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天象观测的内容和方法(3)

时间:2013-10-24 13:29 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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三、观察太阳的周年视运动证明地球公转

很早以前,人们就注意到,太阳除了有东升西落的周日视运动外,还每天相对于恒星,不停地由西向东移动;在天球上沿一个大圆一年走一整圈。通过长期的观测研究,人们认识到这是地球绕太阳公转的反映,所以叫做太阳的周年视运动。如图1—16所示,内圆a、b、c、d代表地球绕太阳公转的轨道,外圆A、B、C、D代表天上的四个星座。当地球在a点时,看到太阳在星座C的方向。当地球运行到b点时,看到太阳在星座D的方向。同样,当地球运行到c和d点时,便可看到太阳分别在A和B的方向。显然,地球绕太阳公转一周,太阳也在星座背景上,向地球公转运动的同一方向运动了一周,即太阳的周年视运动。

 但是,白天的太阳光很强,星辰淹没在太阳的光辉里,使人们无法直接看到太阳在星空中的这种视运动;而在夜晚,又无太阳,如何观察太阳的周年视运动呢?我国古代就发现了夜半中星的变更,从而推断出太阳位置的变动。夜半中星,即半夜里所看到的正南方的星宿。根据太阳上中天时为中午,下中天时为子夜,可知子夜时,正南方的星宿,恰好与当时太阳在天球上的位置相差180°。经过长年累月的观测,发现在不同季节,夜半中星是不一样的。例如,在春分日,夜半中星是室女星座;在夏至日,夜半中星是人马星座;在秋分日,夜半中星是双鱼星座;在冬至日,夜半中星是双子星座。经过年复一年的观测,每年都是这样循环往复。夜半中星与太阳在天球上的位置相差180°,如看到夜半中星是什么星座,就可以确定当时太阳在什么星座里。例如,当看到夜半中星是室女星座时,就可知道当时太阳在双鱼星座;当看到夜半中星是双鱼星座时,就可知道当时太阳是在室女星座等等,从而推断太阳的周年视运动。

太阳周年视运动的轨迹称为黄道,黄道带(黄道两边各宽8°的区域)上有十二个星座。在我国黄道从春分点起算,每30°为一宫,每一宫都有专门的名称和符号,称为黄道十二宫,

 每年3月21日前后,太阳从天赤道以南来到春分点,也叫白羊宫第一点,即“春分”,太阳黄经为0°。6月22日左右,太阳经过夏至点,也叫巨蟹宫第一点,此时太阳黄经为90°,时值夏至。每年9月23日,太阳经过秋分点,也叫天秤宫第一点,太阳黄经为180°,时值秋分。当太阳黄经增到270°时,约每年12月22日,太阳到达黄道的最南点——冬至点,也叫摩羯第一点。当太阳又一次回到了春分点,时间就过去了整整一年(回归年,365.2422日或365日5小时48分46秒)。我们在日历上常常看到“某时某分”的字样,如1989年6月21日17时53分,这表示1989年6月21日17时53分时,太阳黄经为90°;9月23日9时20分和12月22日5时22分,则表示太阳黄经为180°和270°的时刻;其它类推。

 黄道十二宫和黄道带十二星座基本上是一一对应的,即白羊宫基本上对应于白羊座,双鱼宫对应于双鱼座等。因此,最初意义上的黄道十二宫,基本上就是黄道带十二星座。但由于春分点每年西退约50角秒多一点,71年多西退1°,经过两千多年,春分点早已不在(最初与白羊宫基本对应的)白羊座,而是西移到双鱼座了。目前使用的星图中,虽然把春分点标在双鱼座内,(当然夏至点、秋分点、冬至点等,也分别移到了双子座和金牛座之间、室女座、人马座内)但那里仍然是白羊宫的起点。

黄道十二宫和黄道带上的十二个星座,虽然都在黄道上,而且名字、符号都相同,但它们之间却是有区别的。黄道十二宫是太阳的行宫,每隔30°是一宫,宫与宫大小相等;而黄道带上的十二个星座,却大小不等,它们各自排列成不同的星座图案。如最大的室女座,占天球1290平方度,东西跨黄道44°多,最小的摩羯座,只占天球414平方度,而跨黄道宽度最小的天蝎座,跨黄道不足10°。
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