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第二章 地球和月球 §2.1 地球的形状和大小 地球是球形的 站得高望得远。 南方和北方的居民所见星空不同。 月食时地球投影到月球上的影子的边缘是圆弧。 人们可以实现环绕地球的旅行 从人造卫星上拍摄的照片更直接显示地球是球形的。 现在地球的测量结果 半长轴 a=6378.140km 半短轴 b=6356.755km 扁率 (a-b)/a=1/298.257 平均半径 6371km 质量 3.976*1014kg 宇宙速度 第一宇宙速度，又称环绕速度，这是从地面上发射一颗人造卫星，使之环绕地球运行的最小速度，7.9km/s。 第二宇宙速度，又称逃逸速度或脱离速度，是从地面上发射一个人造天体，使之沿抛物线轨道运动，以至人造天体脱离地球引力场到无穷远处所需的最小速度，11.2km/s。 第三宇宙速度，是从地面发射一颗人造天体，使之能脱离太阳引力场而飞出太阳系所需的最小速度，16.9km/s。 §2.2地球的运动 一、地球的公转 1月3日前后过近日点，速度30.3km/s 7月4日左右过远日点，速度29.8km/s 公转平均速度29.8km/s 轨道半长径：天文单位，1.496*108km 公转周期：一恒星年=365.25636天 二、地球的自转 1、地球的自转现象 落体偏东 地球自转的线速度随地心距增大而增加，高的物体向东的线速度较大，因而它的落点比原来的方位要稍稍偏东一些。 轨道偏移 科里奥利力 傅科摆 为了证明地球在自转，法国物理学家傅科（1819—1868）于1851年做了一次成功的摆动实验，傅科摆由此而得名。 在傅科摆实验中，人们看到，摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转动，摆动方向不断变化。 2、地球自转的变化 地球自转的实质 天体绕其质心的作“定点转动”。 可分解为地球绕瞬时自转轴的转动和通过质心的瞬时自转轴相对于质心的摆动。 地球自转的变化 方向： 空间变化：岁差章动 本体内的变化：极移（欧拉周期、Chandler周期） 速率： 长期减慢，表现为日长逐渐变长（0s.0018/世纪），导致世界时的不均匀性 三、岁差章动 地球：旋转着的巨型“陀螺”。 地球赤道隆起受到附加吸引，使地球赤道面有与黄道面重合的趋势。同时地球自转的惯性是赤道面和黄道面的夹角不会改变，却使地球产生运动，及地轴的进动。进动的方向和地球自转的方向相反，速度为50“.37/年，周期为25800年。 §2.3 月球概况 一、地月的距离 1、地月距离的近代测量 激光测月，精度达厘米级。 现在国际上采用的月地距离平均值是384401km。月球在椭圆轨道上过近地点的距离356410km，过远地点的距离是406700km。 二、月球的大小和质量 1、半径和大小 2、质量和密度 历史上月球质量的测定：根据月地的质量比来求得的(月地质量比1:81.30)； 月球质量的测定：测定探测器绕月的周期和轨道半长径，利用开普勒第三定律精确求得。 现在月球质量的采用值为7.35*1022kg。月球的平均密度为3340kg/m3。 3、表面的重力加速度 §2.3 月球的表面和内部结构 一、月面地形 月球表面的两种主要地形(terrain) Maria (singular: mare):月球表面地势低洼、较暗（反照率低）的平坦区域，环形山较少，主要分布在月球的正面（朝地球的一面）。地质年龄较年轻。 Lunar highland (terra, pl. terrae):地势较高（高出月海2-3km）、比较明亮（反照率高）的区域，有不少连绵不绝的陡峭山脉和无数的环形山，主要分布在月球的背面。地质年龄比较老。 1、环形山（lunar crater） 成因：陨星在月球表面发生剧烈碰撞，高速运动的陨星物质迅速蒸发，引起高热气体的爆炸，这种爆炸造成物质在陨击坑四周堆积，并向四面八方抛射。 命名：多以哲学家和科学家的名字命名。其中四个以中国古代天文学家命名，石申、张衡、祖冲之和郭守敬，还有一个以明代火箭专家的官衔万户命名。 环形山（月坑）的形状：中间凹陷，四周高耸成为原环状的山峦，内壁陡峭，坡度很大，外侧相当平缓。大环形山底部相当平坦，有的中央还突耸尖锥状的山峰或山峰群。环形山多在靠近地球的一面。 2、月海（mare, pl. maria） 形态：大多数呈圆形或卵形(oval)，四周被山脉所封闭，但也有一些还彼此相连，形成一片。较小的月海成为“湖”，有些月海伸向陆地称为“湾”或“沼”。 3、月陆、山脉和峭壁 月面上高出月海的区域称为月陆，一般比月海高2-3km。因反照率高，所以看上去比较明亮。在月球正面月陆和月海大致相当，但在月球背面，月陆的面积大得多。 月球山脉大多围绕月海，成为广阔月海盆地的“环形山边”（rim），并具有两边坡度不对称性：向海的一面坡