歲差
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歲差,又稱地軸進動(英語:axial precession),是指某一天體的自轉轉軸指向在其他天體的重力的作用下,相對於空間中的慣性坐標系所發生的緩慢且連續的變化。[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重力矩引起。[2]在天文和大地測量學中,歲差一般專指地球自轉軸緩慢且均勻的變化,週期約25,722年。其他週期較短或不規律的變化則被稱為章動。
歲差的具體表現是地球赤道面和黃道面的變化,這兩種變化又分別被稱為赤道歲差和黃道歲差。赤道歲差的影響主要表現為春分點以每年約51″的速率連續向西運動。這種影響能夠通過回歸年與恆星年之間的差異,以及北天極和北極星相對位置的變化被直接觀察到。黃道歲差的影響則表現為春分點以每年約0.1″的速率向東移動,以及黃赤交角的緩慢變化。赤道歲差與黃道歲差又被統稱為總歲差(英語:general precession)。[3]
歲差的名稱和含義隨歷史的發展而變化。歷史上,古希臘天文學家喜帕恰斯首先發現了春分點在黃道上的移動,提出了分點歲差(英語:the precession of the equinoxes)一詞。[2][4]漢語中的「歲差」則出自於《宋書·歷下》記載的「冬至所在,歲歲微差」,意為每年冬至點的位置存在著微小的差別。在相當長的一段時間內,分點歲差曾是歲差的唯一含義。隨著計算精度的提升,天文學家於19世紀上半葉發現了其他行星對黃道面的影響。最早在1863年,行星歲差(英語:planetary precession)一詞就被提出,用於與因太陽與月球重力而形成的日月歲差(英語:lunisolar precession)相區別,[5]。二者同樣被合稱作總歲差,以逐漸取代過去的「分點歲差」。在行星對赤道面的影響沒有被發現之前,「行星歲差」和「黃道歲差」曾被視作同義詞,「日月歲差」則和「赤道歲差」亦是如此。隨著測量和計算精度的進一步提升,行星重力對赤道面的影響變得無法忽視。為避免造成誤解,國際天文聯合會在2006年將「日月歲差」和「行星歲差」分別重新命名為當前使用的「赤道歲差」和「黃道歲差」。[6]
歲差影響地球的自轉軸、春分點和黃赤交角,從而影響人類對深空及近地空間的觀測,甚至是地球的氣候。在大地測量學中,歲差和章動、極移以及日長變化又被統稱為地球定向參數。[7]