天文知識:歲差

2021-01-15 博文天心智庫易學文化平臺

歲差(axial precession),在天文學中是指一個天體的自轉軸指向因為重力作用導致在空間中緩慢且連續的變化。例如,地球自轉軸的方向逐漸漂移,追蹤它搖擺的頂部,以大約26,000年的周期掃掠出一個圓錐(在佔星學稱為大年或柏拉圖年)。"歲差"這個名詞通常只針對長期運動,其他在地軸準線上的變動 -章動和極移- 規模要小了許多。


地球的歲差被稱為分點歲差,這是因為 分點沿著黃道相對於背景的恆星向西移動,與太陽在黃道上的運動相反。


日月歲差是太陽和月球對地球赤道隆起的引力作用造成的,引發地軸相對於慣性空間的轉動。行星歲差(actually an advance)是由於其它行星對地球和軌道面(黃道)的引力有小角度造成的,導致黃道面相對於慣性空間的移動。日月歲差比行星歲差強大了500倍。除了月球和太陽,其它行星也會造成地軸的運動在慣性空間中產生微小的變化,在對比時會造成對日月歲差和行星歲差的誤解,所以國際天文聯合會在2006年將主要的部分重新命名為赤道歲差,而較微弱的成份命名為黃道歲差,但是兩者的合稱仍是綜合歲差。


太陽年,又稱回歸年,是以太陽為參照物,地球圍繞太陽旋轉一周所需要的時間,是為了區分以遙遠不動的恆星為參照物的「恆星年」而提出的概念。太陽中心相繼兩次通過春分點所經歷的時間。一太陽年是根據一個世界平均時間規定的為365天又5小時48分46秒。也稱為"回歸年"或"分至年"。因固體潮汐導致的地球差異旋轉之故,每個太陽年時間都不相等。如;公元2028年365日5時37分28秒、公元1997年365日6時1分16秒。平均為365日5時49分22秒±11分54秒。


太陽年就是回歸年,回歸年是曆法(編撰萬年曆)年,其時間長度是根據太陽系運行規律而提前計算出24節氣點的地球表面真太陽時。


恆星年是地球繞太陽一周實際所需的時間間隔,也就是從地球上觀測,以太陽和某一個恆星在同一位置上為起點,當觀測到太陽再回到這個位置時所需的時間,只在天文學上使用。一個恆星年等於365.25636個平太陽日或365日6時9分10秒。恆星年長度為365.25636日,即365日6小時9分10秒。恆星年與回歸年的不同特點就是恆星年採用鐘錶時而回歸年採用提前計算出來的真太陽時。



公元四世紀,中國晉代天文學家虞喜,在分析古星圖和星空時,發現星星的位置略有偏移,進而發現歲差,並定出冬至點每50年後退1°。《宋史·律曆志》記載:「虞喜云:『堯時冬至日短星昴,今二千七百餘年,乃東壁中,則知每歲漸差之所至。』」歲差這個名詞即由此而來。


公元前二世紀,古希臘天文學家喜帕恰斯在編制一本包含1,022顆恆星的星表時,把他測出的星位與150多年前阿里斯提留斯和提莫恰裡斯測定的星位進行比較,發現恆星的黃經有較顯著的改變,而黃緯的變化則不明顯。在這150年間,所有恆星的黃經都增加約1°5。喜帕恰斯認為,這是春分點沿黃道後退所造成的,並推算出春分點每100年西移1°。這是歲差現象的最早發現。


歲差的影響是北極星經常的改變。目前,勾陳一極適合指示天球北極點,因為勾陳一的視亮度(2.0等)足以擔當此重責大任,而且距離真正的北極點只有不到半度的偏差。


在另一方面,天龍座的右樞(天龍座α星),西元前3,000年的北極星,3.67等的光度就顯得遜色多了(只有勾陳一的五分之一),在現今都市的光汙染下幾乎已經看不到了。


在天琴座內明亮的織女星過去也曾擔任過北極星(在西元前12,000年,在西元14,000年將再任),但是卻從未接近至北極點的5°以內。


當西元27,800年勾陳一再度成為北極星時,由於他的自行運動將會比現在離北極點稍遠一些,在西元前23,600年的接近,是他最接近北極點的時刻。


在現階段,要找到天球南極點是比較困難的,因為那個區域是平淡無奇,列名為南極星的南極座σ只是一顆在理想的條件下,肉眼勉強可見的5.5等暗星。但在第80到90世紀時,天南極將通過偽十字。


這種形勢從星圖也能看出,南極的指向正向南十字座移動。在經歷2,000年左右,南十字座恰好可以指出南極點。由於南極點在向南十字座接近中,結果導致從北半球的亞熱帶地區將不再能像古希臘時代那樣清楚的看見這個星座。


如果覺得不好理解,可以這樣想像,一個醉漢朝家裡走,一路上,不斷的搖擺晃動,雖然到家的直線距離是一定的,但是因為喝醉的原因,醉漢實際走到家裡的距離要大於直徑。

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    在歷史上,記載喜帕恰斯發現分點歲差,雖然確實的的時代和日期並不清楚,但由託勒密認為是他所做的天文觀測推測,期間在西元前147年至127年。除了月球和太陽,其他行星也會造成地軸的運動在慣性空間中產生微笑的變化,在對比時會造成對日月歲差和行星歲差的誤解,所以,國際天文聯合會在2006年將主要的部分重新命名為赤道歲差,而較微弱的成份命名為黃道歲差,但是兩者的合稱仍是綜合歲差。什麼是歲差?
  • 好簡單的歲差!
    這次就先給大家介紹一個簡單的小知識點——歲差。歲差歲差很簡單,又很重要。天文上很多現象都是歲差引起的。沒有歲差,天文模型會簡單很多。歲差引起春分點沿黃道西移,致使回歸年短於恆星年。古代有記載,西漢時期的官員鄧平、東漢時期的大儒劉歆、天文學家賈逵等人,都曾觀測出冬至點後移的現象。晉代天文學家虞喜,在曆法分析古星圖「恆星時」與「太陽時」發現恆星的位置略有偏移,定出冬至點每五十年後退一度。
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  • 歲差(天文學)
    「歲差」這個名詞通常只針對長期運動,其他在地軸準線上的變動 -章動和極移- 規模要小了許多。 在歷史上,地球的歲差被稱為分點歲差,這是因為 分點沿著黃道相對於背景的恆星向西移動,與太陽在黃道上的運動相反。在非技術的討論中仍沿用此一名詞,這點在詳細的數學中是不存在的。
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  • 什麼是「歲差」
    歲差裡的歲是指回歸年的意思,從春分再回歸到春分所經歷的時間單位,即一歲。我們還要提到另外一個年的時間單位叫做恆星年。小夥伴不經會問:啥是回歸年,啥是恆星年,還有歲差!傻了傻了,分不清楚!因為地球並不是一個標準的正球體,而是在赤道部分突出的橢球,太陽、月亮等天體對地球的引力作用,地球在繞自己的自轉軸旋轉的時候自轉軸會有一個非常緩慢的畫圈運動,這就好比地球從躺著的姿勢慢慢的站起來,然後再躺回去,周而復始,導致上帝在看地球公轉的時候發現地球像個調皮的孩子一樣一會兒躺下一會兒起來,實際上這種變化非常微小並且也非常緩慢,大約26000年一個周期,這樣回歸年和恆星年就有了一點點微小的差距,這個微小的差距就是歲差
  • 關於歲差、章動
    本科老師在課堂上給出的定義:在日月和其它天體引力對地球隆起部分的作用下,地球在繞太陽運行時,自轉軸不再保持不變,從而使春分點在黃道上慢慢產生西移,此現象在天文學中稱為歲差在歲差的影響下,地球自轉軸在空間繞北黃極順時針旋轉,因而使北天極以同樣的方式繞北黃極順時針旋轉。古人對於年的定義有兩種:第一種,地球公轉一圈,叫一恆星年,周期是365.25636天;第二種,太陽連續兩次直射北回歸線(或者直射南回歸線)的周期,叫做一回歸年,大概是365.2422天。
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