1·地球的公轉軌道
在太陽係裏,水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星以及海王星,都在各自的橢圓軌道上繞太陽轉動(公轉)。其中地球到太陽的平均距離約為1·5億千米,這個長度在天文學中被稱為1個天文單位。地球繞太陽公轉一周所用的時間為365·2422天,就是我們通常所說的一年。地球繞太陽公轉的軌道是一個接近正圓的橢圓。太陽位於橢圓的一個焦點上。橢圓有半長軸、半短軸和半焦距等要素,分別用a、b、c表示,半焦距與半長軸和半短軸之間存在著這樣的關係:即c2=a2-b2。
半焦距c與半長軸a的比值c/a,是橢圓的偏心率,用e表示,即e=c/a。
偏心率是橢圓形狀的一種定量表示,e的數值大於0而小於1。e越接近0,橢圓越接近圓形;反之,e的數值越大,橢圓就越扁。經過測定,地球軌道的半長軸a為14960萬千米,半短軸b為14958萬千米。根據這個數據計算出地球軌道的偏心率約為0·016。
可見,地球軌道是一個非常接近於圓形的橢圓。
由於地球軌道是橢圓形的,隨著地球的繞日公轉,日地之間的距離也會不斷發生變化。地球距離太陽最近的一點,即橢圓軌道的長軸距太陽較近的一端,稱為近日點。在近代,地球過近日點的日期大約在每年1月初,此時地球距太陽約為14710萬千米,通常稱為近日距。地球距離太陽最遠的一點,即橢圓軌道的長軸距太陽較遠的一端,稱為遠日點。在近代,地球過遠日點的日期大約在每年的7月初。此時地球距太陽約為15210萬千米,通常稱為遠日距。近日距和遠日距二者的平均值為14960萬千米,這就是日地平均距離,即1個天文單位。根據橢圓周長的計算公式:
L=2πα(1-0·25×e2)
我們可以計算出地球軌道的全長是9·4億千米。也就是說,我們的地球在以30千米/秒的速度繞太陽公轉。不識廬山真麵目,隻緣身在此山中,處於地球上的觀測者,是無法感受到自身如此的快速運動。人們能觀察到的,僅僅是太陽每年相對於恒星背景運動一周,劃出一個大圓。這個大圓,就是地球繞太陽公轉的軌道,在天文學中我們習慣把它稱之為太陽周年視運動軌跡,簡稱黃道。
2·太陽周年視運動是怎麼回事
為了說明太陽的周年視運動,我們用一個動點與一個定點的關係來進行分析。
假如,動點A在繞定點B做逆時針的圓周運動,則在定點B看上去,A點的軌跡是一個圓形。若以動點A為參照係,則定點B的運動特征與A是完全相同的,即B點的運動軌跡也是圓形的,運動方向也是逆時針的。但是,A繞B的運動是一種真運動,而B繞A的運動則是一種視運動,它是A繞B運動的一種直觀反映。