地球運(yùn)動(dòng)的證明

王　全

地球運(yùn)動(dòng)包括自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了相當(dāng)漫長(zhǎng)與艱辛的過程。那么，哪些現(xiàn)象可以解釋或證明它們的存在呢?

一、地球自轉(zhuǎn)的證明

1、重力加速度不同位置(緯度)的重力加速度并不相等，呈從赤道向兩極逐漸遞增的變化規(guī)律。原因是隨著地球的自轉(zhuǎn)，不同緯度的物體的離心力不同。產(chǎn)生現(xiàn)象：同一物體在不同地區(qū)重量不等；地球?yàn)槌嗟缆怨?，兩極略扁的桔子狀球體。

2、高空下落物體東偏很早以來，人們就發(fā)現(xiàn)掉入足夠深的井中的物體，下落位置不在其正下方，而是在略偏東的位置或碰到井的東墻壁。原因是由于地球自西向東自轉(zhuǎn)，地面物體自轉(zhuǎn)線速度(向東)比井底快。類似現(xiàn)象：無風(fēng)的天氣條件下，從高空自由下落的物體發(fā)生東偏。

3、水平運(yùn)動(dòng)物體偏轉(zhuǎn)水平運(yùn)動(dòng)的物體，發(fā)生偏向，北半球右偏，南半球左偏，且緯度越高，速度越大，偏轉(zhuǎn)越嚴(yán)重。原因是地球不停地自轉(zhuǎn)，從北極上空看為逆時(shí)針，南極上空看為順時(shí)針，運(yùn)動(dòng)的物體與地面發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生現(xiàn)象：北半球氣旋逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反氣旋順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南半球相反；北半球河流右岸侵蝕嚴(yán)重，而南半球左岸侵蝕嚴(yán)重等。這也影響到人們發(fā)射炮彈時(shí)，為了擊中目標(biāo)，必須考慮偏向問題。

4、傅科擺試驗(yàn)這是地球自轉(zhuǎn)最有力的證明。1851年法國(guó)物理學(xué)家傅科為證明地球自轉(zhuǎn)所設(shè)計(jì)的一種擺，稱為傅科擺。傅科擺繩長(zhǎng)67米，繩端擺錘重27千克，這種擺自由擺動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，便于人們觀察。擺下有一個(gè)有刻度的圓盤，盤上刻有通過圓心的直線。靜止時(shí)，擺錘正中應(yīng)對(duì)準(zhǔn)盤的圓心，觀察時(shí)先確定盤中某一直線與通過圓心的子午線重合，然后推動(dòng)擺錘沿子午線方向作南北方向轉(zhuǎn)動(dòng)。過一段時(shí)間，就會(huì)看到擺動(dòng)方向偏離了子午線方向。在北半球向右偏轉(zhuǎn)，時(shí)間越長(zhǎng)，偏轉(zhuǎn)的角度越大。擺開始動(dòng)以后，除重力外，沒有受其它力的作用，按照慣性定律，擺的方向是應(yīng)該不變的；但擺卻偏轉(zhuǎn)了，這是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)的緣故。同樣我們可以模仿這個(gè)試驗(yàn)，即牙簽法。先用一只臉盆裝滿水，放在水平且不易振動(dòng)的地方，待水靜止后，輕輕放下一根細(xì)牙簽(木質(zhì))，并在牙簽的一端做一記號(hào)，記住細(xì)牙簽的位置。過幾個(gè)小時(shí)后(最好超過10個(gè)小時(shí))，再去看時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，細(xì)牙簽已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)了一定角度，看起來像是細(xì)牙簽在轉(zhuǎn)動(dòng)，其實(shí)它并沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，而是地球在轉(zhuǎn)動(dòng)。這種方法其實(shí)就是一種簡(jiǎn)易的傅科擺證明法。牙簽在北半球作順時(shí)針(向右)轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)在北半球看起來是逆時(shí)針(向左)方向的。南半球則與北半球相反。

5、太陽的周日視運(yùn)動(dòng)太陽的東升西落，是再熟悉不過的現(xiàn)象。其它星辰的巡天周日運(yùn)動(dòng)，也反映出地球的自轉(zhuǎn)。另外，航天飛機(jī)以及人造衛(wèi)星繞日公轉(zhuǎn)，完成一個(gè)周期后，所對(duì)應(yīng)的子午線并不相同，更說明了自轉(zhuǎn)的成立。如神州七號(hào)飛船繞地球公轉(zhuǎn)周期大約為90分鐘，公轉(zhuǎn)一周后，其對(duì)應(yīng)地球表面子午線，與前一次相差經(jīng)度(西方)約22.5°。

二、地球公轉(zhuǎn)的證明

1、光行差在無風(fēng)的下雨天，人們走路時(shí)打傘的姿勢(shì)應(yīng)當(dāng)是傾斜的，而不是垂直于雨點(diǎn)下落的方向，即存在“雨行差”。人們看到雨點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度(視運(yùn)動(dòng))，為其真正下落速度與自己行走速度的合運(yùn)動(dòng)。恒星光線以每秒300000千米速度投向地球，人們發(fā)現(xiàn)觀察到的光速與其實(shí)際速度不一致，而是存在一定偏差，即“光行差”。從而得出地球也在以一定的速度做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，我們看到的光線應(yīng)當(dāng)是光真正的速度與地球公轉(zhuǎn)速度的合運(yùn)動(dòng)，即視方向與原光線方向發(fā)生了偏離。

2、恒星的周年視差觀察同一靜止物體，角度不同，物體就會(huì)有不同的方位。一年當(dāng)中，我們看同一顆恒星在視覺大屏(天球)上的位置并不相同，說明地球相對(duì)恒星來說發(fā)生了位移。

3、多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)指出，波在波源移向觀察者時(shí)接收頻率變高，而在波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)接收頻率變低。觀察者移動(dòng)時(shí)也能得到同樣的結(jié)論。當(dāng)火車向我們疾馳而來時(shí)，其汽鳴聲會(huì)比平常更刺耳。你可以在火車經(jīng)過時(shí)聽出刺耳聲的變化。人們發(fā)現(xiàn)，恒星光譜以一年為周期，交互發(fā)生紫移和紅移，說明地球與恒星之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步證明了地球公轉(zhuǎn)的存在。