歲差

歲差

歲差(axial precession),是在天文觀測中發現的節氣點西移現象。實質是在固體潮汐的作用下導致"地球差異旋轉"以致引起回歸年與恆星年的時間差。

歲差;歲乃年也,顧名思義歲差就是年差,是回歸年與恆星年的時間差(約20分24秒一個世紀的平均時間),其現象是節氣點西移。

所謂歲差是指太陽從某年的冬至點出發在黃道上運行至下一個冬至點的時間"真太陽時"與夜間星象周期存在約20分24秒的時間差,這個時間差被稱為歲差。歲差是天文現象,隸屬地球科學範疇,是地球科學基礎之基礎。試驗證明,沒有"地球差異旋轉"就沒有歲差。

晉代著名的天文學家虞喜把自己潛心觀測恆星的成果與前人的觀測記錄進行了比較,發現冬至當日不同的時代黃昏時分出現于天空正南方的星宿有明顯的差異,他正確地解釋了這一現象。他認為這是由于太陽在冬至點連續不斷地西退而引起的,他把這種每隔一歲,稍微有差值的現象叫做歲差。祖沖之在《大明歷》中提出歲差值為每45年11個月退行一度。(古代天文歷法 吉林文史出版社)

幾何學是研究天文學的工具。歲差是回歸年與恆星年的時間差,時間屬于兩維性質的平面解析幾何問題。用立體三維的"地軸進動"解歲差顯然有誤。

  • 中文名稱
    歲差
  • 外文名稱
    precession
  • 發現
    最早發現歲差現象的是公元前二世紀著名的古希臘
  • 成因
    到十六世紀,牛頓以天體力學為基礎

簡介

在歷史上,地球的歲差是分點歲差,至點(我國採用冬至點)歲差,日月歲差行星歲差的統稱。按回歸年(歷法年)時間觀測春分點或冬至點都沿著黃道相對于天象背景的恆星向西移動50.266角秒(以20分24秒換算而來)。在歷史上,記載喜帕恰斯發現分點歲差,雖然確實的時代和日期並不清楚,但由托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。 在19世紀的前半世紀,由于對行星之間引力計算能力的改進,人們體認到黃道本身也有輕微的移動,在1863年之際這稱為行星歲差,而佔主導地位的部份稱為日月歲差(lunisolar precession)。它們合起來稱為綜合歲差,並且取代了分點歲差。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,引發地軸相對于慣性空間的轉動。行星歲差(actually an advance)是由于其它行星對地球和軌道面(黃道)的引力有小角度造成的,導致黃道面相對于慣性空間的移動。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

天文學家歷法(根據太陽系運行規律)發現遠、近日點(日歲差),遠、近地點及其它八大行星的運行位置都直接影響回歸年的時間長短。

公元1997年是日月及行星對地球引力較小的一年,當年的時間;365日6時1分16秒。

公元2004年是日月及行星對地球引力較大的一年,當年的時間;365日5時37分47秒。

天文學家根據根據太陽系運行規律編撰的"萬年歷"其回歸年的時間精度小于1秒。如;公元2100年當年度365日5時46分39秒。

發現

東方--虞喜

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·律歷志》記載:"虞喜雲:'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。

西方--喜帕恰斯

公元前二世紀,古希臘天文學家喜帕恰斯在編製一本包含1,022顆恆星的星表時,把他測出的星位與150多年前阿裏斯提留斯和提莫恰裏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。

歲差發生試驗方法;

1】見圖一,按圖一上的文字要求做試驗前期的工作。

2】回歸年是歷法年,採用的是地球表面時間體系。按圖二文字提示做試驗。在固體潮汐的作用下,地球差異旋轉導致回歸年(地球表面時間)恆星年(鍾表時)產生時間差。

影響

按牛頓"地軸進動"解歲差,是北極星經常的改變。牛頓認為,天龍座的右樞(天龍座α星),西元前3,000年的北極星。當然這隻是牛頓的個人推斷並沒有文史資料支持。"進動"是物理學名詞,是指陀螺在減速後其自轉軸與自轉方向相同的擺動。牛頓的地軸進動解歲差其地軸卻與地球自轉方向相反?亦稱"進動"顯而易見荒唐。

中國在公元四五千年前就開始天文觀測,以後積累了大量文獻資料,並形成二十八星宿星象圖(見圖五)。古人認為星空的變化,關系著地上人們的吉凶禍福,認為人事變遷、災害和天氣,都可從天象得到預兆。所以,不管研究歷史、災害、氣候變化等等,一涉及古代文獻,都會碰到天象記錄。現在的科學,不僅掌握了古時觀察得到的五大行星的運動規律,還掌握了全部九大行星、成千小行星以及許多慧星的運動軌道,可推算出任何時刻的星空圖象。甚至于不懂天文之人,也可很快地求得,公元前後4000年之內任一時刻的天象,以驗證歷史記錄。行星的位置總離不開黃道附近,外國用黃道十二宮記錄,中國則用二十八宿。極星更迭應該是天文界重大事件,然而我國的天文文獻並沒有相關記載,二十八星宿的歷史就是地軸始終指向北極星的歷史。

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隻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

這種情勢從星圖也能看出,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。由于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。

恆星年與回歸年;

1】恆星年;地球公轉周期,365日6時9分10秒。因地球公轉導致四季天象都不同。夜間天象在天球上的經緯度重合的周期就是一恆星年。恆星年採用鍾表時(原子時)計時體系見圖三。

2】回歸年;回歸年是"歷法"年同樣是地球公轉周期(見圖四)。每個回歸年的時間由天文學家根據太陽系運行規律提前計算而來,天文學歷法計算出的時間是地球表面時間體系(真太陽時)。由圖四不難看出,地球表面的時間排列因地球逆時針自轉那麽它的時間排列也是逆時針。固體潮汐導致的地殼與地幔差異旋轉的幅度越大,那麽回歸年與恆星年的時間差就越大。

地球差異旋轉導致兩個時間體系出現時間差--歲差

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