下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
常用的地心坐标系以地球自转轴为基本轴。当地球自转轴相对地球内部的位置固定不变时，可唯一确定地心坐标系。但是，由于地球不是刚体及其他一些地球物理因素的影响，地球自转轴相对于地球的位置并不是固定不变的。
地球自转轴与地球表面交于两点，一般取与地球北极相应的交点为地球极点。由于地球自转轴在地球球体内的运动，地球极点在地球表面的位置随时间而变化，这种现象称为地极移动，简称为极移。随着时间变化的地球自转轴称为瞬时轴，相应的极点称为瞬时极。
通过大量的资料分析表明，地极运动主要包含两种周期性的变化：一种变化周期约为1年，振幅不到0.1″；另一种变化周期约为432天，振幅约为0.2″。另外，还有一些不规则变化。
由于瞬时极在地面上移动的范围较小，所以可以取一个通过地极表面中心与地球表面相切的平面替代这一范围的地球球面。在这个平面上取一个平面直角坐标系描述地极的运动。如图3.10所示， P 0 表示地极在某一时期的平均位置，即地极轨线的中心，这一点称为平地极，简称为平极。以平极 P 0 作为坐标系的原点，由平极指向格林尼治子午线方向为 x 轴的正向，格林尼治以西的方向为 y 轴的正向。 P 表示瞬时极。如图3.10所示，瞬时极 P 的位置可以用其相对于平极 P 0 的直角坐标（ x p ， y p ）表示。
图3.10 极移
地极移动与岁差、章动既有区别又有联系。前者是地球自转轴在地球本体内的运动，后者是地球自转轴在空间的运动。当在地球上看地极运动时，假设地球瞬时自转轴有某种可识别的标志，那么可以看到地球瞬时自转轴在地面上做近似圆周运动。如图3.11a所示，假设瞬时极圆周运动中心 P 0 是地面上的固定点，取这一点为参考点。设从瞬间 t 1 到 t 2 ，瞬时极从地面上的点 P 1 移动到位于直径另一端的 P 2 。图3.11b给出了在瞬间 t 1 从空间看到的地球。 K 指向北黄极， P 指向北天极， O 为地球质心， ε 为黄赤交角。 OP 与地面交点为 P 1 。对照图3.11a所示可知，地面上的固定点 P 0 在 P 1 左侧。到了 t 2 瞬间，由于岁差的影响，地球自转轴 OP 对黄极 K 绕过一小角∠ A 1 O′A 2 ，如图3.11c所示，而地球本体在空间对轴 OP 做了晃动，以致 OP 与地面的交点成为地面上的点 P 2 。地面上固定点 P 0 在 P 2 右侧。假定 OP 0 为地球内的一根固定轴线，在空间将看到轴 OP 0 较快地（周期约为1.2年）绕缓慢移动的 OP 轴（周期约为25800年）旋转。因此，如果从空间来看地球的自转运动，除了看到岁差、章动现象之外，还可以看到地球本体对于自转轴的这种晃动。
图3.11 极移和岁差、章动
岁差和章动引起恒星坐标的变化是天球坐标系（如赤道坐标系）本身变化的结果。而地球相对于瞬时自转轴的晃动将使观测者的天顶在恒星之间做微小的位移，即恒星的天顶距产生了相应的变化。因此，瞬时岁差、章动使天极在天球上的位置发生变化，极移则使天顶在天球上的位置发生变化。