恒星年与回归年的比较.doc

恒星年与回归年的比较恒星年：地球公转的恒星周期。即地球在轨道上连续两次通过某一恒星的时间间隔，为365日6时9分10秒，即365.2564日。在这期间，地球恰好公转了360，完成一个公转周期。它和地球在轨道上（或太阳在黄道上）连续两次通过春分点的时间间隔，即一个回归年不同。回归年是春夏秋冬的递变周期，它的长度是365日5时48分46秒，即365.2422日。在此期间，由于地轴进动，春分点西移5029，地球绕日运行不足360，不是一周。因为地球在一个回归年里比一个恒星年少转了5029的角距，而导致回归年比恒星年短了20分24秒。地球公转1约需一日，公转1约需24分钟。那么公转5029，则需20分24秒的时间。为什么春分点每年西移50.29而造成岁差现象呢？这是地轴进动的结果。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59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。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2326，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5029，进动的周期是25800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6634。全球各地的昼夜长短和正午太阳高度的季节变化、阳历和阴历的历年安排、二十四节气的划分，均以回归年为周期。“春有百花夏有雨，秋有凉风冬有雪”。四季更替谓之“年”。每年1月正值北半球的寒冬，可此时，地球却是过近日点，而7月北半球盛夏时节地球正过远日点。难道靠近太阳反而冷，远离太阳反而热吗？其实，日地距离的变化只是使整个地球从太阳接受的总热量产生一些微小的差异，这一点差异并不足以造成地球上一年的季节变化。真正的原因是地球在轨道上歪着身子走路，从而太阳赤纬随时在变化，也就是说太阳在地球上的直射点发生有规律的变化。每年3月21日左右，阳光直射赤道，这时太阳在春分点，太阳赤纬等于0度。此后，太阳赤纬开始加大，太阳光直射点逐渐向赤道以北移动，北半球所得的热量逐渐增多。 6月22日左右，太阳运行至夏至点，太阳赤纬等于黄赤交角，阳光直射在北回归线上。这天北半球各地，中午太阳位置最高，白昼时间最长，黑夜时间最短，接受的太阳光和热最多，日出和日没点偏北的程度最大。夏至后太阳光直射点南移，9月23日左右太阳运行至秋分点，阳光再次直射赤道。 12月22日左右，太阳运行至冬至点，阳光直射南回归线，对北半球来说此时的情况与6月22日恰好相反。冬至后阳光直射点开始北移，到3月21日，又直射赤道。这样，对于地面上的某一地带，在一年中的不同日期里，日出和日没点的方位不断变化，白天太阳在天球上所走的距离长短不一，即白昼长短不一，于是太阳光照射的时间就不同。正午太阳的高度也不断的变化，阳光与地面的倾斜角度也随之变化。太阳光照射时间、照射角度的变化使某一地带所接受的太阳光和热就有多与少的