回歸年與恒星年為什么不一致

賈海軍

恒星年是地球公轉一周所需要的時間，1恒星年有365日6時9分10秒。恒星年主要在天文學上使用，是地球公轉的真正周期?；貧w年是太陽直射點回歸運動的周期，1回歸年有365日5時48分46秒，直射點在南北回歸線之間做回歸運動。太陽直射點的回歸移動產生了地球上的季節(jié)變化，所以回歸年與我們的生活密切相關，并且是我們制定歷法的重要基礎。

回歸年與恒星年并不一致，1回歸年要比l恒星年少20分24秒，那么兩者之間的差異是如何產生的呢?

一、天球

我們站在地球上觀測星空，看到天上的星星像閃亮的釘子鑲嵌在一個圓形的天花板上，似乎離我們都一樣遠。事實上，天體和觀測者間的距離與觀測者隨地球在空間移動的距離相比要大得多，但是人的肉眼分辨不出天體的遠近，所以看上去天體似乎離我們都一樣遠，仿佛散布在以觀測者為中心的一個圓球的球面上，這個球面稱為天球。

在天文學等領域中，天球是一個想象的旋轉的球。星星在天空中移動的方向是非常有規(guī)律的。星星從東方的地平線爬上來，爬到最高點(中天)，然后往西方沉下去，絕大多數(shù)恒星之間的距離保持不變，星座的形狀也保持不變?？雌饋碚麄€星空就像一個巨大的天球圍繞著地球旋轉一樣。天球在理論上具有無限大的半徑，與地球同心，天空中所有的物體都被想象成是在天球上。

二、太陽在天球上的運動

從地球的角度觀測，太陽在天球上是不斷運動的，一年當中太陽在天球上的視路徑叫做黃道。黃道在天球上穿過13個星座，其中的12個是著名的黃道十二星座。由于地球自西向東圍繞太陽公轉，所以太陽在天球上自西向東穿過黃道十二星座。地球圍繞太陽公轉一周，太陽也在黃道上運行一周。

三、天球上的春分點和秋分點

地球赤道所在的平面稱為赤道平面，赤道平面向外延伸與天球相交，形成的交線叫做天赤道。由于地軸的傾斜，在天球上黃道和天赤道彼此相交，形成相距1800的兩個交點，這兩個交點的連線與地軸保持垂直。

當太陽在天球上沿著黃道運動時，必然要經過這兩個交點。這兩個交點中，太陽沿黃道從天赤道以南向北通過天赤道的那一點，稱為春分點，與春分點相隔1800的另一點，稱為秋分點。當太陽經過這兩個交點時，太陽直射點位于赤道之上，形成地球上的春分和秋分兩個節(jié)氣。

四、地軸的進動

進動是轉動中的物體其自轉軸的指向變化。一個自轉的物體受外力作用導致其自轉軸繞某一中心旋轉，這種現(xiàn)象稱為進動，又可稱作旋進。

地球是一個兩極稍扁、赤道略鼓的橢球體，赤道部分是凸出的，形成一個赤道隆起帶。同時，由于黃赤交角和白赤交角的存在，太陽中心與地球中心的連線以及月球與地球中心的連線，不是一直通過赤道隆起帶的。所以，太陽和月球對地球的吸引力，尤其是對于赤道隆起帶的吸引力，是不平衡的。日月引力有一種使赤道平面和黃道平面重合的趨勢，同時由于地球自轉具有慣性趨勢，使得地軸圍繞某一軸線旋轉，形成地軸的進動。

地軸進動的方向同地球自轉的方向相反，自東向西旋轉。地軸進動的速度非常緩慢，每年進動50°26，進動的周期是25800年。

五、地軸進動的地理意義

1，造成天極繞黃極運動

地軸在天球上有兩個交點，分別稱為北天極和南天極。天球上與黃道角距離都是900的有兩個點，靠近北天極的叫“北黃極”，靠近南天極的叫“南黃極”，黃極與天極的角距離等于黃赤交角(23°26)。

由于地軸的進動，地球南北兩極的空間指向發(fā)生改變，北天極和南天極在天球上的位置也在不斷改變，南北天極圍繞南北黃極以25 800年為周期自東向西運動，每年移動角度為50°26。

2，造成北極星的改變

北極星是指位于北天極的恒星。地軸的進動造成地球南北兩極的空間指向發(fā)生改變，進一步導致南北天極在天球上位置的改變。北極星在公元前3000年曾是天龍座α星；目前的北極星在小熊座α星附近；到公元7000年，北極星將是仙王座α星；到公元14000年，織女星將成為北極星。

3，造成春分點和秋分點的移動

從幾何關系看，地軸和天赤道垂直，天赤道和黃道的交點就是春分點和秋分點，所以春分點和秋分點的連線始終與地軸保持垂直。

隨著地軸的進動，春分點和秋分點也要相應地移動，并且春分點和秋分點的旋轉方向與地軸的旋轉在方向上和速度上是一致的。由于地軸自東向西進動，每年移動50°26，春分點和秋分點要自西向東移動，每年移動50°26。

六、恒星年和回歸年的關系

地球圍繞太陽自西向東公轉，導致太陽在天球黃道上自西向東運動。地球圍繞太陽公轉一周，太陽也在黃道上相應運行一周。

從天文觀測的角度看，太陽從黃道上某一顆恒星的位置出發(fā)，運行一周再回到這顆恒星的位置，這期間地球正好圍繞太陽公轉一周，所需的時間就是1恒星年，因此恒星年是地球公轉的真正周期。

從天文觀測的角度看，恒星年以恒星為參考點，回歸年是以春分點為參考點。太陽從黃道上的春分點出發(fā)再次回到到春分點所經歷的時間就是1回歸年，又稱為1太陽年。

如果沒有地軸的進動，春分點和秋分點在黃道上的位置固定不變，1回歸年就等于1恒星年。日月的引力導致地軸產生了進動，地軸的進動進一步導致春分點在黃道上每年自東向西移動50°26。太陽在黃道上是自西向東運動的，這樣太陽從春分點向東出發(fā)再回到春分點，實際運動的角度就會小于360°。實際運動角度為360°-50°26。恒星年以黃道上某個固定的恒星為參考點，不會產生這種偏差，因此恒星年中太陽在黃道上實際運動角度為360°，這樣就導致恒星年比回歸年在時間上多出了20分24秒。