歲差
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歲差,又稱地軸進動(英語:axial precession),是指某一天體的自转轉軸指向在其他天體的引力的作用下,相對於空間中的慣性坐標系所發生的缓慢且连续的变化。[1]地球的歲差主要由太陽、月球及其他行星作用在地球赤道隆起部分的引力矩引起。[2]在天文和大地测量学中,岁差一般专指地球自转轴缓慢且均匀的变化,周期约25,722年。其他周期较短或不规律的变化则被称为章动。
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岁差的具体表现是地球赤道面和黄道面的变化,这两种变化又分别被称为赤道岁差和黄道岁差。赤道岁差的影响主要表现为春分点以每年约51″的速率连续向西运动。这种影响能够通过回归年与恒星年之间的差异,以及北天极和北极星相对位置的变化被直接观察到。黄道岁差的影响则表现为春分点以每年约0.1″的速率向东移动,以及黄赤交角的缓慢变化。赤道岁差与黄道岁差又被统称为总岁差(英語:general precession)。[3]
岁差的名称和含义随历史的发展而变化。历史上,古希腊天文学家喜帕恰斯首先发现了春分点在黄道上的移动,提出了分点岁差(英語:the precession of the equinoxes)一词。[2][4]汉语中的“岁差”则出自于《宋書·歷下》记载的“冬至所在,歲歲微差”,意为每年冬至点的位置存在着微小的差别。在相当长的一段时间内,分点岁差曾是岁差的唯一含义。随着计算精度的提升,天文学家于19世纪上半叶发现了其他行星对黄道面的影响。最早在1863年,行星岁差(英語:planetary precession)一词就被提出,用于与因太阳与月球引力而形成的日月岁差(英語:lunisolar precession)相区别,[5]。二者同样被合称作总岁差,以逐渐取代过去的“分点岁差”。在行星对赤道面的影响没有被发现之前,“行星岁差”和“黄道岁差”曾被视作同义词,“日月岁差”则和“赤道岁差”亦是如此。随着测量和计算精度的进一步提升,行星引力对赤道面的影响变得无法忽视。为避免造成误解,国际天文联合会在2006年将“日月岁差”和“行星岁差”分别重新命名为当前使用的“赤道岁差”和“黄道岁差”。[6]
岁差影响地球的自转轴、春分点和黄赤交角,从而影响人类对深空及近地空间的观测,甚至是地球的气候。在大地测量学中,岁差和章动、极移以及日长变化又被统称为地球定向参数。[7]