众所周知,地球上的一天有 24 小时。几千年来,人们一直通过天文观测来测量这一时间。然而,天文学家克里斯蒂安·惠更斯于 1655 年发明了第一台实用的摆钟,为我们提供了第一种在不使用望远镜的情况下以机械方式保持这一时间尺度的方法。到 19 世纪末,这些时钟的不断改进以及新的天文观测技术开始暗示地球自转并不是恒定的。1939 年,通过对太阳系物体的天文观测,地球自转速度的变化被清楚地确定下来。在 20 世纪 30 年代,新开发的石英钟被用来显示地球自转速度的明显年度变化。随后,1934 年至 1937 年三年期间摆钟的时间与地球自转之间的差异表格也被用来显示地球自转速度的年度变化。我们现在知道,大气变化导致的日长年变化小于±0.5毫秒/天。近代研究利用公元前720年至公元1600年古代和中世纪的日食记录以及1600年以来的月掩星记录,研究了地球自转速度的长期变化。化石记录表明,七千万年前,恐龙在白垩纪晚期的地质时期笨拙地行走,一天为23个半小时。再往前追溯,4.3亿年前的珊瑚化石表明志留纪的一天大约为21小时。我们现在知道,除了由于月球潮汐作用导致的地球自转长期减慢之外,地球还受到从十年到亚日的许多频率的变化的影响,这些变化有许多地球物理和气象原因。地球自转速度的变化导致了一天的长度变化。
考虑一个粒子从静止状态释放到地球表面上方高度 h 处,纬度为 λ 。假设重力 g 产生恒定的垂直加速度。当粒子到达地球表面时,由于地球自转,粒子会偏离直线,直接朝向地球中心,此时的水平偏转为 h 、 λ 和地球自转角速度 Ω(即 2 π 弧度/天)的形式。
时间间隔单位:由于地球自转而持续一天的时间。直到最近,秒的定义都是基于地球自转,而最近则基于地球绕太阳公转 [2]。通过该定义可以实现的秒的精度在极长的观察期(多年)内接近 1/109 [2, 31。对于较短的观察期,精度会相应变差。图 7.1 描述了自原子钟问世以来时间间隔标准的精度能力的发展。精度能力在这里表示为所有偏差校正的 1 sigma 组合不确定度。偏差校正是对每个特定标准的理论和实验评估的结果,其实际性能总是在一定程度上偏离基本单位定义中采用的理想条件。
地球同步(GSO)卫星轨道(36000公里)与地球自转速度相同。三颗卫星可以提供全球覆盖。300毫秒的延迟,可以支持大多数应用程序。
进一步偏离预测,包括由于地球自转造成的偏差。参见 Greenberger 和 Overhauser [1980]。12 Greenberger 和 Overhauser [1979] 表明,在某些假设下,抛物线运动的影响(最低阶)
内容连接器 低于熟练程度 接近熟练程度 达到熟练程度 分析、解释和计算思维 6.ESS.2.a.1 演示地球自转、公转、倾斜以及与太阳和月亮的相互作用如何导致季节、潮汐、白天变化、日食和月相。
主题 6 太阳系 – 10 天单元概述:在主题 3 中,学生将了解自然界的模式如何影响地球四个圈层(地圈、水圈、大气圈和生物圈)之间的相互作用。水是主题 4 的主要重点。学生将探索水循环以及水与陆地之间的相互作用。主题 5 重点关注地球上的可再生和不可再生资源以及人类如何使用这些资源。主题 6 和主题 7 都研究太阳系。学生将开发模型来观察亮度、轨道和物体大小。学生应该能够识别地球的位置以及太阳、行星和其他太空物体的主要特征。然后,学生将研究月相、恒星运动、地球自转和公转的模式。
内在的昼夜节律钟会产生生理和行为的昼夜节律,从而使我们能够适应由地球自转而产生的循环环境线索。昼夜节律失调会对不同生物的适应性和健康产生有害影响。前往火星和在火星上进行的星际旅行的环境线索与地球上的环境线索截然不同。这些差异带来了许多适应性挑战,包括对人类昼夜节律的挑战。因此,使昼夜节律适应火星环境是未来登陆和居住在火星的先决条件。在这里,我们回顾了与火星环境对昼夜节律的影响相关的研究进展,并提出了进一步研究的方向和改善昼夜节律钟适应未来火星任务的潜在策略。