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回归年与恒星年区别及原因 回归年与恒星年区别及原因 地球绕太阳公转一周的时间,称为一“年”。地球公转的一个周期时间,因为参考点不同,则其时间长度也不相同。即恒星年与回归年,其同样是一年,但其时间长度有差异。 一恒星年,即太阳在天球上连续两次通过同一恒星的时间间隔,365.2564日。即365日6时9分10秒。它是以相对不动的恒星作为参考点的,所以是地球绕太阳公转的真正周期。 一回归年,是太阳在天球上连续两次通过春分点的时间间隔,长度为365.2422日,即365日5时48分46秒。它是以春分点为参考点的。 为什么以春分点为参考点的回归年比以恒星为参考点的恒星年短20分24秒呢?这是由于春分点在黄道上每年要西退50.26"。 春分点的西移,是由于地轴的空间运动造成的。地轴的空间运动使地轴在天空中的指向发生变化,这种变化被称为地轴的进动。 促使地轴进动的原因,是地球在自转过程中受到月球和太阳吸引力的干扰。太阳和月球对地球赤道隆起带的吸引,试图将并不重合的地球赤道平面与黄道面重合,因地球自转有强大的惯性力,使两者根本重合不了,但这种引力的干扰,却引起了地轴和赤道平面的摆动,并使地轴的运动类似于陀螺旋转轴的摆动。 由于地轴所指方向及地球赤道平面方向发生了变化,天赤道平面的方向也跟着发生变动,这样,黄道平面与天赤道平面两交点的位置也随之发生变动。我们知道,春分点和秋分点就是黄道平面与天赤道平面的两个交点。黄赤交点的变动必然带来春分点沿黄道的移动。地轴进动的指向,同地球自转的方向相反(同时也与地球公转方向相反),从北半球地面上看,其进动的方向在天球上呈顺时针方向,这导致春分点的移动方向与地球公转方向相反,即西移。 地轴的进动是一种周期性运动,地轴转动一周约需要25800年,每71年又7个月运行1°,每年移动约50.26”。所以春分点就要在黄道上每年西退50.26"。 由于春分点的西移,则以春分点为参考点的太阳在天球上周年运动的周期(即回归年),和以恒星为参考点的的太阳沿黄道运行一周的时间(即恒星年)便有了差值,其值为20分24秒。由此可知,回归年实际上是地球在公转轨道上少走了50.26”的时间,它不是地球公转的真正周期;恒星年是转够360°的时间,它才是地球公转的真正周期。
小科普-地轴进动与北极星变更 北极星并不是指某一颗固定的恒星,而是指距离地球北天极最近的恒星,由于地球存在进动,所以北极星是交替变化的,目前北极星是恒星勾陈一,在1.3万年后,织女星距离北天极最近将成为新的北极星。地球围绕太阳公转,太阳系围绕银河系公转,由于地球公转的角动量守恒,使得短时间内地球地理南北极的指向大致固定,但由于地球存在进动现象,所以南北极的指向还是存在微小的周期性变化,变化周期为25700年,也叫做一个柏拉图年。由于地球的进动现象,使得不同时期地球北天极指向不同,北天极在天球中将画一个圆,这个圆大致经过勾陈一、天钩五、织女星等等一共30多颗恒星,整个周期25700年。当北天极距离哪颗肉眼可见的恒星最近时,我们就把这颗恒星称作“北极星”,目前北极星是指勾陈一,勾陈一是一颗二等亮星,距离地球434年,再过80年后,勾陈一距离北天极最近,然后开始相互远离。在500年后,勾陈四将代替勾陈一成为新的北极星,在13500年后,织女星将成为新的北极星,而织女星是所有北极星值班表中最亮的恒星。由于北极星轮班表中的恒星亮度相差很大,有时候也会出现一颗较为黯淡的星星成为北极星,或者北极星距离北天极有较大偏差,而我们目前的北极星(勾陈一),亮度在北极星轮班表中仅次于织女星。我们在纬度较高的地方,利用延时摄影拍摄星轨,会看到夜空中的星星将形成一个一个的圆,而圆心就是北天极,北极星就处于圆心附近。
地轴进动的详细解释 春分点每年西移50″.29而造成岁差现象是地轴进动的结果。 地轴的进动同地球的自转、地球的形状、黄赤交角的存在以及月球绕地球公转轨道的特征,有着密切的联系。地轴的进动类似于陀螺的旋转轴环绕铅垂线的摆动。当急转的陀螺倾斜时,旋转轴就绕着与地面垂直的轴线,画圆锥面,陀螺轴发生缓慢的晃动。这是因为地球引力有使它倾倒的趋势,而陀螺本身旋转运动的惯性作用,又使它维持不倒,于是便在引力作用下发生缓慢的晃动。这就是陀螺的进动。 地球的自转,就好像是一个不停地旋转着的庞大无比的大“陀螺”,由于惯性作用,地球始终在不停地自转着。地球自身的形状类似于一个椭球体,赤道部分是凸出的,即有一个赤道隆起带。同时,由于黄赤交角的存在,太阳中心与地球中心的连线,不是经常通过赤道隆起带的。所以,太阳对地球的吸引力,尤其是对于赤道隆起带的吸引力,是不平衡的。另外,月球绕地球公转的轨道平面,与黄道面和天赤道面都不重合,与黄道面呈5°9′的夹角,也就是说,地球中心与月球中心的连线,也不是经常通过赤道隆起带。所以,月球对地球的吸引力,尤其是对赤道隆起带的吸引力,也是不平衡的。据万有引力定律,F1>F2。 日月的这种不平衡吸引力,力图使赤道面与地球轨道面相重合,达到平衡状态。但是,地球自转的惯性作用,使其维持这种倾斜状态。于是,地球就在月球和太阳的不平衡的吸引力共同作用下产生了摆动,这种摆动表现为地轴以黄轴为轴做周期性的圆锥运动,圆锥的半径为23°26′,即等于黄赤交角。地轴的这种运动,称为地轴进动。地轴进动方向为自东向西,即同地球自转和公转方向相反,而陀螺的进动方向与自转方向是一致的。 这是因为陀螺有“倾倒”的趋势,而地轴有“直立”的趋势。 地轴进动的速度非常缓慢,每年进动50″.29,进动的周期是25,800年。 由于地轴的进动,造成地球赤道面在空间的倾斜方向发生了改变,引起天赤道相应的变化,致使天赤道与黄道的交点——春分点和秋分点,在黄道上相应地移动。移动的方向是自东向西的,即与地球公转方向相反,每年移动的角度为50″。29。因此,年的长度,以春分点为参考点周期单位要比以恒定不动的恒星为参考点的周期单位略短,这就是产生岁差的原因。 由于地轴的进动,造成地球的南北两极的空间指向发生改变,使天极以25800年为周期绕黄极运动。所以,天北极和天南极在天球上的位置也是在缓慢地移动着。北极星在公元前3000年曾是天龙座α星,北极星在小熊座α星附近,到了公元7000年,移到仙王座α星附近,到公元14,000年,织女星将成为北极星。 由于地轴进动造成天极和春分点在天球上的移动,以其为依据而建立起来的天球坐标系也必然相应地变化。对赤道坐标系来说,恒星的赤经和赤纬要发生变化,对黄道坐标系来说,恒星的黄经要发生改变。但是,地轴的进动不改变黄赤交角,即地轴在进动时,地轴与地球轨道面的夹角始终是66°34′。
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