回归年与恒星年为什么不一致

贾海军

恒星年是地球公转一周所需要的时间，1恒星年有365日6时9分10秒。恒星年主要在天文学上使用，是地球公转的真正周期。回归年是太阳直射点回归运动的周期，1回归年有365日5时48分46秒，直射点在南北回归线之间做回归运动。太阳直射点的回归移动产生了地球上的季节变化，所以回归年与我们的生活密切相关，并且是我们制定历法的重要基础。

回归年与恒星年并不一致，1回归年要比l恒星年少20分24秒，那么两者之间的差异是如何产生的呢?

一、天球

我们站在地球上观测星空，看到天上的星星像闪亮的钉子镶嵌在一个圆形的天花板上，似乎离我们都一样远。事实上，天体和观测者间的距离与观测者随地球在空间移动的距离相比要大得多，但是人的肉眼分辨不出天体的远近，所以看上去天体似乎离我们都一样远，仿佛散布在以观测者为中心的一个圆球的球面上，这个球面称为天球。

在天文学等领域中，天球是一个想象的旋转的球。星星在天空中移动的方向是非常有规律的。星星从东方的地平线爬上来，爬到最高点(中天)，然后往西方沉下去，绝大多数恒星之间的距离保持不变，星座的形状也保持不变。看起来整个星空就像一个巨大的天球围绕着地球旋转一样。天球在理论上具有无限大的半径，与地球同心，天空中所有的物体都被想象成是在天球上。

二、太阳在天球上的运动

从地球的角度观测，太阳在天球上是不断运动的，一年当中太阳在天球上的视路径叫做黄道。黄道在天球上穿过13个星座，其中的12个是著名的黄道十二星座。由于地球自西向东围绕太阳公转，所以太阳在天球上自西向东穿过黄道十二星座。地球围绕太阳公转一周，太阳也在黄道上运行一周。

三、天球上的春分点和秋分点

地球赤道所在的平面称为赤道平面，赤道平面向外延伸与天球相交，形成的交线叫做天赤道。由于地轴的倾斜，在天球上黄道和天赤道彼此相交，形成相距1800的两个交点，这两个交点的连线与地轴保持垂直。

当太阳在天球上沿着黄道运动时，必然要经过这两个交点。这两个交点中，太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点，称为春分点，与春分点相隔1800的另一点，称为秋分点。当太阳经过这两个交点时，太阳直射点位于赤道之上，形成地球上的春分和秋分两个节气。

四、地轴的进动

进动是转动中的物体其自转轴的指向变化。一个自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某一中心旋转，这种现象称为进动，又可称作旋进。

地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的椭球体，赤道部分是凸出的，形成一个赤道隆起带。同时，由于黄赤交角和白赤交角的存在，太阳中心与地球中心的连线以及月球与地球中心的连线，不是一直通过赤道隆起带的。所以，太阳和月球对地球的吸引力，尤其是对于赤道隆起带的吸引力，是不平衡的。日月引力有一种使赤道平面和黄道平面重合的趋势，同时由于地球自转具有惯性趋势，使得地轴围绕某一轴线旋转，形成地轴的进动。

地轴进动的方向同地球自转的方向相反，自东向西旋转。地轴进动的速度非常缓慢，每年进动50°26，进动的周期是25800年。

五、地轴进动的地理意义

1，造成天极绕黄极运动

地轴在天球上有两个交点，分别称为北天极和南天极。天球上与黄道角距离都是900的有两个点，靠近北天极的叫“北黄极”，靠近南天极的叫“南黄极”，黄极与天极的角距离等于黄赤交角(23°26)。

由于地轴的进动，地球南北两极的空间指向发生改变，北天极和南天极在天球上的位置也在不断改变，南北天极围绕南北黄极以25 800年为周期自东向西运动，每年移动角度为50°26。

2，造成北极星的改变

北极星是指位于北天极的恒星。地轴的进动造成地球南北两极的空间指向发生改变，进一步导致南北天极在天球上位置的改变。北极星在公元前3000年曾是天龙座α星；目前的北极星在小熊座α星附近；到公元7000年，北极星将是仙王座α星；到公元14000年，织女星将成为北极星。

3，造成春分点和秋分点的移动

从几何关系看，地轴和天赤道垂直，天赤道和黄道的交点就是春分点和秋分点，所以春分点和秋分点的连线始终与地轴保持垂直。

随着地轴的进动，春分点和秋分点也要相应地移动，并且春分点和秋分点的旋转方向与地轴的旋转在方向上和速度上是一致的。由于地轴自东向西进动，每年移动50°26，春分点和秋分点要自西向东移动，每年移动50°26。

六、恒星年和回归年的关系

地球围绕太阳自西向东公转，导致太阳在天球黄道上自西向东运动。地球围绕太阳公转一周，太阳也在黄道上相应运行一周。

从天文观测的角度看，太阳从黄道上某一颗恒星的位置出发，运行一周再回到这颗恒星的位置，这期间地球正好围绕太阳公转一周，所需的时间就是1恒星年，因此恒星年是地球公转的真正周期。

从天文观测的角度看，恒星年以恒星为参考点，回归年是以春分点为参考点。太阳从黄道上的春分点出发再次回到到春分点所经历的时间就是1回归年，又称为1太阳年。

如果没有地轴的进动，春分点和秋分点在黄道上的位置固定不变，1回归年就等于1恒星年。日月的引力导致地轴产生了进动，地轴的进动进一步导致春分点在黄道上每年自东向西移动50°26。太阳在黄道上是自西向东运动的，这样太阳从春分点向东出发再回到春分点，实际运动的角度就会小于360°。实际运动角度为360°-50°26。恒星年以黄道上某个固定的恒星为参考点，不会产生这种偏差，因此恒星年中太阳在黄道上实际运动角度为360°，这样就导致恒星年比回归年在时间上多出了20分24秒。