地球自转轴的标的目的是若何指向的?

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zaibaike
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关于地球自转轴的标的目的,因为轴为线,所以能够指向两极。又因为目前轴线指向的北极附近有北极星坐镇,因而我们只以北极区域做为尺度定义轴线的指向。地球自转轴的指向会因为轴向岁差而变革,但其变革是迟缓的。目前的指向大约间隔北极星约0.75度,随后将会变革。

地球自转轴标的目的我们能够假设它指向与设想天球的边沿接壤之点,那点我们称为天极。天顶点分为北天极和南天极,不外在它们的切确位置处,并没有太好的参考物,如亮堂恒星。

凡是我们需要指一个标的目的都需要一个参照物,那里我们也需要一个,那就是亮堂的恒星。地球自转轴指向点最为接近的一颗亮堂恒星,我们就称那颗恒星为极星。极星那个名词凡是指的就是北极星(因为南天极附近无亮堂恒星能够做为参考物),也就是目前最靠近北极的亮星——勾陈一。

于2010年9月在英国的东安格里亚持久曝光拍摄的北极星和四周恒星的照片,北极星是在左上角固定不动的光点。图:Imperium Europeum

天极

南北天极是天空中两个虚构的点,我们能够假设将地球的自转轴线无限的延伸,总会与设想的天球面订交于一点。关于在地球天文上的北顶点和南顶点的不雅测者来说,他们头顶正上空永久指向的是北天极和南天极。本地球绕其轴自转时,两个天极仍然固定在天空中,而且所有的其他点似乎城市围绕它们自转,每天城市完成一个回路(严酷地说,是每个恒星日)。

天极也是天体赤道坐标系的顶点,那意味着它们的赤纬别离为+90度和-90度(别离关于北天极和南天极)。

天极不会永久固定在恒星的布景下。因为那种现象的存在,就产生了一个被称为轴向进动的现象(岁差),两顶点在天球上的运动会画出一个圆圈,周期大约为25700年。地球的自转轴也会遭到其他复杂运动的影响,那些运动招致天极在差别长度周期中会有略微挪动的现象;能够拜见章动、极移和转轴倾角相关常识点。最初,在很长的一段时间内,因为恒星的本身运动(自行),恒星自己的位置也会发作变革。

地球以外的天体也有类似的天极定义。所以类似的概念也适用于其他行星:行星的天极是天空中行星自转轴的投影与天球订交的点。那些点之所以差别,是因为差别行星的轴取向差别(因为视差效应,恒星的表不雅位置也略有变革)。

因为岁差的影响,天球北极在群星间挪动的途径,图中并标示出年份。图:Tauʻolunga

极星

极星一般指的是恒星,优选目的为亮堂的恒星,与天体的自转轴线指向慎密瞄准或靠得很近。

关于行星地球,极星是指北极星(Alpha Ursae Minoris),是一颗亮度约为2(等)的恒星,目前该恒星大致与地球的北轴对齐,在天文航海(Celestial navigation)中是一颗更佳选择的恒星。

截至2012年10月,北极星的赤纬为+89°19′8″(J2000期间为+89°15′51.2″)。因而,它老是在天空中以比1度高的精度呈现在北方,而且它相关于实在地平线的角度(在折射和其他因素校正之后)等于不雅测者的纬度会大于1度。在2100年,北极星将会是最接近天极的恒星,不外之后它将会渐渐得远离天极(天极是地球的自转轴(地轴),向天球延伸后,在无限远处与天球交会的两个设想点)。

因为岁差(以及恒星的自行),北极星的“宝座”在遥远的过去(和遥远的将来)会从一个恒星传递到另一个恒星。在公元前3000年,“北极星的‘宝座’”由天龙座中微弱的右枢星来“坐镇”。其目视星等为3.645(4等恒星),因而它的亮度只要北极星的五分之一,若是是今天,那么它在被轻度污染的城市天空中是看不见的。

在公元前1千年,北极二(“Kochab”)是最接近天极的亮堂恒星,但是它的间隔还不敷近,因而不克不及做为天顶点的标记,公元前320年的希腊航海家皮西亚斯(Pytheas)把天极描述为没有恒星。在罗马帝国时代,北极星和北极二(帝星)与天极之间的间隔大致相等。

一个法国的"航海球":一种在海上飞行所利用的天球仪。图:User Chevassu

岁差大约需要25770年才气完成一个轮回(周期)。北极星的均匀位置(考虑到进动和自行)将在2102年2月到达+89°32′23的赤纬更大点,那相当于天极的北极挪动了1657角秒(或0.4603度)。在2100年3月24日,其更大赤纬(考虑到章动和光行差)将到达+89°32’50.62”,即距天体北极约为1629角秒(或0.4526度)。

接下来的进动(岁差)将北天极指向北天球中仙王座的恒星。到公元3000年,顶点将漂移到等距于北极星和少卫增八(“Errai”)之间的空间,大约在公元4200年摆布,少卫增八将到达与北天极最接近的位置。天钩八和上卫增一_(紫微左垣)将在大约公元5200年摆布“站在”北天极的两侧。然后在公元7500年摆布与更亮堂的恒星天钩五(“Alderamin”)到达更靠近的位置。

然后,进动(岁差)将把北天极的位置指向北天球天鹅座的恒星。公元10000年,天鹅座第一亮星(1等恒星)-天津四将在北极的7度范畴以内,天鹅座的3等恒星-天津二将在公元11500年摆布成为一颗极星。岁差将会把北天极的位置指向离天琴座更近的处所,在那里,北天半球第二亮的恒星(0等恒星)-织女星,将在公元13700年摆布成为一颗极星。

岁差的感化最末将北天极指向武仙座中恒星的附近,公元18400年摆布它将指向的是恒星七公二。然后天极将返回到天龙座(右枢,上面提到)中的恒星,然后再返回到目前的小熊座。大约在公元27800年,当“目前的北极星”再次成为北极星时,因为它的自转,北极星将比如今离北天极更远,而在公元前23600年,北极星的位置是更靠近北极的。

在地球26000年的轴向进动周期的过程中,北天球区域有一系列亮堂而肉眼可见的恒星(肉眼能看最暗星等约为+6;满月约为-12.9),它们将暂时拥有极星那一称号。固然其他恒星可能在26000年周期中与北天极靠得很近,但它们其实不必然满足做为对基于地球的察看者来说北极的有用指示器所需的肉眼极限,那一成果招致了周期中没有明白定义极星的时间段。在那个周期中,当亮堂的恒星仅给出“北”的近似引导时,也会有一些周期,因为它们可能大于曲角瞄准北角的5度角曲径。

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