自转周期

更新时间:2024-03-22 18:17

自转周期,天文学名词,在天文学上是指一个天体沿自转轴自转一周所需的时间。通常情况下,自转周期等于该天体恒星日的长度。

行星自转周期

真太阳日

自古以来,地球的运动很自然地给人们提供了计量时间的依据,给出两种天然的时间单位,这就是日和年。“日”是指昼夜更替的周期,古时人们用圭表测日影的方法来测定日的长度,如某天正午太阳位于正南方时,表影最短,从这一时刻起算到第二天正午,太阳再次位于正南,表影最短的时间间隔就是一天,也就是一个真太阳日

通常认为地球自转一周为一日。可是,确定地球已经转了一圈并不是那么容易。这里引入恒星日、真太阳日的概念。连接一个地方正南正北两点所得的直线为子午线,子午线和铅垂线所决定的平面是正南正北方向的子午面。某地天文子午面两次对向同一恒星的时间间隔叫做恒星日,恒星日是以恒星为参考的地球自转周期。

如果把时间单位,定义为某地天文子午面两次对向太阳圆面中心(即太阳圆面中心两次上中天)的时间间隔,则这个时间单位就称作真太阳日,简称真时,也叫视时。它是以太阳为参考的地球自转周期。

恒星日

恒星日总是比真太阳日要短一些。这是因为地球离恒星非常遥远,远到从恒星上看来,地球似乎是不动的,地球的公转轨道相对于如此遥远的距离已变作一个点了。从这些遥远天体来的光线是平行的,无论地球处于公转轨道上的哪一点,某地子午面两次对向某星的时间间隔都没有变化。比较起来,太阳离地球却近多了,从地球上看,太阳沿黄道自西向东移动,一昼夜差不多移动1度。对于某地子午面来说,当完成一个恒星日后,由于太阳已经移动,地球自转也是自西向东,所以地球必须再转过一个角度,太阳才再次过这个子午面,即完成了一个真太阳日。

恒星日只在天文工作中使用,实际生活中我们所用的“日”是指昼夜更替的周期,显然更接近于真太阳日。根据真太阳日制定的时间系统称为“真太阳时”。

一昼夜的长度

一昼夜的时长并不总是等于自转周期。以太阳系天体为例,一昼夜的长度指太阳连续两次上中天的时间。一昼夜的长度一般大致以自转周期为基础,但是有很多因素会影响一昼夜的时间。公转是最主要的因素,如地球公转使一昼夜的时间增加了3分56秒。通常的大天体公转速度数值上比自转速度小很多,因此对一昼夜时间的影响会小一个到几个数量级。不过,被潮汐锁定之后的天体自转将与公转周期相同,此时一昼夜的时间将取决于天体的地位:中心天体为太阳(尚未发现这样的天体),则该星球一半永为白昼,另一半永为黑夜,太阳相对位置永不变化;中心天体为行星或其他中心天体为太阳的天体,一昼夜的长度为该天体自转周期与中心天体公转周期的叠加。水星距离太阳较近,受太阳引潮力影响自转较慢,在近日点的公转速度比自转速度还快,因此还会出现太阳向东运动一段时间又向西逆行一段时间的奇景。除了公转,同一系统中的其他天体导致的运动波动、在同一天体的位置也会影响一昼夜的长度。

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