地球的公转和四季的形成
人教鄂教版五年级科学下册第3课《四季的形成》教学设计

人教鄂教版五年级科学(下)册第3课《四季的形成》教学设计一、教学目标1、能利用地球仪和电灯模拟地球公转过程,知道地球在围绕倾斜的地轴自转时,自西向东沿着一个椭圆形道围绕太阳公转。
2、知道由于地轴倾斜和地球围绕太阳公转形成了四季。
3、能将地球公转与一年当中气温变化、太用照射角度变化等自然现象建立联系,解释四季的成因。
4、通过模拟实验开展四季成因的探究活动,进一步培养学生的模型思维能力。
二、教学内容我国大部分地区四季分明,四季是什么原因造成的?学生最直接的体验是四季气温不同。
由于气温不同,四季现象也不同。
学生可能认为是因为一年当中地球离太阳的远近不同形成了不同的季节。
有的学生知道四季是由地球公转造成的,但是不能进行清楚的解释。
木课从春花秋实、夏雨冬雪等四季现象出发,引导学生想考形成四季的原因,接着,引导学生将一年四季气温的变化规律与太阳照射角度建立联系,道过模拟实验发现太阳照射角度与地球公转有关系,进而认识气祖、太阳照射角度与地球公转之问的内在联系。
本课的科学实践活动是“探究四季的形成原因”,可以分为3个环节组织教学。
第一个环节是交流四季气温的变化规律,根据原有经验,并结合五年级上学期做过的太阳照射角度与物体温度之关系的实验,将气温的变化与太阳照射角度建立联系。
第二个环节是思考太阳照射角度是否与地球图绕太阳的公转有关,并设计模拟实验选行研究。
首先,通过查阅资料,了解地球的公转:然后,设计模拟实验,观察地球公我时太阳照射到地球上的情况。
第三个环节是根据实验结果解释四季的成因,对四季成因给出科学的解释,梳理地球公转、地轴倾斜与太阴照射角度,气温之间的逻辑关系拓展与应用部分介绍了二十四节气。
适过对二十四节气在公转轨道上的时间点、名称及其对农事活动指导意义的介绍,引导学生认识二十四节气的特点,感受我国古人的智慧。
三、教学准备(一)教师准备1、查找本地每月平均气温数据,提供五年级上学期做过的阳光直射和斜射对物体升温情况影响的实验情景图和数据。
五年级下册科学课件-2.5四季是怎样形成的 |湘科版(一起) (共10张PPT)

练习题
1. 一年四季交替出现是由于( 地球的公转 原因形成的。 )
2. 地球在不停地绕太阳运动,这种运动叫 ( )。地球公转的周期是( )。 公转 365天 3. 当北半球是夏季的时候,南半球是(冬 )季。
研究一 地轴不倾斜,地面上接受
太阳照射的情况。
研究二 地轴倾斜(方向不变),地
面上接受太阳照射的情况。
地球公转示意图
阳光的直 射与斜射 造成了地 球上不同 地区气温 的不同。
四季形成的原因
地球在公转过程中,由于地轴的倾 斜导致阳光有规律的直射和斜射某 一地区,因此气温有律的变化, 形成四季。
四季是怎样形成的
春
夏
秋
冬
我观察
演示地球的公转 公转轨道
我发现 地轴特征
方向 周期
1. 公转方向是自西向东,与自转相同
2. 公转周期是一年
3. 公转轨道是椭圆形 4. 地轴总是倾斜,并指向同一方向不变
1. 提问:地轴倾斜的方向不变是
四季形成的原因吗?
2. 猜想与推测:
如果地轴不倾斜会怎么样? 如果地轴倾斜且方向不变又会 怎么样? 地轴倾斜与地面接收太阳光和热 的多少有关吗?
《四季的形成》核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年科学人教鄂教版

《四季的形成》教学分析在小学自然科学领域中,《四季的形成》是一个非常重要的教材内容。
通过进修这一部份内容,学生可以了解四季的观点、四季的变化原因以及四季对人类生活的影响,从而增强他们对自然界的认识和理解。
本文将对《四季的形成》这一教材内容进行深入分析,旨在帮助教师更好地传授这一内容,使学生能够更好地掌握相关知识。
起首,我们需要了解《四季的形成》这一教材内容的基本观点。
四季是指地球绕太阳公转的过程中,由于地球轨道的倾斜和地球自转的影响,不同地区在不同时间会出现不同的气候现象。
四季的形成是一个复杂的物理现象,需要通过多种因素的综合作用才能得以诠释。
接下来,我们可以分析四季的变化原因。
起首,地球轨道的倾斜是导致四季变化的主要原因之一。
地球的轨道与地球自转轴之间存在一个倾斜角度,使得地球不同地区在公转过程中接受到的阳光照射量不同,从而导致了不同季节的出现。
其次,地球自转也是四季变化的重要原因。
地球自转使得地球表面的温度分布不均匀,从而导致了气候的变化。
最后,地球公转的椭圆轨道也对四季的变化有一定影响。
地球在公转过程中,距离太阳的距离会有所变化,从而影响到地球表面的温度分布。
除了了解四季的形成原因,学生还需要了解四季对人类生活的影响。
四季的变化对人类生活有着重要的影响,比如春季的温暖和生气勃勃的景象使人们感到愉悦,夏季的炎热和多雨使人们需要采取一些防暑措施,秋季的凉爽和色彩斑斓的景象则给人们带来了一种宁静和美好的感觉,冬季的寒冷和飘雪则需要人们做好保暖措施。
因此,了解四季的变化对于人们的生活和工作都是非常重要的。
在教学过程中,教师可以采用多种教学方法和手段来传授《四季的形成》这一内容。
比如,可以通过图片、视频等多媒体资料来展示四季的变化过程,让学生更直观地了解四季的形成原因;可以通过实地考察和实验来让学生亲自感受四季的变化,增强他们的进修兴趣和参与度;还可以通过小组讨论、教室互动等方式来引导学生深入思考四季对人类生活的影响,培养他们的综合分析和解决问题的能力。
地球的公转与四季的变化

2
四季的变化
四季的变化
Hale Waihona Puke 四季的变化是由于地球在绕太 阳公转的过程中,其倾斜角度 的变化所引起的。这个倾斜角 度通常被称为黄赤交角,大约 是23.5度。这意味着在一年中, 随着地球绕太阳公转,这个倾 斜角度会发生变化
1 四季的变化则是由于地球在绕太阳公转的过程中其倾斜角度的变化所引起的。这两种现象对人类的生
活和环境都有着深远的影响 通过了解这些自然现象,我们可以更好地理解我们的星球和它在宇宙中的位置。这也有助于我们更好
2 地预测和应对未来的气候变化和天气事件。因此,对于我们每个人来说,了解这些自然现象都是非常
有益的
其次,地球的公转和四季的变化 还影响了地球的水循环。在雨季 和旱季,水的循环会受到影响。 在雨季,大量的降水会带来洪水 和其他水相关的问题,而在旱季, 降水不足则可能导致干旱和缺水。 这种周期性的变化也对农业和生 态系统产生影响
总结
最后,地球的公转和四季的变化 还影响了地球的能源消耗。在不 同的季节里,人们会使用不同的 能源来取暖或降温。例如,在冬 季人们会使用更多的煤炭和天然 气来取暖,而在夏季人们则可能 会使用更多的电力来降温。因此, 地球的公转和四季的变化也会对 能源消耗产生影响
此外,大气环流和海洋循环也 会对四季的变化产生影响。例 如,在冬季,大气中的冷空气 会向南移动并聚集在南半球, 而在夏季,热空气会向北移动 并聚集在北半球。这种大气环 流的变化会影响各地的气候和 天气
大象版五年级科学四季的成因课件

得出结论
地球在不停地围绕着太阳公转。由于地轴倾斜,在地 球公转一圈的过程中,每天正午时地面上的物体影长 会不断变化(也就是阳光照射角度在不断变化),气 温也随着不断变化。冬季物体影长长,气温低;夏季 物体影长短,气温高;春秋两季气温适中,从而形成 四季交替的现象。
实验探究
咦?正午时刻 的影长怎么一 直没有变化?
这是怎么回 事?我们查查 资料吧。
搜集证据
倾斜的地轴
地球在绕太阳公转时,也在不停地自转。不 过,地球的自转轴并不是垂直于公转轨道平 面的,而是有着约24°的倾斜角。也就是说 ,地球在围绕太阳公转时,地轴始终倾斜着 ,就像一直斜着身子在旋转。
搜集证据 地球公转与四季的形成示意图
得出结论
实验发现: A、C点长度基本一致,较长;B点
长度最短;D点长度最长。 如果地轴不倾斜,地球仪上杆影的长
度将不会有变化。
得出结论
同一地区,夏季杆影短,阳光直射;冬季杆影变长 ,阳光斜射。因为阳光的直射与斜射造成了地球上 不同地区气温的不同。
得出结论
如果地轴不是倾斜的,还能看到这样的现象吗?
如果和地球公转有 关的话,地球公转 到夏天的位置时 ……
搜集证据
地球的公转,指地球 围绕太阳运转 ,地球 公转一圈是一年。
实验探究 四季的成因实验方案
地球模型 手电筒
大头针
尺子
实验探究 四季的成因实验方案 实验步骤:
1.在北半球的一点垂直于球面插 一根长约2厘米的标杆,代表我们 在地球上的位置。 2.用手电筒模拟太阳照射地球模 型。手持地球模型的自转轴,使 其边自转边围绕“太阳”公转, 观察并测量地球模型公转到不同 位置时标杆在正午时刻的影长。
四季形成的原因是因为什么

四季形成的原因是因为什么 四季指⼀年中交替出现的四个季节,即春季、夏季、秋季和冬季,导致四季形成的因素有很多,也许学过地理的同学就会知道。
以下是店铺为⼤家整理四季形成的原因,希望对你有帮助! 四季的形成原因 地球绕太阳公转的轨道是椭圆的,⽽且与其⾃转的平⾯有⼀个夹⾓。
当地球在⼀年中不同的时候,处在公转轨道的不同位置时,地球上各个地⽅受到的太阳光照是不⼀样的,接收到太阳的热量不同,因此就有了季节的变化和冷热的差异。
在⽓候上,四个季节是以温度来区分的。
在北半球,⼀般来说每年的3~5⽉为春季,6~8⽉为夏季,9~11⽉为秋季,12~2⽉为冬季。
在南半球,各个季节的时间刚好与北半球相反。
南半球是夏季时,北半球正是冬季;南半球是冬季时,北半球是夏季。
在各个季节之间并没有明显的界限,季节的转换是逐渐的。
四季的变化规律 从春分经夏⾄到秋分,北半球处于夏半年,南半球处于冬半年。
在此期间,北半球昼长夜短,南半球昼短夜长;北极处于极昼,南极处于极夜;北回归线以北的太阳⾼度始终⼤于平均值,南回归线以南则⼩于平均值。
北回归线以北太阳升起于东北⽅的地平圈上,降落于西北⽅的地平圈上。
⼆分⽇全球各地太阳均升起于正东⽅,降落于正西⽅。
从秋分经冬⾄到春分,北半球处于冬半年,南半球处于夏半年。
在此期间,南北半球的昼夜长短、极昼极夜和太阳⾼度,都同上述情况相反。
北回归线以北太阳升起于东南⽅的地平圈上,降落于西南⽅的地平圈上。
从夏⾄经秋分到冬⾄,北半球由夏半年变为冬半年,南半球由冬半年变为夏半年。
在此期间,北半球昼渐短,夜渐长,极昼带逐渐缩⼩;南半球昼渐长,夜渐短,极夜带逐渐缩⼩。
北回归线以北太阳⾼度⼀直在减⼩,南回归线以南则在增⼤。
北回归线以北太阳出升⽅向由东北变为东南,降落⽅向由西北变为西南。
秋分⽇由正东升起,正西降落。
从冬⾄经春分到夏⾄,北半球由冬半年变为夏半年,南半球由夏半年变为冬半年。
南北半球的昼夜长短、极昼极夜和太阳⾼度的变化同上述情况相反。
地球的运动与四季变化

地球的运动与四季变化地球是我们赖以生存的家园,而地球的运动是四季变化的原因之一。
本文将从地球公转与自转的角度探讨地球的运动如何导致四季变化,并且探讨不同纬度地区的气候特点。
1. 地球的公转运动地球的公转是指地球绕太阳运动的轨道运动,公转一周约365.25天。
地球绕太阳的轨道呈椭圆形,太阳位于椭圆的一个焦点上。
地球以近似圆形轨道运行,因此地球到太阳的距离并不是固定不变的,而是会发生改变。
由于地球与太阳之间的距离不同,地球的接收太阳辐射的强度也会随之变化。
当地球距离太阳较近时,太阳辐射更为集中,能量更强,气温较高,这就是我们所熟知的夏季;而当地球距离太阳较远时,太阳辐射较为弥散,能量较弱,气温较低,这就是我们所熟知的冬季。
2. 地球的自转运动地球的自转是指地球绕自身轴心旋转,自转一周约24小时。
地球自转形成了昼夜交替的现象,同时也是影响四季变化的重要因素。
由于地球自转轴与公转轨道倾斜,使得地球不同地区在不同时间接受到的太阳辐射量也有所不同。
当北半球的倾斜面向太阳时,北半球将进入夏季,此时太阳直射点位于北回归线上,北半球白昼时间较长,气温升高,进入夏季;而南半球则正好相反,进入冬季。
当北半球的倾斜背离太阳时,北半球将进入冬季,此时太阳直射点位于南回归线上,北半球白昼时间较短,气温降低,进入冬季;而南半球则正好相反,进入夏季。
3. 不同纬度地区的气候特点由于地球自转和公转的运动,地球不同纬度地区的气候特点也有所不同。
我们可以将地球的纬度分为赤道、低纬度地区、中纬度地区和极地四个区域进行讨论。
赤道地区位于赤道附近,接收到的太阳辐射最为集中,因此气温较高,常年热带雨林气候。
低纬度地区位于赤道与副热带之间,气温相对较高,但与赤道地区相比稍有变化,常年以热带草原气候为主。
中纬度地区位于副热带与温带之间,四季分明,夏季温暖,冬季寒冷,常年以温带季风气候为主。
极地地区位于北极圈和南极圈附近,接收到的太阳辐射最弱,因此气温极低,常年以冰雪覆盖为主。
四季的成因评课-概述说明以及解释

四季的成因评课-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言部分是文章的开头,用来引出文章的主题和目的,为读者提供一些背景信息和概述。
在本文中,概述部分应该简要介绍四季的概念以及四季对于地球和生物的重要性。
四季是地球绕太阳公转而产生的现象,分为春、夏、秋、冬四季。
每个季节都有其独特的气候特点和生态影响。
通过研究四季的成因和特点,可以更好地了解地球的环境变化和生态系统的运作规律,为人类的生活和发展提供重要的参考依据。
1.2 文章结构文章结构部分是关于整篇文章的组织和流程的说明,可以包括各个章节的主要内容和连接,以及整体写作思路的阐述。
在这篇文章中,文章结构部分可以描述如下内容:文章结构部分包括了引言、正文和结论三大部分。
在引言部分,我们将首先介绍四季的概念和重要性,引发读者对于四季成因的思考。
在正文部分,我们将分别探讨四季的概念、周期性和气候特点,从而揭示四季的形成规律。
在结论部分,我们将总结探讨四季成因的主要因素,以及四季对生态和人类的影响,最终得出结论并提出展望。
整体文章结构清晰明了,便于读者理解和学习,希望通过本文的介绍和分析,读者能够更加深入地了解四季的成因以及对生态和人类的影响,增进对自然界的认识和保护意识。
1.3 目的:本文的主要目的是通过对四季的成因进行评课,探讨四季变化的原因及其对生态和人类的影响。
通过深入分析四季的概念、周期性和气候特点,我们可以更好地理解地球环境中的自然规律,同时也可以更加清晰地认识到四季对生态系统和人类生活的重要性。
本文旨在为读者提供一份较为系统和全面的关于四季成因的评课,帮助读者更加深入地了解四季变化背后的科学原理和意义。
通过本文的阐述,读者可以对四季的形成因素有一个更为清晰的认识,从而增进对自然界的认知和保护意识。
2.正文2.1 四季的概念四季是指地球表面因为公转和自转运动,而产生的季节变化现象。
地球绕太阳公转形成一年的时间,同时自转在自身轴心上旋转,这两种运动导致地球不同位置接收到的阳光量不同,从而形成了春、夏、秋、冬四个季节。
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地球的公转和四季的形成地球公转的特性像地球的自转具有其独特规律性一样,地球的公转也有其自身的规律。
这些规律从地球轨道、地球轨道面和黄赤交角、地球公转的周期和地球公转速度等几个方面表现出来。
地球公转轨道和方向地球在公转过程中,所经过的路线上的每一点,都在同一个平面上,而且构成一个封闭曲线。
这种地球在公转过程中所走的封闭曲线,叫做地球轨道。
如果我们把地球看成为一个质点的话,那么地球轨道实际上是指地心的公转轨道。
严格地说,地球公转的中位位置不是太阳中心,而是地球和太阳的公共质量中心,不仅地球在绕该公共质量中心在转动,而且太阳也在绕该点在转动。
但是,太阳是太阳系的中心天体,地球只不过是太阳系中一颗普通的行星。
太阳的质量是地球质量的33万倍,日地的公共质量中心离太阳中心仅450千米。
这个距离与约为70万千米的太阳半径相比,实在是微不足道的,与日地1.5亿千米的距离相比,就更小了。
所以把地球公转看成是地球绕太阳(中心)的运动,与实际情况是十分接近的。
地球轨道的形状是一个接近正圆的椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。
椭圆有半长轴、半短轴和半焦距等要素,分别用a、b、c表示,其中a又是短轴两端对于焦点(F1、F2)的距离。
半焦距与半长轴和平短轴之间存在着这样的关系:即c2=a2-b2半焦距c与半长轴a的比值c/a,是椭圆的偏心率,用e表示,即e=c/a,偏心率是椭圆形状的一种定量表示,e的数值大于0而小于1。
椭圆越接近于圆形,则e的数值就越小,即接近于0;反之,椭圆越扁,e的数值就越大。
经过测定,地球轨道的半长轴a为149600000千米,半短轴b为149580000千米。
根据这个数据计算出地球轨道的偏心率为:可见,地球轨道非常接近于圆形。
由于地球轨道是椭圆形的,随着地球的绕日公转,日地之间的距离就不断变化。
地球轨道上距太阳最近的一点,即椭圆轨道的长轴距太阳较近的一端,称为近日点。
在近代,地球过近日点的日期大约在每年一月初。
此时地球距太阳约为147100000千米,通常称为近日距。
地球轨道上距太阳最远的一点,即椭圆轨道的长轴距太阳较远的一端,称为远日点。
在近代,地球过远日点的日期大约在每年的7月初。
此时地球距太阳约为152100000千米,通常称为远日距。
近日距和远日距二者的平均值为149600000千米,这就是日地平均距离,即1个天文单位。
根据椭圆周长的计算公式:L=2πα(1-0.25×e2)计算出地球轨道的全长是940000000千米。
地球的公转方向与自转方向一致,从黄北极看,是按逆时针方向公转的,即自西向东。
这与太阳系内其它行星及多数卫星的公转方向是一致的, 平均角速度为每小时转动15度。
在地球赤道上,自转的线速度是每秒465米。
太阳周年视运动地球公转是从太阳的周年视运动中发现的。
为了说明太阳的周年视运动,我们首先用一个动点与一个定点的关系来进行分析。
假如,动点A在绕定点B做圆周运动。
则在定点B看上去,A点的轨迹是一个圆形,A点的运动方向是逆时针的。
这种情况,与从动点A看定点B的运动特征是完全相同的,B点的运动轨迹也是圆形的,运动方向也是逆时针的。
但是,A绕B的运动是一种真运动,而B绕A的运动则是一种视运动,它是A绕B运动的一种直观反映。
地球的绕日公转和在地球上的观测者见到的太阳视运动的特点与上述情况相同。
尽管实际情况是地球绕日公转,但是作为地球上的观测者,只能感到太阳相对于星空的运动,这种运动的轨迹平面与地球轨道平面是重合的,方向、速度和周期都与地球的相同。
太阳相对星空的运动,是一种视运动,称为太阳周年视运动。
太阳周年视运动实际上是地球公转在天球上的反映。
地球轨道面和黄赤交角如前所述,地球在其公转轨道上的每一点都在相同的平面上,这个平面就是地球轨道面。
地球轨道面在天球上表现为黄道面,同太阳周年视运动路线所在的平面在同一个平面上。
地球的自转和公转是同时进行的,在天球上,自转表现为天轴和天赤道,公转表现为黄轴和黄道。
天赤道在一个平面上,黄道在另外一个平面上,这两个同心的大圆所在的平面构成一个23°26′的夹角,这个夹角叫做黄赤交角。
黄赤交角的存在,实际上意味着,地球在绕太阳公转过程中,自转轴对地球轨道面是倾斜的。
由于地轴与天赤道平面是垂直的,地轴与地球轨道面交角应是90°——23°26′,即66°34′。
地球无论公转到什么位置,这个倾角是保持不变的。
在地球公转的过程中,地轴的空间指向在相当长的时期内是没有明显改变的。
目前北极指向小熊星座α星,即北极星附近,这就是天北极的位置。
也就是说,地球在公转过程中地轴是平行地移动的,所以无论地球公转到什么位置,地轴与地球轨道面的夹角是不变的,黄赤交角是不变的。
黄赤交角的存在,也表明黄极与天极的偏离,即黄北极(或黄南极)与天北极(或天南极)在天球上偏离23°26′。
我们所见到的地球仪,自转轴多数呈倾斜状态,它与桌面(代表地球轨道面)呈66°34′的倾斜角度,而地球仪的赤道面与桌面呈23°26′的交角,这就是黄赤交角的直观体现。
地球公转周期及岁差地球绕太阳公转一周所需要的时间,就是地球公转周期。
笼统地说,地球公转周期是一“年”。
因为太阳周年视运动的周期与地球公转周期是相同的,所以地球公转的周期可以用太阳周年视运动来测得。
地球上的观测者,观测到太阳在黄道上连续经过某一点的时间间隔,就是一“年”。
由于所选取的参考点不同,则“年”的长度也不同。
常用的周期单位有恒星年、回归年和近点年。
地球公转的恒星周期就是恒星年。
这个周期单位是以恒星为参考点而得到的。
在一个恒星年期间,从太阳中心上看,地球中心从以恒星为背景的某一点出发,环绕太阳运行一周,然后回到天空中的同一点;从地球中心上看,太阳中心从黄道上某点出发,这一点相对于恒星是固定的,运行一周,然后回到黄道上的同一点。
因此,从地心天球的角度来讲,一个恒星年的长度就是视太阳中心,在黄道上,连续两次通过同一恒星的时间间隔。
恒星年是以恒定不动的恒星为参考点而得到的,所以,它是地球公转360°的时间,是地球公转的真正周期。
用日的单位表示,其长度为365.2564日,即365日6小时9分10秒。
地球公转的春分点周期就是回归年。
这种周期单位是以春分点为参考点得到的。
在一个回归年期间,从太阳中心上看,地球中心连续两次过春分点;从地球中心上看,太阳中心连续两次过春分点。
从地心天球的角度来讲,一个回归年的长度就是视太阳中心在黄道上,连续两次通过春分点的时间间隔。
春分点是黄道和天赤道的一个交点,它在黄道上的位置不是固定不变的,每年西移50″.29,也就是说春分点在以“年”为单位的时间里,是个动点,移动的方向是自东向西的,即顺时针方向。
而视太阳在黄道上的运行方向是自西向东的,即逆时针的。
这两个方向是相反的,所以,视太阳中心连续两次春分点所走的角度不足360°,而是360°—50″.29即359°59′9″.71,这就是在一个回归年期间地球公转的角度。
因此,回归年不是地球公转的真正周期,只表示地球公转了359°59′9″.71的角度所需要的时间,用日的单位表示,其长度为365.2422日,即365日5小时48分46秒。
地球公转的近日点周期就是近点年。
这种周期单位是以地球轨道的近日点为参考点而得到的。
在一个近点年期间,地球中心(或视太阳中心)连续两次过地球轨道的近日点。
由于近日点是一个动点,它在黄道上的移动方向是自西向东的,即与地球公转方向(或太阳周年视运动的方向)相同,移动的量为每年11″,所以,近点年也不是地球公转的真正周期,一个近点年地球公转的角度为360°+11″,即360°0′11″,用日的单位来表示,其长度365.2596日,即365日6小时13分53秒。
只有恒星年才是地球公转的真正周期。
在下面章节中,我们将学习到回归年是地球寒暑变化周期,即四季变化的周期,它与人类的生活生产关系极为密切。
回归年略短于恒星年,每年短20分24秒,在天文学上称为岁差。
为什么春分点每年西移50″.29而造成岁差现象呢?这是地轴进动的结果。
地轴的进动同地球的自转、地球的形状、黄赤交角的存在以及月球绕地球公转轨道的特征,有着密切的联系。
地轴的进动类似于陀螺的旋转轴环绕铅垂线的摆动。
当急转的陀螺倾斜时,旋转轴就绕着与地面垂直的轴线,画圆锥面,陀螺轴发生缓慢的晃动。
这是因为地球引力有使它倾倒的趋势,而陀螺本身旋转运动的惯性作用,又使它维持不倒,于是便在引力作用下发生缓慢的晃动。
这就是陀螺的进动。
地球的自转,就好像是一个不停地旋转着的庞大无比的大“陀螺”,由于惯性作用,地球始终在不停地自转着。
地球自身的形状类似于一个椭球体,赤道部分是凸出的,即有一个赤道隆起带。
同时,由于黄赤交角的存在,太阳中心与地球中心的连线,不是经常通过赤道隆起带的。
所以,太阳对地球的吸引力,尤其是对于赤道隆起带的吸引力,是不平衡的。
另外,月球绕地球公转的轨道平面,与黄道面和天赤道面都不重合,与黄道面呈5°9′的夹角,也就是说,地球中心与月球中心的连线,也不是经常通过赤道隆起带。
所以,月球对地球的吸引力,尤其是对赤道隆起带的吸引力,也是不平衡的。
据万有引力定律,F1>F2。
日月的这种不平衡吸引力,力图使赤道面与地球轨道面相重合,达到平衡状态。
但是,地球自转的惯性作用,使其维持这种倾斜状态。
于是,地球就在月球和太阳的不平衡的吸引力共同作用下产生了摆动,这种摆动表现为地轴以黄轴为轴做周期性的圆锥运动,圆锥的半径为23°26′,即等于黄赤交角。
地轴的这种运动,称为地轴进动。
地轴进动方向为自东向西,即同地球自转和公转方向相反,而陀螺的进动方向与自转方向是一致的。
这是因为陀螺有“倾倒”的趋势,而地轴有“直立”的趋势。
地轴进动的速度非常缓慢,每年进动50″.29,进动的周期是25800年。
由于地轴的进动,造成地球赤道面在空间的倾斜方向发生了改变,引起天赤道相应的变化,致使天赤道与黄道的交点——春分点和秋分点,在黄道上相应地移动。
移动的方向是自东向西的,即与地球公转方向相反,每年移动的角度为50″.29。
因此,年的长度,以春分点为参考点周期单位要比以恒定不动的恒星为参考点的周期单位略短,这就是产生岁差的原因。
由于地轴的进动,造成地球的南北两极的空间指向发生改变,使天极以25800年为周期绕黄极运动。
所以,天北极和天南极在天球上的位置也是在缓慢地移动着。
北极星在公元前3000年曾是天龙座α星,目前的北极星在小熊座α星附近,到了公元7000年,移到仙王座α星附近,到公元14000年,织女星将成为北极星。
由于地轴进动造成天极和春分点在天球上的移动,以其为依据而建立起来的天球坐标系也必然相应地变化。