最后更新：2025年1月7日

地球的倾角

地球自转轴的倾斜 — *地球的倾角是指地球自转轴与其轨道平面（黄道面）之间的夹角。*

什么是地球的倾角？

地球的倾角或地轴倾斜度，是指地球自转轴与其绕太阳公转轨道平面（黄道面）垂线之间的夹角。换言之，它也是地球赤道面与轨道面之间的夹角。目前，这一角度约为23.4度。在太阳系中，各行星绕太阳公转的轨道大致位于同一平面——黄道面上。

地球的倾角导致了四季变化。倾角越大，季节间的差异就越明显。如果地轴倾角为零（0°），就不会有四季，全球温度将均匀分布。由于地轴倾斜，地球不同区域在一年中接收到的太阳辐射量各不相同，这导致了温度和日照时长的变化，从而形成了四季。

什么是地球的自转轴？

自转轴是地球在24小时内绕其自转的轴线。该轴线大致穿过地球表面的北极点和南极点。赤道平面与地球自转轴垂直。天极（北天极和南天极）是天空中标记地球自转轴延伸至太空的假想点。天赤道平面是地球赤道平面向太空的假想延伸。尽管地球自转轴的运动会导致这两个平面随时间产生微小差异，但这些偏差微乎其微。

地球自转轴倾角的变化

地球的倾角或轴向倾斜并非恒定角度，而是随时间略有变化。这种运动是由太阳系中其他行星（尤其是木星和土星）施加的引力扰动引起的。然而，倾角始终保持在22.1°至24.5°之间。在过去500万年中，地球倾角在22°2'33"至24°30'16"之间变化，平均周期为41,040年。目前倾角为23.4361706743°，但正以每年约0.00013度（即每世纪约46.8角秒）的速度缓慢减小。换言之，地轴正以约每7692年1°的速度向垂直方向逐渐回正。

总之，地球的黄赤交角在22.1°至24.5°之间变化，并在41,000年内回归至22.1°。

地球自转轴的变化

地球自转轴围绕垂直于黄道面的方向描绘出一个圆锥体。这种进动运动是由太阳和月球对地球赤道隆起部分施加的引力引起的。26000年的周期对应地球自转轴绕此圆锥体完成一整圈所需的时间。这意味着自转轴大约每26000年相对于固定恒星回到初始位置。

叠加在26000年的岁差之上，还有一种更快速、振幅较小的振荡，称为章动，表现为地球自转轴倾角的周期性变化。章动的主周期约为18.6年。

影响地球倾角变化的因素

地球的倾角因多种复杂机制而变化。这些变化源于不同时间尺度上的引力相互作用、地球内部过程以及天文现象。

1. 月球的引力相互作用

月球扮演着核心角色，因为它对地球自转轴产生稳定作用，限制了倾角的变化幅度。它将地球的倾角控制在22.1°至24.5°的相对狭窄范围内。模拟表明，如果没有月球，地球的倾角可能会在数百万年内发生混乱变化，在0°至85°之间摆动。

地球并非完美的球体，它在两极略微扁平，赤道处则存在隆起。这种隆起意味着地球的质量分布并非各向同性（即并非在所有方向上均匀）。由于赤道隆起与地月方向并不对齐，这种相互作用会产生一个引力扭矩，倾向于使地球自转轴重新调整为垂直于轨道平面的方向。该扭矩部分抵消了其他行星（尤其是木星和土星）的引力扰动——否则这些扰动可能会使地球自转轴失稳。

月球对地球的隆起部分施加引力，因其公转轨道与地球赤道面存在不同倾角，在每月轨道周期中会穿越赤道面上下方。这意味着月球无法始终与地球赤道隆起保持对齐。这种不对称性产生了引力扭矩，导致地球自转轴产生进动（围绕平均方向的圆周运动）。