地球自转轴在绕黄轴(或者说天极在绕黄极)作复杂的岁差旋转的同时,还伴随有地轴本身的短周期微小取向变化,就像是在天极绕黄极的运动轨道上增加了一些波状起伏。这种微小的周期性(约18.6年)变化和起伏就是章动,是由英国天文学家布拉德雷(James Bradley)在18世纪中叶发现的。
它的物理起因是月亮绕地球和地球绕太阳旋转的轨道都不是正圆而是椭圆,旋转角速度不能保持恒定;它们对地球赤道面的倾角(黄赤交角和白赤交角)也都不是确定不变;并且月亮的运动也受到太阳和其它行星引力的干扰。因此,月球轨道面在力学原理的作用下发生类似于地球岁差现象的升交点退行。
反过来这一现象又影响到地轴的运动,这导致天极绕黄极的运行轨迹出现波动或者摆动。其效果同样是引起天极和黄极距离的微小改变。也就是改变了黄赤交角,因而也是回归线漂移的动因之一。
事实上,岁差(包括日月岁月差和行星岁差)和章动都是日月地球和其它行星之间万有引力互相作用的结果。在我看来,上面的叙述只是一种大体真实、易于推论,便于用数学方法进行量化研究的思路,真实图景则是相互渗透,相互交叉,相互影响的,很难将它们独立出来。
我们不妨作这样得简单理解:日月岁差造成天极绕黄极平均位置作圆周运动,行星岁差让黄极在圆周内一个小范围里作复杂缧线运动,章动让天极的运动圆周增加了一个个的小波动,它们的综合效应之一就是不停地改变天极与黄极的距离,也就是黄赤交角。而黄赤交角数值的改变导致了地球上南北回归线和极圈在地球表面的漂移。
由于黄赤交角改变的主因来自岁差,是一种循环式的运动,因而回归线的漂移也表现为循环性的,一段时间内北回归线向南,南回归线向北漂,另一段时间内刚好相反,它的变化幅度在(南北纬)22°02′~24°30′之间。漂移速度也不固定,一个完整的循环大约要4万1千年。
本文标题:回归线漂移的天文成因(2)
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