樊升海：高中地理课本《地球公转轨道示意图》辨析

2021-06-23 11:26阅读：

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樊升海：高中地理课本《地球公转轨道示意图》辨析
把昨天不精确的几处做了些修改，愿意接受专家们最严格的挑剔。
今天我们就认真讨论一下：高中地理课本地球的远日点和夏至时地球位置的关系。
本来应该有数据和图示，由于懒惰占了上风。请老师们原谅。
我们先来说说高中地理课本《地球公转轨道示意图》
1、先说什么是“示意图”。
就是客观对象的全貌，人的肉眼不可见，而使用肉眼可见的图来表达原有的意义，就是“示意图”
A、这里要说明的是：一般的说，示意图不是按比例制作的，那是地图。否则，这里的地球轨道就会画成一个圆形轨道。由于太阳和地球质量不是一个级别，使的地球轨道几乎接近圆。若按比例划成课本上这么小的图，就画成了一个真正的圆形轨道了，太阳会画不下，地球就画的看不见了。
B、课本上划的椭圆轨道，是为了说明“地球轨道”确实在严格数学意义上是一个椭圆。只不过课本上的地球椭圆轨道，是一个长短轴差距较大的椭圆，这只是为了学生容易直观理解的做法，而不是真正的地球轨道的缩小版。
C、而课本上的太阳位置，却在椭圆的中心。实际上，按照课本上的椭圆轨道，太阳该在椭圆右边的焦点上。显然作者是担心问题对学生“变复杂”的简化制作。“地球轨道”椭

圆的焦点在太阳内部，距离日心只有几百千米。所以，这个图又是一个“简图”，而不完全是个示意图。
D、 高中生只要有“万有引力”知识，把太阳放在图示椭圆轨道右边焦点上，学生没有理解上的困难。
E、所以，课本上这个“公转轨道”图，既不是“示意图”，又不是“简图”，更不是“地图”，而是作者想让学生仅仅了解知识点的“理想图”。
2、从椭圆的性质看，也就是从标准的数学椭圆看：当太阳光的直射点，在北回归线上时，也就是6月21日前后，地球此时正好应在椭圆轨道左边的“顶点”上，这一点确实是距离椭圆右边焦点最远的位置，也就是地球距离太阳“最远”的位置。从课本看，说这一点是地球的“远日点”，一点问题都没有！
3、 那为什么，课本又说地球的远日点在7月初呢？这是一个学生曾经问过的问题，几十年教师生涯，只有一次。
A、是因为高中地理课本压根就没有考虑月球对地球轨道的影响。
B、 首先，课本上的所谓“地球椭圆轨道”，就不是地球走过的实际路径的“示意图”。
C、课本上的 “地球轨道”，其实是地球和月球“公共质心”走过的示意图（这不是最精确的说法，因为还有其它的影响）。
D、地球和月球都在绕着这“公共质心”旋转，周期大概是28天。就是月球绕地球的周期。
E、地球绕日的真实路径是：绕着“地月质心”旋转的一个“摆轮”，而不是课本上的椭圆轨道。
F、所以，现在的夏至时刻，地球只能在课本椭圆轨道的长轴上，一定不在“椭圆轨道”的左顶点上。
G、只有地球在椭圆的长轴上，太阳光的直射点，才可能落在北回归线上。
H、此时地球的位置，只能在地月“质心轨道”里侧，也就是椭圆轨道左顶点右侧的长轴上，当然不是远日点。如果在左侧，那可就真的成“远日点”了。
I、当地月公共质心在椭圆轨道运行了十几天后，地球就处在这个椭圆轨道的外侧。距离太阳最远。也就是真正的“远日点”，大概在7月初。
J、夏至时地球距太阳距离，和远日点距太阳的距离相差不大。是因为近圆性和地月质心在地球内部的共同影响的结果。
K、这里我们还没有考虑“质心绕日轨道”平面，和地月绕质心轨道的平面，其实并不在同一平面上。我们的说法是有一定误差的。更不考虑其它天体所谓的“摄动”、“轨道进动”造成的误差。
K、所以，课本上“地球公转轨道示意图”存在些许问题，容易引起师生误解。
202106231124

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