二、地球的公转

地球按照一定的轨道绕太阳运动，称为公转。地球公转的周期为一年。

“年”的时间也因参考点不同而有差别。地球连续两次通过太阳和另一恒星的连线与地球轨道的交点所需的时间为 365 日 6 时 9 分 9.5 秒，称为一个恒

星年。而连续两次通过春分点的平均时间为 365 日 5 时 48 分 46 秒，则称为一个回归年。

地球公转方向也是自西向东。从地球北极高空看来，地球公转和自转都如图 1-7 所示，呈反时针方向。实际上，围绕太阳旋转的绝大多数行星和几乎所有的卫星都按同样方向运动。

地球轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的两个焦点之一上。椭圆的最长直径叫长轴，最短直径叫短轴。长短轴之差称为焦点距。1/2 焦点距与半长轴之比，称为椭圆偏心率。偏心率愈接近于零，椭圆即愈接近圆形。地球轨道偏心率约为 0.017 或 1/60。

图 1-8 表示地球公转轨道。从图上可以看到，大致 1 月 3 日，地球最接

近太阳，此时的位置称为近日点；大致 7 月 4 日，地球最远离太阳，此时的位置则称远日点。根据开普勒定律，在单位时间内，地球与太阳的连线在地球轨道上扫过的面积相等。所以，地球公转速度在近日点最大，在远日点时最小。

地球轨道面是在地球轨道上并通过地球中心的一个平面。地轴并不垂直于这个轨道面，而是与它成 66°33′交角。这就是说，对地球轨道面而言，

地轴是倾斜的（图 1-9）。太阳位于

地球轨道面上，从地球上看来，太阳好像终年在这个平面上运动，这就是太阳的视运动。太阳视运动的路线叫做黄道，黄道所在的面就是黄道面。实际上，黄道面和地球轨道面是重合的。地轴与地球轨道面约成 66°33′交角， 因而赤道面与黄道面约为 23°27′交角，后者就是黄赤交角。赤道和黄道面相交的两个点称为春分点和秋分点。地轴的倾斜方向是固定不变的，因此， 太阳光只能直射地球上 23°27′N 和 S 以内的地方。地球绕太阳公转的结果，使太阳光线直射的范围在 23°27′N 和 S 之间作周期性变动，从而形成了春夏秋冬四季的更替。

在任何地点，太阳在天空的位置都以当地正午时为最高。太阳光线与地平面间的夹角称为太阳高度角。当太阳位于春分点和秋分点时，光线与地轴垂直。如图 1-10 所示，赤道上任一地点 B 的正午太阳高度角都是 90°。因为 X 角等于 X′角，所以赤道以北 A 点的太阳高度角 50°等于 90°-X，即是太阳光线与地平面南向的夹角。赤道以南 C 点的太阳高度角 34°，则是太阳光线与地平面北向的夹角。

春分（3 月 20 或 21 日）和秋分（9 月 22 或 23 日），太阳位于春分点和秋分点。由于阳光直射赤道，阳光的照射圈，即昼夜分界的晨昏圈，正好切过两极，而且所有纬线圈都被晨昏圈等分为二，因此南北半球各纬度上的白昼和夜晚长度都是 12 小时。

冬至（12 月 22 或 23 日）和夏至（6 月 21 或 22 日）的情况却有所不同。图 1-11 中的箭头表示太阳光线，A 角为 53°N 的正午太阳高度角。冬至日， 太阳直射 23°27′S 线（即南回归线），切

过南极圈（66°33′S），南极圈内整日处于晨昏圈的向太阳一侧，而北极圈内却处于晨昏圈的背太阳一侧，因而产生了如下的结果：第一，北半球夜晚比白昼长，南半球相反；愈向两极，昼夜长度悬殊愈大。第二，在赤道两侧的相应纬度上，昼夜相对长度恰好相反。第三，北极圈内夜长 24 小时， 南极圈内昼长 24 小时。而在南极，太阳整日位于地面以上 23°27′。

夏至日情况恰好与冬至日相反，太阳直射 23°27′N 线（即北回归线）， 切过北极圈（66°33′N）。北极圈内整日都在晨昏线的向太阳一侧，昼长达 24 小时；南极圈内却在背太阳一侧，夜长 24 小时；南半球夜晚比白昼长， 北半球相反。赤道两侧的相应纬度上，昼夜相对长度也恰好相反。

黄道全圈分为 360°，以春分点为起点计算，二分点与二至点与相邻点的角距都是 90°。西方国家的天文学以春分到夏至为春季，夏至到秋分为夏季，秋分到冬至为秋季，冬至到春分为冬季。我国还将黄道全圈按 15°划分， 得到 24 个间距，称为二十四节气。