地球自转

地球绕地轴的转动。地轴是通过地心和地球的南极与北极的假想轴，它与地球的赤道面相垂直。地球自转的方向是自西向东的。因此，人们在地球上看到太阳东升西落，这是相对运动的结果。观察者从天北极俯看地球的自转，是逆时针方向；从天南极俯看地球自转，则是顺时针方向。按规定：从天北极去看，凡按逆时针方向自转的天体，都是自西向东的转动，称为顺向自转；凡是按顺时针方向自转的天体，都是自东向西转动，称为逆向自转。地球是顺向自转，金星和天王星是逆向自转。地球自转一周所需的时间为自转周期。为了确定地球自转一周，就需要在地球之外选一参考点，作为计量地球自转一周的开始和终止标记。如果所选参考点为某一恒星，这一恒星连续两次通过地球上某一确定子午线的时间间隔，称为一恒星日，其长度为23小时56分4秒。如果所选参考点为太阳，太阳中心连续两次通过同一子午线的时间间隔，称为一太阳日，其平均长度为24小时。可见一太阳日比一恒星日长3分56秒。其原因是：①地球在自转的同时还进行着公转；②参考点太阳与恒星离地球的远近不同。如果地球只自转不公转，它对任何参考点来说，自转周期都是相等的，但实际上地球在自转的同时还自西向东公转了一个角度。如图所示，地球在自转一周的同时，还在其公转的轨道上向东移动了约1°的角度，即从E移到E的位置。对遥远的参考点恒星来说，地球在公转轨道上的位置变化可以忽略不计，对恒星F的方向线都可以看作是平行线，即地球上的A点两次通过恒星F，转动了360°，完成一个恒星日。但对参考点太阳S来说，距离近多了，地球在公转轨道上的位置变化不能忽略，即地球在自转一周到达A点时还必须再转动1°到A点才能对准太阳中心，完成一个太阳日。所以太阳日比恒星日长。因为地球绕太阳公转约360°为一年，一天公转的角度约为1°，故太阳日比恒星日多转的角度约为1°。所以恒星日才是地球真正自转一周的时间间隔，而太阳日是地球自转了一圈多1°的时间间隔。可是为了对人们生活方便起见，常用太阳日而不用恒星日。地球表面上每一个质点绕地轴转动的速度叫地球的自转速度。每一个质点在单位时间内绕地轴所转过的距离称为线速度，线速度与转动半径有关，半径越长线速度越大，所以赤道上线速度最大，而极点线速度为零。赤道上的自转线速度为：Vo=2πR／24小时=1670公里／小时=464米／秒。式中R为赤道半径。地球表面上任一点的自转线速度与所在地纬度的余弦成正比，即在纬度φ处的自转线速度Vφ=VoCOSφ。式中Vo为赤道上的自转线速度。依上式可求出任何纬度上的自转线速度，纬度30°处的线速度为402米／秒，60°处为233米／秒，两极为零。地球上每一个质点在单位时间内绕地轴转过的角度为角速度。角速度与转动半径长短无关，除两极外全球各地自转角速度都相等，大约一天(24小时)自转360°，每小时15°，每分钟15′，每秒钟15″，两极角速度为零。地球按一定方向、周期和速度不停地自转着，使地球上的各种自然现象和人类活动无不受其影响。地球自转运动直接或间接地制约着各自然地理要素的空间分布和时间变化，对地理环境的形成具有重要意义。

太阳和恒星日示意图