七年級地理上冊第一單元教案
摘自:
為什么一分鐘會有六十一秒
眾所周知,一天有24小時,每小時有60分,每分鐘為60秒,所以一天有86400秒。然而很少有人知道,1985年8月1日上午7點59分有61秒鐘,所以這一天也比平時多1秒——有86401秒。這是怎么一回事呢?原來,我們的地球并不是一個絕對勻速自轉的剛性實體,大氣層、海洋和液態內核都有相對于地球整體的“獨立運動”,這些運動造成的摩擦力會干擾地球自轉;有時對地球有“剎車”作用,使轉速變慢,有時也會推動地球加速。所以國際時間局(bih)規定,每當地球自轉變化的累積值接近1秒鐘時,就要在這一年國際標準時間6月30日或12月31日的最后一分鐘末尾增加或減去這1秒,稱為“跳秒”。換成北京時間,則是在7月1日或第二年1月1日上午7點鐘最后一分跳秒。
跳秒有兩種,需要額外加上1秒的稱為“正跳秒”,其計時程序為:58秒,59秒,60秒,61秒(即0秒),1秒,2秒……。另一種情況是減去1秒,稱為“負跳秒”,這時1分鐘只有59秒,程序是:……58秒,59秒(0秒),1秒,2秒……。由于近期地球自轉有變慢趨勢,因此這幾年基本上都是正跳秒,1980年在1月2日跳,81、82、83年在7月1日跳,但84年沒有跳。據國際時間局通知,今年仍定在北京時間7月1日進行正跳秒,所以這一天是一年中最長的日子,感興趣的讀者,可以接收天文臺發播的短波時號,聽一聽有61個滴答”的1分鐘。
摘自:張偉鍔等《中國•世界•宇宙——地理文摘精萃》
一年到底有多長
一年的長度應該是 365.2422 日,略短于地球的公轉周期 365.2564 日。為甚么會有這個差別呢?這又要從四季的變遷談起。
圖一 地球自轉軸傾斜,造成四季的變遷。
大家都知道,地球的自轉軸并非垂直于它繞太陽公轉的軌道平面 (圖一),而是傾斜了 23.5o,因此北半球在夏天時傾向于太陽,受陽光較多,天氣較熱,相反在冬天的時候就較冷了,這便是四季的由來。中國人早已意識到預測季節的變遷對農業的重要性,所以在歷法中定義了二十四個節氣,為播種及收成的時間提供參考。其中四個節氣,春分、夏至、秋分及冬至分別象征著春夏秋冬四季的來臨。在今天,這四個「節氣」已經不單成為日歷上幾個特別的日子,它們來臨的時分更是可以被非常準確地定義和測定的,比如在春分或秋分的一刻,地球赤道平面與公轉軌道平面相交的直線正向著太陽 (圖二),南北半球受日照的時間均等。
圖二 在春分或秋分時,地球赤道平面和公轉軌道平面的交線向著太陽,
南、北半球接受到相同量度的陽光,日夜長度均等。
你可能會問﹕四季的周期不就是地球的公轉周期嗎?其實兩者還有一點細微的分別。如果你有玩過陀螺的話,可能會注意到當陀螺的轉動速度減慢時,它的自轉軸會作緩慢的擺動,在空間中畫出圓形的軌跡 (圖三)。原來地球并非一個完美的球體,太陽與月球的引力拉著地球凸起的部份,也會使它的自轉軸像陀螺般擺動,但這種稱為「歲差」運動十分緩慢,每隔約二萬六千年,地球的自轉軸才會擺動一周。我們剛才對于四季的討論,一直假設地球自轉軸的方向不變。如果我們想象自轉軸呈現陀螺般的擺動,便會出現很有趣的現象﹕試想像地球由春分的一刻出發,繞太陽轉了一周,當地球在軌道上回到它原來的位置時,自轉軸的方向已經輕微地改變了,換句話說,這時候地球并非剛好處于另一個春分!精密的分析告訴我們,一個春分與另一個春分相隔的時間比地球公轉的周期略短。由于我們的歷法要準確地預測季節的變遷,以方便日常的生活,所以我們采用的年,是連續兩個春分相隔的時間,稱為「回歸年」,長 365.2422 日,與地球公轉周期 365.2564 日不同。