[科普中国]-地球自转角速度

地球自转角速度（rotational angular velocity of the earths ）是指地球本体绕通过其质心的旋转轴自西向东旋转的单位时间内绕过的角度，一般用ω表示。

简介地球自转角速度定义为地球在单位时间内自转的角度。角速度在极点为零，地球上每一点都在24小时自转相同的角度360°，所以除极点外，任何地方的角速度都一样。

角速度公式地球自转角速度=地球自转一周转过的角度/所需时间=360°/23小时56分4秒≈15°/小时。地球自转的平均角速度为7.292x10-5rad/s。即ω=ψ/t，ψ为转过角度，t为时间。

特征自转是地球的一种重要运动形式，地球自转的平均角速度为7.292x10-5rad/s，在赤道上的自转线速度为465m/s。20世纪初人们发现地球自转速度是不均匀的，存在着以下3种变化：

1、长期减慢：这种变化使日的长度在一个世纪内大约增长1~2亳秒，使以地球自转周期为基准所计量的时间在2000年来累计慢了2个多小时。科学家发现在37000年以前的泥盆纪中期地球上一年大约为400天。引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。

2、周期性变化：20世纪50年代从天文测时的分析发现，地球自转速度有季节性的周期变化，春天变慢，秋天变快,此外还有半年周期的变化。周年变化的振幅约为20~25亳秒，主要是由风的季节性变化引起的。

3、不规则变化：地球自转还存在着时快时慢的不规则变化。其原因尚待进一步分析研究。

地球自转角速度变化依据天文学上的依据1、长期变化：1755年，德国科学家康德在提出星云说的同时，提出了潮汐会延缓地球自转速度的观点。在我国、古代巴比伦、古希腊等在二千五百年前就有关于日全食的记录。发现月球的平均运动每年约有10”的加速度，后来发现太阳视运动也有相应的加速现象。根据日全食发生的规律，可精确地推算出几千年前每次日全食的地点和推算出的地点相比向西偏移了很大距离。这表明，二千五百年来，地球自转速度有相当的延缓。昼夜延长每百年达0.0024s,而上一世纪记录到昼夜延长为0.0016S。

2、不规则变化：十七世纪以后，随着工商业的发展，航海事业跟着发达起来，船舶在海祥中靠观测月亮定位，需要预先计算月亮的精确位置，编制出月亮历表。没有多久，发现月亮历表所给出的位置与实际有偏差，感到月亮“行动诡秘”。经过长期探索，发现作为计算基础的均匀时间，与地球自转的实际情况并不一致。至本世纪三十年代末，发现了行星位置和月亮位置的偏差变化完全与其轨道运动的角速度成比例。这才最终找到了月亮历表不准确的真正原因是地球自转不稳定所致。

3、季节性变化：

1935年，利用石英钟发现地球自转角速度的周期变化。按石英钟和摆钟所给资料，一般以三月份为最慢，八月份最快。年内昼夜长短变化，一年内达0.0025S。季节性的月长变化约为0.64s，相对变化串约70 X 10-1。这种变化主要来自冰雪、洋流、大气层环流的季节性变化和固体潮的影响等。

地质学上的依据海水进退规程，提供了地球自转角速度变化的一个证据。构造体系的规律性分布、相互复合及其先后出现沉积岩相、古气候、古生物等的规律分布和沿径向迁移等提供了地球自转角速度变化的另一些证据。

古生物学上的依据据Wells (1963 )对中泥盆世的脊板珊瑚、内珊瑚和蜂巢珊瑚研究时发现，这些珊瑚每年细生长纹一般具385一410余条，即平均为100条左右，他用每个纹层代表一天，400个纹层代表一年来解释。这一发现引起了地学界学者们的广泛重视，人们相继进一步研究了珊瑚类、瓣鳃类、叠层石、箭石等化石后，大体上证实了显生宙从早古代至今，每年天数和每个朔望月天数均有减少之趋势。这个结论与天文学所得月球逐渐远离地球而去的观测数据基本一致。影响古生物生长纹层的因素很多，由于计时的准确性上还未达到足够精确的度，也未能区分出长期变化和不规则变化，关于地球公转和自转速度变化方面的工作还刚始进行。尽管如此，已可看出在漫长的地质时期，地球自转角速度曾经发生过较大幅度变化。1

地球自转角速度变化原因地球自转角速度变化原因分为内因两个方面。

外因1、太阳和月亮对地球潮汐的作用：首先，月亮绕地球运转到赤道上空时，月亮视赤纬角等于零度，月亮对大气的引潮力达到最大值，大气的纬向风速增加，地球的自转角速度减小，日长增加；反之，当月亮视赤纬角绝对值达到最大值，月球对大气的引潮力减小，大气纬向风速减小，地球自转角速度增加，日长减小。其次，凡包含月亮近地点P的波，其波峰的振幅较高，而包含月亮远地点A的振幅较低，因为月亮离地球越近，月亮引潮力对大气的作用越大；反之，月亮离地球越远，月亮引潮力对大气的作用越小。太阳潮也有类似的影响。

2、太阳产生的各种场对地球自转速度变化的影响：地球的日周长与太阳黑子的十一年周期变化相对应。即日周长突变的时间几乎经常地恰好与太阳黑子十一年周期的极值相一致，或差不多在五、六年周期的最大值。表明太阳黑子活动和磁场十一年变化的周期，与地球自转角速度变化相对应。

内因地球内部物质的物理化学状态变化，如温度变化、相变、重结晶作用和重力分异作用等，导致物质密度变化,对地球自转角速度的某些影响。地球内部特别是在地壳中散布的放射性物质，其蜕变便要产生热量，所产生的热量与地壳向外散失的热量相等甚或略有富余。如果地壳内部的温度增高，就会产生重力分异，对流和均衡代偿，引起地壳内部物质再分配。这给发动构造运动提供了一定条件，也影响地球自转角速度的变化。2

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学