地球运动的证明

王　全

地球运动包括自转和公转，人们对它的认识经历了相当漫长与艰辛的过程。那么，哪些现象可以解释或证明它们的存在呢?

一、地球自转的证明

1、重力加速度不同位置(纬度)的重力加速度并不相等，呈从赤道向两极逐渐递增的变化规律。原因是随着地球的自转，不同纬度的物体的离心力不同。产生现象：同一物体在不同地区重量不等；地球为赤道略鼓，两极略扁的桔子状球体。

2、高空下落物体东偏很早以来，人们就发现掉入足够深的井中的物体，下落位置不在其正下方，而是在略偏东的位置或碰到井的东墙壁。原因是由于地球自西向东自转，地面物体自转线速度(向东)比井底快。类似现象：无风的天气条件下，从高空自由下落的物体发生东偏。

3、水平运动物体偏转水平运动的物体，发生偏向，北半球右偏，南半球左偏，且纬度越高，速度越大，偏转越严重。原因是地球不停地自转，从北极上空看为逆时针，南极上空看为顺时针，运动的物体与地面发生了相对运动。产生现象：北半球气旋逆时针旋转，反气旋顺时针旋转，南半球相反；北半球河流右岸侵蚀严重，而南半球左岸侵蚀严重等。这也影响到人们发射炮弹时，为了击中目标，必须考虑偏向问题。

4、傅科摆试验这是地球自转最有力的证明。1851年法国物理学家傅科为证明地球自转所设计的一种摆，称为傅科摆。傅科摆绳长67米，绳端摆锤重27千克，这种摆自由摆动时间较长，便于人们观察。摆下有一个有刻度的圆盘，盘上刻有通过圆心的直线。静止时，摆锤正中应对准盘的圆心，观察时先确定盘中某一直线与通过圆心的子午线重合，然后推动摆锤沿子午线方向作南北方向转动。过一段时间，就会看到摆动方向偏离了子午线方向。在北半球向右偏转，时间越长，偏转的角度越大。摆开始动以后，除重力外，没有受其它力的作用，按照惯性定律，摆的方向是应该不变的；但摆却偏转了，这是因为地球自转的缘故。同样我们可以模仿这个试验，即牙签法。先用一只脸盆装满水，放在水平且不易振动的地方，待水静止后，轻轻放下一根细牙签(木质)，并在牙签的一端做一记号，记住细牙签的位置。过几个小时后(最好超过10个小时)，再去看时就会发现，细牙签已经转动了一定角度，看起来像是细牙签在转动，其实它并没有转动，而是地球在转动。这种方法其实就是一种简易的傅科摆证明法。牙签在北半球作顺时针(向右)转动，因为地球自转在北半球看起来是逆时针(向左)方向的。南半球则与北半球相反。

5、太阳的周日视运动太阳的东升西落，是再熟悉不过的现象。其它星辰的巡天周日运动，也反映出地球的自转。另外，航天飞机以及人造卫星绕日公转，完成一个周期后，所对应的子午线并不相同，更说明了自转的成立。如神州七号飞船绕地球公转周期大约为90分钟，公转一周后，其对应地球表面子午线，与前一次相差经度(西方)约22.5°。

二、地球公转的证明

1、光行差在无风的下雨天，人们走路时打伞的姿势应当是倾斜的，而不是垂直于雨点下落的方向，即存在“雨行差”。人们看到雨点运动的速度(视运动)，为其真正下落速度与自己行走速度的合运动。恒星光线以每秒300000千米速度投向地球，人们发现观察到的光速与其实际速度不一致，而是存在一定偏差，即“光行差”。从而得出地球也在以一定的速度做公转运动，我们看到的光线应当是光真正的速度与地球公转速度的合运动，即视方向与原光线方向发生了偏离。

2、恒星的周年视差观察同一静止物体，角度不同，物体就会有不同的方位。一年当中，我们看同一颗恒星在视觉大屏(天球)上的位置并不相同，说明地球相对恒星来说发生了位移。

3、多普勒效应多普勒效应指出，波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低。观察者移动时也能得到同样的结论。当火车向我们疾驰而来时，其汽鸣声会比平常更刺耳。你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。人们发现，恒星光谱以一年为周期，交互发生紫移和红移，说明地球与恒星之间发生了相对运动，进一步证明了地球公转的存在。