歲差又稱(chēng)進(jìn)動(dòng)，是指某一天體的自轉(zhuǎn)軸推向在其他天體的引力的作用下，相對(duì)于空間中的慣性坐標(biāo)系所發(fā)生的緩慢且連續(xù)的變化。
公元前129年，古希臘天文學(xué)家、西方古代天文學(xué)創(chuàng)始人喜帕恰斯就是通過(guò)比較他觀測(cè)到的星表和前人的星表中，發(fā)現(xiàn)了歲差。在4世紀(jì)時(shí)，中國(guó)晉朝天文學(xué)家虞喜也發(fā)現(xiàn)了歲差的存在。歲差包括：赤道歲差、行星歲差、黃道歲差和總歲差。
由于歲差影響，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)每年回到春分點(diǎn)所需的時(shí)間要比繞黃道一周所需的時(shí)間短，回歸年是太陽(yáng)連續(xù)兩次通過(guò)春分點(diǎn)的時(shí)間間隔，一個(gè)回歸年等于365.2422平太陽(yáng)日，即365d5h48m46′′，恒星年是太陽(yáng)連續(xù)兩次通過(guò)同一恒星的時(shí)間間隔，一個(gè)恒星年等于365.2564平太陽(yáng)日，即365d6h9m13′′。因此回歸年比恒星年約短20m27′′。
分類(lèi)
赤道歲差
太陽(yáng)、月亮對(duì)地球的引力作用，使地球自轉(zhuǎn)軸在空間繞北黃極順行旋轉(zhuǎn)，平均北天極也以同樣方向繞北黃極旋轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象叫作赤道歲差。
行星歲差
除日月對(duì)地球的引力外，還有其他行星對(duì)地球的引力，盡管這種引力很小，不足以改變地軸在空間的方向，但它能使地球繞日公轉(zhuǎn)不嚴(yán)格遵守開(kāi)普勒定律，而使黃道面移動(dòng)。這種由于行星引力的攝動(dòng)作用而使黃道面產(chǎn)生的變化叫作行星歲差。在行星歲差的影響下，黃赤交角緩慢地變小，每百年變小約47′′，這一數(shù)值與赤道歲差引起的地軸每年轉(zhuǎn)動(dòng)50.37′′相比是很小的。
黃道歲差
由于行星的萬(wàn)有引力而導(dǎo)致地月系質(zhì)心繞日公轉(zhuǎn)平面（黃道面）發(fā)生變化，從而導(dǎo)致春分點(diǎn)在天球赤道上每年向東運(yùn)動(dòng)約0.1′′的現(xiàn)象稱(chēng)為黃道歲差。黃道歲差使得春分點(diǎn)以12.5"/世紀(jì)的速率在固定的黃道面上西退，伴隨著黃赤交角以46.8"/世紀(jì)的速率減小。
總歲差
赤道歲差是由太陽(yáng)和月亮的引力對(duì)地球隆起部分的攝動(dòng)引起的，它使得春分點(diǎn)在固定黃道面上向西移動(dòng)，速率達(dá)50.39"/年。總歲差由日月歲差和行星歲差共同形成。其中日月歲差自東向西，速度為每年50′′.42,而行星歲差自西向東，速度為每年0′′.13，二者合起來(lái)叫總歲差。
發(fā)現(xiàn)起源
西方
公元前273年，古希臘天文學(xué)家提摩卡里斯測(cè)得室女座星的黃經(jīng)值為172°，公元前129年，古希臘天文學(xué)家喜帕恰斯測(cè)得該星的黃經(jīng)值是174°，由此他斷定，此星在144年內(nèi)相對(duì)于春分點(diǎn)移動(dòng)了2°，而且移動(dòng)的方向是逆行的。這顆星在1950年測(cè)得的黃經(jīng)值是203°08′，即在2222年內(nèi)移動(dòng)了31°，每年平均50.2”。喜帕恰斯稱(chēng)黃經(jīng)增加的這一現(xiàn)象為歲差，解釋為恒星天球圍繞對(duì)于恒星是固定的黃極有一種順向轉(zhuǎn)動(dòng)。
東方
4世紀(jì)，中國(guó)晉朝天文學(xué)家虞喜在分析古星圖和星空時(shí)，也發(fā)現(xiàn)星星的位置略有偏移，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了歲差，并定出冬至點(diǎn)每50年后退1°，《宋史·律歷志》記載：“虞喜云：‘堯時(shí)冬至日短星，今二千七百余年，乃東壁中，則知每歲漸差之所至。’”歲差這個(gè)名詞也由此而來(lái)。
現(xiàn)在所采用的解說(shuō)是后來(lái)尼古拉·哥白尼提出的：地軸的方向在空間不固定，但它與黃道所成的交角不變，它運(yùn)動(dòng)的軌跡是一圓錐，因而北天極在恒星天球上所行經(jīng)的路線(xiàn)是一個(gè)黃緯為（90°-ε）的小圓。春分點(diǎn)以每年50.26〃的速度在黃道上西移，約26000年移動(dòng)一周，這也就是北天極繞黃極運(yùn)行的周期。
形成原因
天赤道面與地軸垂直，地軸運(yùn)動(dòng)也帶動(dòng)了天赤道以50.29′′的速度由東向西順時(shí)針行進(jìn)，而位于黃、赤道交點(diǎn)的兩分點(diǎn)也會(huì)隨之進(jìn)動(dòng)，這就是歲差的成因。
影響與意義
影響
歲差本身不能改變半球接收的年單射輻寸量，只改變接收的時(shí)間。當(dāng)某半球的夏季處于近日點(diǎn)時(shí)，這個(gè)半球就經(jīng)歷了一個(gè)短熱的夏季和一個(gè)長(zhǎng)而冷的遠(yuǎn)日點(diǎn)冬季，即季短而暖的冬季，季節(jié)性不強(qiáng)。當(dāng)然，這里的節(jié)性增強(qiáng)。而相反的半球有長(zhǎng)而涼夏季熱與冷、暖與涼都是相對(duì)的。
歲差是唯一在世紀(jì)時(shí)間尺度上應(yīng)該注意的軌道參數(shù)，一個(gè)世紀(jì)內(nèi)季節(jié)可向前推進(jìn)1.4天。近幾個(gè)世紀(jì)，它已經(jīng)導(dǎo)致了北半球6冷春、長(zhǎng)的夏季和冬季開(kāi)始時(shí)間的延遲。歲差的周期氣候旋回幅度受偏心率控制，中低緯度氣候影響大，對(duì)極區(qū)影響小。
歲差對(duì)地球氣候有重要影響。目前地球處于近日點(diǎn)的時(shí)間是每年的1月；處于遠(yuǎn)日點(diǎn)的時(shí)間則是每年的6月。這對(duì)地球的溫度有調(diào)節(jié)作用，不會(huì)引起在北半球冬天過(guò)冷和南半球夏日過(guò)熱的結(jié)果。但也許1萬(wàn)年以后的地球與今天的地球就會(huì)迥然不同。那時(shí)地球可能會(huì)在6月份時(shí)到達(dá)近日點(diǎn)而在1月份時(shí)到達(dá)遠(yuǎn)點(diǎn)屆時(shí)，南北半球四季的溫度變化將走向極端，越是冬天北半球越冷，而越是夏天南半球就越熱。
意義
普通意義上的一年是指地球兩次經(jīng)過(guò)春分點(diǎn)的時(shí)間間隔,稱(chēng)為回歸年,包括365.242的太陽(yáng)日。太陽(yáng)日是指地球自轉(zhuǎn)一周所需要的時(shí)間。人們普遍認(rèn)為一個(gè)太陽(yáng)日的長(zhǎng)度是 86400 秒，即24小時(shí)。但當(dāng)我們測(cè)量地球兩次經(jīng)過(guò)近日點(diǎn)的時(shí)間間隔時(shí)卻有所不同,此時(shí)的一年為365.259個(gè)太陽(yáng)日比歸年多出2513分鐘這意味著地球在兩個(gè)近日點(diǎn)之間運(yùn)行的速度比在兩個(gè)春分點(diǎn)之間運(yùn)行的速度要慢，結(jié)果是每隔57.3年要多出一天。這就是歲差。
關(guān)聯(lián)名詞
正是由于歲差影響，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)每年回到春分點(diǎn)所需的時(shí)間要比繞黃道一周所需的時(shí)間短，回歸年是太陽(yáng)連續(xù)兩次通過(guò)春分點(diǎn)的時(shí)間間隔，一個(gè)回歸年等于365.2422平太陽(yáng)日，即365d5h48m46′′，恒星年是太陽(yáng)連續(xù)兩次通過(guò)同一恒星的時(shí)間間隔，一個(gè)恒星年等于365.2564平太陽(yáng)日，即365d6h9m13′′。因此回歸年比恒星年約短20m27′′。
回歸年
回歸年，也叫太陽(yáng)年。地球連續(xù)兩次通過(guò)赤道平面與黃道平面的同一交點(diǎn)(春分點(diǎn)或秋分點(diǎn)，即地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周)的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)回歸年。由于春分點(diǎn)與秋分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50′′。因此回歸年較恒星年短，其長(zhǎng)度為365.24219日，或365日5時(shí)48分46秒，比恒星年短20分23.5秒。回歸年是地球上季節(jié)變化的周期。而季節(jié)變化的周期與人類(lèi)所有活動(dòng)的關(guān)系極為密切，所以歷法上太陽(yáng)歷是以回歸年為依據(jù)的。
恒星年
“恒星年”即地球繞太陽(yáng)一周實(shí)際所需的時(shí)間間隔，也就是從地球上觀測(cè)，以太陽(yáng)和某一恒星在同一位置上為起點(diǎn)，當(dāng)觀測(cè)到太陽(yáng)再回到這個(gè)位置時(shí)所需的時(shí)間，多在天文學(xué)上使用。現(xiàn)在的實(shí)測(cè)是：一個(gè)恒星年等于365. 25636日或365日6時(shí)9分10秒。“恒星年”日數(shù)是大于“回歸年”的。
章動(dòng)
由于月球、太陽(yáng)和各大行星與地球間的相對(duì)位置存在周期性的變化，因此作用在地球赤道隆起部分的力矩也在發(fā)生變化，地月系質(zhì)心繞日公轉(zhuǎn)的軌道面也存在周期性的攝動(dòng)，因此，在歲差的基礎(chǔ)上還存在各種大小和周期各不相同的微小的周期性變化—章動(dòng)。其中最主要的一項(xiàng)是幅度為9.2′′（交角章動(dòng)），周期為18.6年的周期項(xiàng)。這是由于月球繞地球的公轉(zhuǎn)軌道面——白道平面與地球赤道平面之間的交角會(huì)以18.6年的周期在18°17'至28°35′之間來(lái)回變化而引起的。
極移
自轉(zhuǎn)軸與地面的交點(diǎn)稱(chēng)為地極。由于地球表面的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)（如洋流、海潮等）以及地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)（如地慢的運(yùn)動(dòng)）會(huì)使極點(diǎn)（嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)該是天球歷書(shū)極）的位置產(chǎn)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為極移。
極移與歲差的區(qū)別
雖然是自轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)，但它們的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)周期和運(yùn)動(dòng)結(jié)果卻完全不同。它們的主要區(qū)別在于：極移是在不受外力作用下，自轉(zhuǎn)軸在地球內(nèi)部作自由擺動(dòng)，瞬時(shí)極繞著平均地極運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡是條彎曲的非閉合曲線(xiàn)，其主要周期為近14個(gè)月的錢(qián)德勒周期。它不改變天極和天赤道在恒星間的位置，對(duì)于天體的赤道坐標(biāo)和黃道坐標(biāo)沒(méi)有影響，只能使地理坐標(biāo)產(chǎn)生微小的變化。歲差和章動(dòng)是在外力作用下自轉(zhuǎn)軸在空間的受迫運(yùn)動(dòng)。天極圍繞著黃極作圓周運(yùn)動(dòng)，周期約為25800年。天極的運(yùn)動(dòng)使得天極、天赤道和春分點(diǎn)在恒星間的位置都不固定。結(jié)果，使回歸年的長(zhǎng)度短于恒星年，天體的赤經(jīng)、赤緯和黃經(jīng)都受到影響，但卻不會(huì)改變地理經(jīng)度和地理緯度的數(shù)值。
參考資料 >
玩陀螺嗎?地球那么大的哦.騰訊網(wǎng).2024-01-19