地球自转周期新解

地球的自转周期新解

武茂灿

1.地球自转

1.1 地球自转产生天球上的北天极以及日月星辰由东向西的视运动。北天极是地球的影子。

1.2 地球自转的两种形式

1.2.1主动自转， 地球绕自身轴转动，这是地球自转的主要形式。

1.2.2 被动自转，指跟随大的物体转动而引起的自身转动。如一个人站在大的圆盘上，圆盘绕轴转一圈，这个人自转一圈。这不光是刚性物体所具有的特性，就是在空间的天体运行也有同样的规律。

1.2.3 主动自转与被动自转是两个系统中的独立的运动。地球绕太阳旋转，地球自转相对黄道面是一个独立的运动，但地球相对天球的转动，就是两种自转形式的合运动。

2.0 恒星日的不同解释

2.1关于恒星日，笔者在网上看到的解释几乎都是如图1左边图所示的那样，地球上一点A的垂线正对着一颗恒星为起点 1，地球自转到 2 点，A的垂线与 1 点的垂线相平行时，为一个恒星日。这种解释忽略了地球的被动自转。

地球在圆形轨道上运行，地球自转成了一个复合运动。一是地球绕自身轴的旋转，即主动自转；二是因地球公转而引起的地球被动自转。地球单位时间转过的角度是地球主动自转与地球被动自转转过的角度之和。

恒星日如图 1 右边图所示，地球上的一点A 从 1点开始，到 2 点时A点正对原来的恒星时，就是一个恒星日。从图上看，地球相对天球没有转360 ，但加上被动自转的角角度正好一圈。本节的内容可以从下面的实验装置来理解。即一个10 齿的小齿轮绕 100 齿相同模数的大齿轮旋转。小齿轮绕大齿轮一圈，小齿轮主动绕轴转10 圈，小齿轮绕大齿轮一圈会使小齿轮被动自转一圈，故小齿轮绕大齿轮一圈小齿轮转 11 圈。

                               
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图 1 恒星日两种解释示意图

2.2 由上分析可知，地球绕轴自转一圈，地球转过的角度 360°加上地球绕太阳转过的角度.如地球轨道是圆形，地球绕轴自转一圈，地球转过的角度是均匀的。这与小齿轮绕大齿轮的情况相同。但地球轨道是椭圆形，地球绕轴自转一圈，地球绕太阳转过的角度并不均匀，它们的之和有大有小。那就意味着地球绕轴的自转周期就是一个平太阳日。

3.0地球的自转周期

3.1 春分点时和春分点日

根据本人的研究，在此首次提出春分点时和春分点日。

春分点时定义：

    对于某一地点的子午圈，当春分点刚好过子午圈（上中天）的时刻，定义为该地春分点时 0 时,因周日视运动，春分点绕天球一圈，又一次通过子午线时，定义为春分点时24 ,时或次日春分点时 0 时。

春分点日定义：

春分点时从 0 时到 24 时是一个春分点日。

3.2 春分点连续两次过地球某地点的子午圈，在天球上好像没有转满一圈，这种观点忽略了黄道相对天球的移动。地球在黄道上运行，地球的自转，都是在黄道面系统或者说黄道面坐标系中发生的事件。春分点两次过子午圈在天球上看，就是春分点西移与地球自转的合运动。加起来正好一圈。如果是某颗恒星两次过子午圈，地球自转就第大于一圈了。由此可得出结论：

春分点日是地球自转的真正周期。

3.3 春分点日与太阳日的关系是一个回归年有365.2422太阳日，却有 366.2422 春分点日，刚好相差一天。也就是说，地球在黄道上绕太阳一圈主动自转的圈数加上被动自转的圈数1等于地球绕太阳一圈真正自转的圈数。其周期为春分点日。一个春分点日为 23 小时 56分 04 秒。这个时间是以春分点为参考点导出，而不是恒星。春分点相对恒星西移，春分点日小于恒星日。用恒星日代替上述关系式中的春分点日不能成立。