我的朋友們有一個常識,地球24小時自轉一周,地球每年圍繞太陽做一次公開公轉。如果有人告訴你現在不是這樣,你肯定會認為這個人是個杠桿,
但事實是,這個人是對的,我完全贊同這個人!地球繞自己的軸自轉真的不是24小時,而是23小時56分4.09秒;
其實我們日歷上的年份不是地球繞太陽轉360度,而是只轉了359.986度,一圈不夠。為什么會這樣?今天,我們將了解地球在太空中的真實運動,
我們知道地球的運動包括兩個方面:繞軸旋轉和繞太陽公轉,
太陽、月亮、恒星背景從地球自轉中起起落落,也就是說這些肉眼可以看到的明顯現象,都是地球自轉造成的。
而地球的公轉給我們帶來的是四季的變化和夜晚星星背景的細微變化。
季節的變化很簡單,上圖是直射陽光和斜射陽光的區別。
當地球繞太陽自轉時,地球的北半球和南半球會有規律地面對或遠離太陽,這將帶來日照時長和強度的變化,從而帶來冬冷夏熱,
恒星背景的微妙變化是,當地球繞太陽公轉時,我們可以看到整個恒星背景在夜間每天從東向西偏移1左右,因為地球是從西向東繞太陽公轉的。
也就是說,今晚我們將看到天空中由星星組成的星座,與前一夜相比,它們將在天空中移動1左右。
所以地球繞太陽轉的時候,晚上可以看一整圈的恒星背景,這就是為什么夏天可以看到特定的夏天星座,冬天可以看到特定的冬天星座。
如果不是很懂,可以看看下圖。
你看,明星背景是固定的,當地球圍繞太陽旋轉時,我們每天晚上都會看到不同的恒星背景。現在明白了。
這些都是地球在太空中運動時最直觀的一些感受。
下面詳細說說地球自轉。為什么不是24小時?
為了理解,先拍照!
上圖是地球繞太陽公轉自轉時的樣子。地球上的字母N表示我們從北極往下看,
從上圖第一天地球的位置看,地球上的白點與紫線對齊,紅點指向太陽中心。
然后第二天,因為地球繞太陽運行了不到1圈,為了讓地球上的紅點與太陽中心對齊,地球必須以額外的角度旋轉,只需要3分56秒,加起來只有24小時。
第三天也是,為了讓紅點與太陽中心保持一致,必須額外轉動一個角度24小時,
現在讓我們看看地球上的白斑。實際上,從起始位置轉彎再回到起始位置需要23小時56分4.09秒。地球自轉一次就是這種情況。
因此,地球的一轉不是我們的24小時。我們每天地球自轉增加3分56秒,
那為什么一定要規定一天24小時呢?是不是要加3分56秒?
這意味著地球上的紅點與太陽中心線對齊的重要性,舉個例子,今天中午12點,我們抬頭發現太陽在我們的天空中,也就是地球上的紅點和太陽中心對齊。
為了讓太陽在明天中午12點保持在天空的上方,地球上的紅點必須再次與太陽中心對齊;
否則,明天中午12點,太陽將在天空中處于東方位置,而不會到達天空的頂部。再過3分56秒就到了昨天的位置,但是時間變成了12: 03分56秒。
如果這個誤差一直存在,有可能已經是半夜兩點了,太陽還高高掛在天上。
那時間有什么用?因此,我們的24小時實際上是地球自轉一周的時間,加上軌道上額外的1周自轉時間,
作為一個科學愛好者,這個應該很清楚。
所以一年不是一輪太陽,這是怎么回事?
我們對一年有兩種定義,一種是恒星年,另一種是熱帶年。恒星年很簡單,就是我們認為地球繞太陽做了一整圈,也就是360度。
用時大約為365.25636天,
但是我們在地球上并不會使用恒星年來確定歷法,因為恒星年對地球上的農業生產沒有一點幫助,
因為我們知道農業生產需要知道準確的24節氣,例如常說的春分、秋分、夏至和冬至,也就是上圖中地球所處的四個位置,
這兩個分點和至點如果按照恒星年來確定的話,那么每一年的時間都不一樣,非常混亂,因此我們在地球上采用的是回歸年,這才是我們的歷法年。
回歸年就是今年的春分到明年春分所經歷的時間,這個時間大約為365.242193天,比恒星年要短,而地球繞太陽其實只轉了359.986°,
那么為什么回歸年會比恒星年短呢?這是因為地球的春分點在公轉軌道上會發生飄逸,也就是位置不規定,
究其原因是因為地球自轉軸的進動造成的。
我們知道地球的自轉軸相對于黃道面有23.5度的夾角,文章開頭也說了,正是這個夾角造成地球四季的變化,雖然這個夾角的變化幅度不大,但是地球自轉軸它會轉動,
周期為26000年,也就是這么長時間轉一圈,地軸的轉動就會造成每一年春分點在公轉軌道上的位置發生改變,也就是所說的漂移,
也就是從第一年的春分點開始,到下一個春分點,地球繞著太陽轉不了一圈,春分點會提前20分24秒到來,這就是所謂的歲差,
所以我們所說的一年要比地球繞太陽轉一圈短20分鐘,基本上每一年都是如此,春分點會一直順時針漂移,
所以說,作為一個科學人,下次你再給被人說一天和一年的時候要這樣說,而不是說地球自轉一圈和地球公轉一圈,這嚴格來說是錯誤的,