、地球自转。 圖1.5　恆星年示意圖 地球自转的规律性 地轴和极移 5、极移与进动比较： 二、地球自转的规律性 一）地轴和极移