第一章 太陽系和系內行星

地球是人類賴以生存的星體，也是目前發現的唯一一個有生命存在的星體。而地球是太陽系的一顆行星。了解天文知識，踏入天文的大門應從太陽系開始。通過本章的介紹，讀者將會對星體的分類、太陽系和系內行星建立起基本的認識。

第一節 重溫地球

地球是我們賴以生存的星體，我們在地球上繁衍生息，創造了萬物，發展了歷史悠久的人類文明，讓人類文明在這顆藍色的星球上生根發芽，奠定了輝煌燦爛的文化基礎……那么你真的了解地球嗎？讓我們先一起來回顧一下中學的地理知識。

一、地球的形狀

在我國，早在二千多年前的周朝，就存在著一種“天圓如張蓋、地方如棋局”的蓋天說。然而隨著生產技術的發展、人類活動范圍的擴大和各種知識的積累，人們終于發現，有一些客觀現象是無法用早期的那種直觀而質樸的觀念來解釋的。實踐迫使人們不得不修改原來的錯誤觀念，于是便有人提出了拱形大地的設想，這就產生了“渾天說”。

古代印度人認為，大地被四頭大象馱著，站在一只巨大的海龜身上。古代中國人認為，天像一個鍋，是半圓的；而地則像一個方形的棋盤，是平的。著名的漢朝科學家張衡在所作的《渾天儀注》中寫道：“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞中黃，孤居于內，天大而地小。天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮。”古希臘學者亞里士多德根據月食（月食是自然界的一種現象，當太陽、地球、月球三者恰好或幾乎在同一條直線上時，太陽到月球的光線便會部分或完全地被地球掩蓋，產生月食）的景象分析認為：月球被地影遮住的部分的邊緣是圓弧型的，所以地球是球體或近似球體。麥哲倫則通過環球航海，進一步用事實證明了地球是球體。

準確的來說，地球是一個兩極稍扁赤道略鼓的扁球體，“兩極稍扁赤道略鼓”這一特性不僅僅出現在地球上，其他繞自轉軸自轉的行星都具有這一特性，這是由于行星自轉產生的離心力所致。

二、 地球的自轉和公轉

地球無時無刻不沿橢圓軌道繞太陽運動，這種運動稱為地球的公轉，公轉周期為一個回歸年。地球繞自轉軸自西向東的轉動，從北極點上空看呈逆時針旋轉，從南極點上空看呈順時針旋轉，稱為地球的自轉，周期為24小時（1天）。

那么地球自轉和公轉的發現經歷了怎樣的歷程呢？

公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德提出：宇宙是一個很多層的水晶球，水晶球的中心便是我們所生活的地球，恒星、行星、太陽和月亮都在各自的軌道上圍繞地球旋轉。這個理論奠定了地心說的基礎，但是在16世紀中葉，偉大的波蘭天文學家哥白尼認為，太陽處于宇宙的中心，其他所有的行星都圍繞著太陽運行，包括我們的地球，只有月球是圍繞著地球運行的。哥白尼的日心說為地球的自轉和公轉打下了堅實的基礎。再后來，法國物理學家傅科在巴黎先賢祠的天花板上掛了一個很重的擺，人們將它命名為“傅科擺”，傅科設置的擺每經過一個周期的震蕩，在沙盤上畫出的軌跡都會偏離原來的軌跡，準確地說，在這個直徑6米的沙盤邊緣，兩個軌跡之間相差大約3毫米。傅科擺的實驗現象，第一次以實驗的方式向人們證實了地球自轉的事實。

三、 黃道、赤道、經度和緯度：

黃道：當我們站在地球上的時候，如果花費一年的時間來觀測太陽，我們所記錄下來的太陽走過的“路程”便叫做黃道，黃道的產生是基于地球的公轉。黃道即是太陽周年視運動的軌道，通俗來說，由于地球上的人通常感覺不到地球每時每刻在進行公轉，就像人在前進時，看到周圍的事物都是向后運動的，那么地球人所看到的太陽在恒星組成的星空背景上向后運動也一樣，每年轉一圈，并將其稱為太陽周年視運動，將太陽運行的線路稱為黃道。

赤道：赤道是地球表面的點隨地球自轉產生的軌跡中周長最長的圓周線，簡單的來說，赤道就像是地球的一條腰帶，束縛住了地球“最胖的地方”。關于赤道，在中學時我們學過，赤道處的維度為0，那里是跨越地球南北最熱的地方，屬于熱帶雨林氣候。

經度和緯度：形象的來講，經度和緯度就像一張“網”，將地球包圍在這一張網里面，讓地球有了坐標，我們可以通過經度和緯度準確的找到我們想要的位置。在天文學的定義上來說，經度一般指球面坐標系的縱坐標，具體來說就是地球上任意一個地點與本初子午線所在平面的夾角；緯度是指某點與地球球心的連線和地球赤道面所成的線面角，其數值在0至90度之間。位于赤道以北的點的緯度叫北緯，記為N，位于赤道以南的點的緯度稱南緯，記為S。

四、 地理南北極和地磁南北極

在上文中我們了解到，赤道的緯度為0，在赤道以北的地方，我們稱之為北方；在赤道以南的地方，我們稱之為南方。如果我們現在身處北方，繼續往北走，走過了北緯66度34分的地帶，那么我們就說，我們已經走到了北極地區，同理，南緯66度34分以南的地區，我們稱之為南極地區。然而，由于存在磁偏角，即地理南北極是人為規定的，而地磁南北極是自然形成的，所以地磁南北極和地理南北極并不完全重合，地磁的北極在地理南極附近，而地磁的南極在地理北極附近。

講到這里，相信有很多讀者對于地磁場很感興趣，那么接下來我們講解地磁場的產生和作用。在上一段中，我們提到了地磁南極和地磁北極，就像我們日常生活中所運用的條形磁鐵一樣，地球就是一個巨大的磁鐵，那么地球是怎樣形成和條形磁鐵一樣的磁場的呢？根據物理學“電生磁”的原理，地球或其它行星由于某種原因而帶上了電荷或者導致各個圈層間電荷分布不均勻。這些電荷由于隨行星的自轉而做圓周運動，運動的電荷就形成電流，電流必然產生磁場，所以產生了地磁場。

地磁場除了能夠讓人類和動物辨別方向，最大的作用就是形成一道屏障，把宇宙射線集中到地球的南北兩個磁極上來，這個作用保障了太陽風能夠在距離地球較遠地方被攔截，不會對地球上生物的正常生活造成影響。

五、轉軸傾角

轉軸傾角，是指行星的自轉軸相對于軌道平面的傾斜角度，也稱為軸交角。在太陽系，地球的公轉軌道平面就是黃道面，所以地球的轉軸傾角特別稱為黃赤交角，地球的轉軸傾角大約是23°26′。轉軸傾角的改變會對季節變化造成重大的影響，它是造成冰河期或者間冰期起伏的一個重要因素。黃赤交角不是一個固定的值，會隨著時間而改變。這種變化是很緩慢的，稱為章動。隨著章動的進行，地球上一天的時間隨之減小，雖然減小的幅度很小，但在長期看來，這種改變依舊會產生很大的影響。

在轉軸傾斜的說法上，眾說紛紜，其中“隕石撞擊說”和“板塊漂移說”占據了重要地位，目前看來，其在一定程度上仍能使人信服，但是轉軸傾斜的真相就像未知的謎題，我們對它只有各種猜測，沒人了解其真正的運作機制，探索轉軸傾斜的真理是人類一直向往與憧憬的領域，它寄托著人類千百年來的希望和追求，期待有一天，人類會揭開這個神秘的面紗。

來源: 自創