地球運動的證明

王　全

地球運動包括自轉和公轉，人們對它的認識經歷了相當漫長與艱辛的過程。那么，哪些現象可以解釋或證明它們的存在呢?

一、地球自轉的證明

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律。原因是隨著地球的自轉，不同緯度的物體的離心力不同。產生現象：同一物體在不同地區重量不等；地球為赤道略鼓，兩極略扁的桔子狀球體。

2、高空下落物體東偏很早以來，人們就發現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，地面物體自轉線速度(向東)比井底快。類似現象：無風的天氣條件下，從高空自由下落的物體發生東偏。

3、水平運動物體偏轉水平運動的物體，發生偏向，北半球右偏，南半球左偏，且緯度越高，速度越大，偏轉越嚴重。原因是地球不停地自轉，從北極上空看為逆時針，南極上空看為順時針，運動的物體與地面發生了相對運動。產生現象：北半球氣旋逆時針旋轉，反氣旋順時針旋轉，南半球相反；北半球河流右岸侵蝕嚴重，而南半球左岸侵蝕嚴重等。這也影響到人們發射炮彈時，為了擊中目標，必須考慮偏向問題。

4、傅科擺試驗這是地球自轉最有力的證明。1851年法國物理學家傅科為證明地球自轉所設計的一種擺，稱為傅科擺。傅科擺繩長67米，繩端擺錘重27千克，這種擺自由擺動時間較長，便于人們觀察。擺下有一個有刻度的圓盤，盤上刻有通過圓心的直線。靜止時，擺錘正中應對準盤的圓心，觀察時先確定盤中某一直線與通過圓心的子午線重合，然后推動擺錘沿子午線方向作南北方向轉動。過一段時間，就會看到擺動方向偏離了子午線方向。在北半球向右偏轉，時間越長，偏轉的角度越大。擺開始動以后，除重力外，沒有受其它力的作用，按照慣性定律，擺的方向是應該不變的；但擺卻偏轉了，這是因為地球自轉的緣故。同樣我們可以模仿這個試驗，即牙簽法。先用一只臉盆裝滿水，放在水平且不易振動的地方，待水靜止后，輕輕放下一根細牙簽(木質)，并在牙簽的一端做一記號，記住細牙簽的位置。過幾個小時后(最好超過10個小時)，再去看時就會發現，細牙簽已經轉動了一定角度，看起來像是細牙簽在轉動，其實它并沒有轉動，而是地球在轉動。這種方法其實就是一種簡易的傅科擺證明法。牙簽在北半球作順時針(向右)轉動，因為地球自轉在北半球看起來是逆時針(向左)方向的。南半球則與北半球相反。

5、太陽的周日視運動太陽的東升西落，是再熟悉不過的現象。其它星辰的巡天周日運動，也反映出地球的自轉。另外，航天飛機以及人造衛星繞日公轉，完成一個周期后，所對應的子午線并不相同，更說明了自轉的成立。如神州七號飛船繞地球公轉周期大約為90分鐘，公轉一周后，其對應地球表面子午線，與前一次相差經度(西方)約22.5°。

二、地球公轉的證明

1、光行差在無風的下雨天，人們走路時打傘的姿勢應當是傾斜的，而不是垂直于雨點下落的方向，即存在“雨行差”。人們看到雨點運動的速度(視運動)，為其真正下落速度與自己行走速度的合運動。恒星光線以每秒300000千米速度投向地球，人們發現觀察到的光速與其實際速度不一致，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運動，我們看到的光線應當是光真正的速度與地球公轉速度的合運動，即視方向與原光線方向發生了偏離。

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

3、多普勒效應多普勒效應指出，波在波源移向觀察者時接收頻率變高，而在波源遠離觀察者時接收頻率變低。觀察者移動時也能得到同樣的結論。當火車向我們疾馳而來時，其汽鳴聲會比平常更刺耳。你可以在火車經過時聽出刺耳聲的變化。人們發現，恒星光譜以一年為周期，交互發生紫移和紅移，說明地球與恒星之間發生了相對運動，進一步證明了地球公轉的存在。