黃道

黃道是太陽在天球上的視運動軌跡，它是黃道坐標系的基準。另外，黃道也指太陽視運動軌跡所在的平面，它和地球繞太陽的軌道共面（看起來像是太陽繞著地球轉）^[1]。太陽的視運動軌跡並不能經常被觀測到，地球自轉產生了日出與日落的變化。

黃道是在一年當中太陽在天球上的視路徑，看起來它在群星之間移動的路徑，明顯的也是行星在每年中所經過的路徑。更明確的說，它是球狀的表面（天球）與黃道平面的交集；以幾何學來描述，它是包含地球環繞太陽運行的平均軌道平面。

黃道不變平面（英語：Invariable plane）是垂直所有行星軌道平面角動量和的平面，而木星應該是最主要的影響者。目前的黃道平面與不變黃道平面夾角約1.5°。^{[來源請求]}

西方的黃道（ecliptic）一詞是從蝕（eclipse）發生的地方延伸出來的。

由於地球公轉受到月球和其他行星的攝動，地球公轉軌道並不是嚴格的平面，即在空間產生不規則的連續變化，這種變化包括多項短周期的和一項緩慢的長期運動。短周期運動可以通過一定時期內的平均加以消除，消除了周期運動的軌道平面稱為瞬時平均軌道平面。黃道的嚴格定義是：地月系質心繞太陽公轉的瞬時平均軌道平面與天球相交的大圓。^[2]^{[需要較佳來源]}

太陽視運動[編輯]

前面描述的日地運動較為簡單，實際上，地球還在圍繞地月引力中心運動，這導致太陽的視運動以一個月為周期發生微小的偏移。另外，由於太陽系其他天體的影響，地月二體系統的中心也在進行著複雜運動。因此，黃道實際上是一年中太陽的視運動軌跡^[3]。

地球繞太陽運行的周期為一年，因此太陽的視位置在黃道上運行一圈也要花費這麼多時間。一年比365天多一點，每天太陽向東移動的角度略小於1°一天之中，太陽的位置相對恆星發生了微小的變化，因此，地球表面上一點追上太陽所花費的時間要比地球自轉周期23小時56分(恆星日)長一些，大概為24小時(太陽日)。當然，這種計算方法也是簡化的，它假設地球繞太陽運行的速度是恆定不變的。實際上，在一年中地球公轉的速度是變化著的，這導致了太陽在黃道上的移動速度也是變化的。比如，太陽在天球赤道北側運行的時間為185天，而在南側運行的時間僅為180天左右^[4]。地球公轉速度的變化產生了均時差^[5]。

黃道與赤道[編輯]

地球的自轉軸與地球公轉平面並不垂直，因此，黃道面和地球赤道面並不重合，而是有大約23.4°的夾角，通常被稱為黃赤交角^[6]。把赤道投影到天球上得到天球赤道，天球赤道與黃道的兩個交點被稱為晝夜平分點。一年之中，太陽沿著黃道運動會兩次穿過天赤道。太陽由南向北穿過天赤道的點被稱為春分點或黃道升交點，也被稱為白羊座第一點^[7] ，由北向南穿過的點被稱為秋分點或黃道降交點。

地球自轉軸和赤道在空間中的位置並不是固定的，而是大約以26000年為周期圍繞著黃極運動，這種運動被稱為日月歲差，日月歲差大部分是由日月引力作用在地球赤道的隆起部分造成的。另外，黃道本身在空間中的位置也是變化的，太陽系中其他天體對地球公轉軌道會產生一個比較小的影響，這導致了黃道的進動，被稱為行星歲差。這兩種作用合起來稱為總歲差，導致了晝夜平分點每年變化50角秒左右。^[8]

由於太陽和月球相對於地球的位置會周期變化，日月引力使得地球自轉軸產生了短周期小幅度的擺動，這被稱為章動^[9]。由於地球自轉軸的章動，晝夜平分點的位置也會隨之發生周期變化。考慮了實時的歲差和章動得到的赤道和平分點被稱為「真赤道真春分點」，不考慮章動作用得到的赤道和春分點被稱為「平赤道平春分點」^[10]。

黃赤交角[編輯]

黃赤交角這個概念在天文學上被用於描述黃道與地球赤道的夾角，也相當於地球自轉軸與黃道面法線的夾角。黃赤交角現約為23.4°，由於行星歲差的影響，黃赤交角目前每百年減少0.013度（47角秒）^[11]。

通過長期觀測地球和其他行星運動可以得到黃赤交角的角速度。隨著觀測精度的提高和對動力學模型的深入理解，天文學家產生了新的星曆表。因此，由這些星曆表衍生出來的天文數據也不一樣，比如黃赤交角。

黃道和行星[編輯]


黃道平面的俯視圖與側視圖，包含了水星、金星、地球、火星。大多數繞太陽運行的行星都非常靠近地球所在平面，即黃道。

太陽系的大多數天體幾乎在同一個平面內圍繞太陽轉動，這可能是因為太陽系來自於一個原行星盤。這個原行星盤也被叫做太陽系的不動面。地球軌道與不動面的夾角比1度大一點，太陽系主要天體的軌道平面與不動面的夾角都在6度以內。因此，從地面上看，太陽系的大多數天體都非常靠近黃道。黃道面由太陽的運動來確定，太陽系不動面由整個太陽系的角動量來確定，本質上它體現了太陽系內所有軌道上的運動和旋轉，這需要獲得所有天體精確的運動數據。因此，一般選擇黃道作為太陽系的參考平面，而不是太陽系不動面。^[12]^[13]

古人觀察星空，發現天體分作兩類：一類固定在天球上，組成各個星座，形成一幅永恆的天空背景，稱之為恆星；另一類天體在黃道附近運行，不斷穿過黃道上的十二個星座，稱之為行星。這些行星包括七顆（七曜），分別是陰陽——太陽和太陰（月球），以及五行——金、木、水、火、土五個肉眼可見的經典行星。太陽在黃道上一年運行一圈，太陰在黃道上一個月運行一圈。

對星空的劃分方法與日、月的運行軌跡密切相關：古巴比倫人注意到，太陽的軌跡把黃道分作十二段，每月一段，每段一個星座組成黃道十二宮。古代中國將日、月相會（也就是朔月的發生）稱為「辰」，一年十二個月就有十二辰，古代又用北斗七星斗柄指向的十二辰方位確定月份，稱為月建；另外月亮繞行一周後回到同一位置的周期是27.33天，因此把星空分作27或28宿，即印度的二十七宿或中國的二十八宿。因為是日、月停留、休息處，所以稱為「次」、「宿」、「舍」^[14]。

參考資料[編輯]

^ U.S. Naval Observatory Nautical Almanac Office, Nautical Almanac Office; U.K. Hydrographic Office, H.M. Nautical Almanac Office. The Astronomical Almanac for the Year 2010. U.S. Govt. Printing Office. 2008: M5. ISBN 978-0-7077-4082-9.
^ 算法系列之十八：用天文方法計算二十四節氣（上） - oRbIt 的專欄 - 博客頻道 - CSDN.NET. [2015-03-14]. （原始內容存檔於2015-06-05）.
^ U.S. Naval Observatory Nautical Almanac Office. P. Kenneth Seidelmann , 編. Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac. University Science Books, Mill Valley, CA. 1992. ISBN 0-935702-68-7. , p. 11
^ Astronomical Almanac 2010, sec. C
^ Explanatory Supplement (1992), sec. 1.233
^ Explanatory Supplement (1992), p. 733
^ Astronomical Almanac 2010, p. M2 and M6
^ Explanatory Supplement (1992), sec. 1.322 and 3.21
^ U.S. Naval Observatory Nautical Almanac Office; H.M. Nautical Almanac Office. Explanatory Supplement to the Astronomical Ephemeris and the American Ephemeris and Nautical Almanac. H.M. Stationery Office, London. 1961. , sec. 2C
^ Explanatory Supplement (1992), p. 731 and 737
^ Chauvenet, William. A Manual of Spherical and Practical Astronomy I. J.B. Lippincott Co., Philadelphia. 1906 [2016-10-24]. （原始內容存檔於2017-04-18）. , art. 365-367, p. 694-695, at Google books
^ Danby, J.M.A. Fundamentals of Celestial Mechanics. Willmann-Bell, Inc., Richmond, VA. 1988. ISBN 0-943396-20-4. , sec. 9.1
^ Roy, A.E. Orbital Motion third. Institute of Physics Publishing. 1988. ISBN 0-85274-229-0. , sec. 5.3
^ 《史記索隱》：「二十八舍即二十八宿之所舍也。舍，止也。宿，次也。言日月五星運行，或舍於二十八次之分也。」。

外部連結[編輯]

NASA: "The Path of the Sun, the Ecliptic"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
Orbits and the Ecliptic Plane（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
The Ecliptic: the Sun's Annual Path（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

[AA2010-1] U.S. Naval Observatory Nautical Almanac Office, Nautical Almanac Office; U.K. Hydrographic Office, H.M. Nautical Almanac Office. The Astronomical Almanac for the Year 2010. U.S. Govt. Printing Office. 2008: M5. ISBN 978-0-7077-4082-9.

[2] 算法系列之十八：用天文方法計算二十四節氣（上） - oRbIt 的專欄 - 博客頻道 - CSDN.NET. [2015-03-14]. （原始內容存檔於2015-06-05）.

[3] U.S. Naval Observatory Nautical Almanac Office. P. Kenneth Seidelmann , 編. Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac. University Science Books, Mill Valley, CA. 1992. ISBN 0-935702-68-7. , p. 11

[4] Astronomical Almanac 2010, sec. C

[5] Explanatory Supplement (1992), sec. 1.233

[6] Explanatory Supplement (1992), p. 733

[7] Astronomical Almanac 2010, p. M2 and M6

[8] Explanatory Supplement (1992), sec. 1.322 and 3.21

[9] U.S. Naval Observatory Nautical Almanac Office; H.M. Nautical Almanac Office. Explanatory Supplement to the Astronomical Ephemeris and the American Ephemeris and Nautical Almanac. H.M. Stationery Office, London. 1961. , sec. 2C

[10] Explanatory Supplement (1992), p. 731 and 737

[11] Chauvenet, William. A Manual of Spherical and Practical Astronomy I. J.B. Lippincott Co., Philadelphia. 1906 [2016-10-24]. （原始內容存檔於2017-04-18）. , art. 365-367, p. 694-695, at Google books

[12] Danby, J.M.A. Fundamentals of Celestial Mechanics. Willmann-Bell, Inc., Richmond, VA. 1988. ISBN 0-943396-20-4. , sec. 9.1

[13] Roy, A.E. Orbital Motion third. Institute of Physics Publishing. 1988. ISBN 0-85274-229-0. , sec. 5.3

[14] 《史記索隱》：「二十八舍即二十八宿之所舍也。舍，止也。宿，次也。言日月五星運行，或舍於二十八次之分也。」。

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