為什么一年365天中地球自轉(zhuǎn)不是365圈？
被閱讀2482次,日期:2017-05-03 15:40:57
地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周為一年，地球自轉(zhuǎn)一周為一天。假設(shè)一年正好365天，問地球自轉(zhuǎn)了多少周？在回答這個問題之前，我們得先分析一下。
什么叫地球自轉(zhuǎn)一周？確切地說，是地球自身旋轉(zhuǎn)了360°。那么一天呢？一天就是24小時，或者說從中午12點到第二天中午12點。也就是從我們在地球上所在位置正對著太陽開始，到地球自轉(zhuǎn)至我們所在位置再次正對太陽為止。如果地球相對于太陽是不動的，一天時間地球正好自轉(zhuǎn)一周。但由于地球同時繞太陽公轉(zhuǎn)，當(dāng)我們所在位置再次正對太陽時，地球已經(jīng)繞太陽公轉(zhuǎn)了一個角度。假設(shè)公轉(zhuǎn)一周（即一年）是365天，則這個角度就是0.9863°（360°/365）。
由于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向相同，一天內(nèi)，地球自身旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的角度事實上超過了360°。利用平行線的“內(nèi)錯角相等”原理，我們可以算出超過的角度正好是0.9863°，即一天自轉(zhuǎn)了一周又0.9863°。如此，每天多轉(zhuǎn)0.9863°，一年365天累計多轉(zhuǎn)了0.9863°×365≈360°，正好一周。因此前面問題的答案是：一年365天，地球自轉(zhuǎn)了366周。是不是有點意外？
實際上地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周多于365天，是365天5時48分46秒，所以一年中地球?qū)嶋H自轉(zhuǎn)了366.2422周。由于地球一天自轉(zhuǎn)的角度和一周相差無幾（不超過1°），人們通常稱地球自轉(zhuǎn)一周為一天，對日常生活幾乎沒有什么影響。而在天文學(xué)上，為了區(qū)分這兩者，將通常的一天稱為一個太陽日，將地球自轉(zhuǎn)一周稱為一個恒星日，一個恒星日的時間是23時56分4.09秒。
數(shù)學(xué)上還有類似的例子。比如，給定一個大圓、一個小圓，小圓的半徑為大圓的1/4，讓小圓在大圓外部沿大圓周滾動，這個情形和地球自轉(zhuǎn)的同時又繞太陽公轉(zhuǎn)是類似的。如果小圓繞大圓一周后回到起始位置，則小圓自身旋轉(zhuǎn)了5周而不是4周。如果讓小圓在大圓內(nèi)部沿大圓周滾動繞大圓一周，則小圓自身僅旋轉(zhuǎn)了3周，讀者可以自己分析一下這個過程。從中我們可以看到，如果讓同樣大小的兩個圓分別在一個大圓的內(nèi)外滾動，以相同的時間在大圓上滾過相同的弧長（即線速度相同），那么，外面圓的轉(zhuǎn)速（角速度）要大于里面圓的轉(zhuǎn)速。反之，如果讓內(nèi)外兩個圓的轉(zhuǎn)速相同，則在相同的時間內(nèi)，里面的圓滾過的弧長要大于外面的圓滾過的弧長。如果讓一個圓在波浪形曲線（比如正弦曲線）上滾動，并且單位時間內(nèi)在曲線上滾過的弧長相同，則圓的轉(zhuǎn)速將是不均勻的，這與在直線上滾動是不一樣的，不能套用直線上的結(jié)論。(本文來源：中國科普網(wǎng))
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