一颗畸形行星的摆荡
这种圆周运动当然会产生强大的离心力,使得地球的&ot;纸袋&ot;在赤道部位向外膨胀,一如牛顿在17世纪证明的。其必然结果就是两极的扁平化。故此,我们的地球实在不算是一个完整浑圆的球体;严格说,它应该被称为&ot;扁球&ot;(oblatespheroid)。地球的赤道半径是3963374英里,比两极半径(3949921英里)多出约14英里。
多少亿年以来,地球扁平的两极和膨胀的赤道,就一直跟奇妙的引力展开一场隐秘的数学互动。一位专家解释:&ot;由于地球是扁平的,月亮的引力总是把地球的轴引到一边,使它倾斜,与月亮的轨道形成一直角。在较小的程度上,太阳也发挥类似的作用。&ot;8
同时,赤道的膨胀‐‐赤道周边地区体积的增加‐‐促使地球稳定在自身的轴上,如同回旋器(gyrospe)的边缘所发挥的作用一样。
年复一年,在星际互动中,这种回旋器效应防止太阳和月亮之间的&ot;拔河&ot;剧烈改变地球自转轴的方向。然而,这两个星体共同发挥的引力作用毕竟相当强大,足以迫使地球的轴&ot;进动&ot;(toprecess)‐‐在天文学上,这意味着地球的轴以顺时针方向缓慢地摆荡前进,与地球的旋转方向相反。
这样的一种运行,是地球在太阳系中所表现的特征。玩过陀螺的人不难理解这点;陀螺毕竟只是另一种回旋器。充分地、持续不断地旋转时,陀螺是直立的。可是,一旦它的轴偏离垂直方向,它立刻就表现出第二种行为:绕着一个大圈子缓慢地、固执地反向摆荡。这种摆荡‐‐天文学上称为&ot;岁差&ot;(precession)‐‐改变地球的轴所指的方向,同时使它新近取得的倾斜角度保持稳定。
第二种比喻方式略为不同,但也许能进一步帮助读者理解这个复杂深奥的天文现象:
1、想象地球漂浮在太空中,略为倾斜,和垂直线形成大约235度角,每24小时绕着自己的轴旋转一次。
2、把地球的轴想象成一根粗大的坚实的枢轴(pivot)或轮轴(axle):它穿过地球的中心,两端从地球的南极和北极凸出来,一路延伸进太空中。
3、把你自己想象成一个巨人,肩负特殊的使命,跨着大步走过太阳系。
4、想象你朝着倾斜的地球走过去(由于你是一个巨人,在你眼中,地球这个行星比水车的轮子大不了多少)。
5、想象你伸出两只手,抓住那根轴子凸出的两端。
6、接着,在你想象中,你开始缓慢地旋转轴子的两端:一只手推轴子的一端,另一只手拉轴子的另一端。
7、你抵达时,地球自身已经在转动中。
8、你的任务并不是干扰地球自身的旋转,而是赋予它另一种运动:被称为&ot;岁差&ot;的缓慢、顺时针方向的摆荡。
9、为了完成这个任务,你必须把轴子的北端往上推,在北半球绕着一个大圈子旋转,同时,把轴子的南端往下拉,在南半球绕着同样大的一个圈子旋转。你必须使用双手和肩膀,完成这个缓慢的回旋动作。
10、提醒你:在你这个巨人眼中,地球虽然只不过是一只&ot;水车轮&ot;,但它比你想象的要沉重得多‐‐事实上,它是那么的沉重,你必须花25776年时间,转动地球轴子的两端,完成一个&ot;岁差周期&ot;。(任务完成时,你会发现,轴子的两端在天球中所指的方向,跟你抵达时一模一样。)
11、哦,顺便一提,既然你已经开始执行你的任务,我们最好跟你说清楚:你永远不得离开工作岗位,因为当一个岁差周期结束时,另一个周期必须马上开始,然后另一个……另一个……值到永远永远。
12、你可以把这一切看成太阳系的基本运作机制之一,也可以将它视为上帝的旨意。随你便。
在整个过程中,当你缓慢地绕着天空推动地球的轴子时,它的南端会顺序指向围绕南天极的不同星体(有时候,当然会指向空无一物的太空),北端会顺序指向围绕北天极的不同星体。
这种情况有点像孩子们玩的&ot;大风吹&ot;游戏。使一切不断移动的,是地球的轴向岁差(axialprecession)‐‐巨大的引力和回旋力造成的运动,具有规律性,利用现代仪器很容易推测出来。例如,现在的北极星(polaris)是小熊座a型星(alphaursaeoris),但是,通过电脑我们可以精确计算出,公元3000年时占据北极位置的却是天龙座a型星(alphadranis)。在古希腊时代,北极星是小熊座β型星(betaursaeinoris);到了公元14000年,它将变成织女星(vega)。
往昔的一大秘密
关于地球在太空中运行和定位的一些基本数据,我们不妨重温一下:
●球轴略为倾斜,和垂直线大约成23.5度角。在41000年的周期中,角度的改变每一边可达1.5度。
●每25776年,地球完成一个岁差周期。
●每24小时,地球绕轴自转一次。每365天(实际是365.2422天),地球绕太阳运行一次。
●影响地球季节最大的是,地球沿着轨道运行时,太阳光线在不同的轨道点照射到地面上的角度。
我们也必须记住,每一年有四个关键性的天文时刻,正式宣告春、夏、秋、冬季开始。这些时刻(或称&ot;基点&ot;)是冬至、夏至、春分、秋分,对古时候的人十分重要。在北半球,冬至在12月zi日来临,是一年中白昼最短的一天,夏至则在6月21日出现,是一年中白昼最长的一天。南半球正好相反:冬季从6月zi日开始,夏季在12月21日来临。
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