反),位移量称为行星岁差,由天体力学理论给出行星岁差的值?约0.\13。日月岁差
1??cos?,和行星岁差的综合影构成春分西移的实际量为黄经总岁差P?P现代值为
[3]P?50.\290966。其实地轴进动周期还可由以下方法算出,因为春分点每年西移
360?60?60?25800年50.\29,需要经过50.29在黄道上移动一周,这就是地轴进动周期。
4 地球极移和纬度变迁
由上面的讨论可知,地球是一个庞大的不停地旋转着的“陀螺”,地球自转属于拉格朗日-泊松情况,即I1?I3。地轴的进动角?和自转角?皆为时间t的函数,地
??,此时刚体地球的瞬时角速度?球除绕对称轴z自转外,还有绕?轴的角速度?为
??????为瞬轴方向。如图14所示。 ?及绕z轴的??两者矢量和,即???绕?轴的??
??可见,地球自转的转动瞬轴并不固定于地球,我们把地球的转动瞬轴(方向)
叫天文地轴,而把地球的对称轴z叫地理地轴。从地球上看天文地轴绕着地理地轴转动,天文南北极绕地理南北极描出圆圈,称为“极移”现象,如图15所示。因纬度由天文地轴?而定,而?轴又在地球上变动,故纬度要发生变化,实际测出来
??的天文地轴绕地理地轴转动的周期为14个月,这种现象,在天文学上叫做纬度变迁。
地轴进动造成的天极在星空背景中的移动与地轴在地球体内位置移动是不同的。后者造成的直接效应是极移,即地球南北两极在地球表面上的移动。“国际地球
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自转服务”监测结果表明,一世纪以来,地球北极在直径不超过20米的范围内扑朔迷离地转了80多圈,包含着多种周期因素,走出了一条碗转曲折的路线。因为极移是地球本体相对于自转轴的运动造成的,因此,极移不改变天极和天赤道在行星间的位置,但能使地理坐标产生微小的变动,并涉及到地球上寒温各带的转换。
5 结论
本文给出地球自转轴进动章动和岁差的定义,充分利用理论力学知识分析地球自转轴进动,章动产生的原因,理论上近似计算出地球自转轴的进动周期。并用地球物理和理论力学知识解释了岁差和极移现象,进而解释了纬度变迁的原因。
根据刚体地球模型的特点和理论力学中重刚体绕固定点转动的拉格朗日情况,进一步探讨了地球的运动问题。
致谢
在本课题的研究中一直得到了陈冠英老师的悉心指导,以及同组同学的互相协作,互相探讨,使本课题得以顺利地进行。借此机会表达自己的最诚挚的谢意。
参考文献:
[1] Kinoshita H,Souchay J.he Theory of the nutation for the rigid Earth modal at the Second order. Journal of Celstial Mechanics,1990,48(3):
P187?256
P1104?1111
[2]Zhu S Y ,croten E Various aspects of numerical determination of nutatiom costantsI. mprovement of rigid-Earth nutation .Astronomical Jourmal,1989,98(3):[3]苏宜.天文学新概论[M].武汉:华中科技大学出版社,1998.[4]赵凯华,罗蔚茵.力学[M].北京:高等教育出版社,1995.
P62?64
P200?203 P204?218
[5]周衍柏.理论力学教程[M].北京:高等教育出版社,1986.[6]徐庆华.地球概论[M].北京:北京师范大学出版社,1991.
P172?174
P26
[7]徐日新,章日民.中学简明物理手册[M].杭州:浙江人民出版社,1980.
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