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叫做行星的会合周期.
行星的会合周期,决定于行星的公转周期和地球的公转周期(太阳周年运动的周期).
三者之间的具体关系则因地内行星和地外行星而有所不同.
下面推导行星会合运动的公式(图29),
图中的内外二圆,分别表示地球和某个地外行
星的轨道.当地球位于E1,地外行星位于P1
时,则行星是第一次冲日.地球公转的角速度
远大于地外行星的角速度,当地球完成一周公
转到E2时,地外行星仅从P1运行到P2,这时,
发生第二次冲日.在这一个会合周期内,地球
转过的角度是360°+θ,而地外行星转过的角
速度为θ.
设以E,P分别表示地球和地外行星的公转周期,S表示行星的会合周期,则地球公转
的角速度为360°/E ,地外行星公转的角速度为360°/P.那么在一个会合周期S的时间内,
地球转过的角距离为SE× =+ /360360θ,地外行星转过的角距离为SP× =/360θ,
消去θ,便得: PES/1/1/1-=.同理,对于地内行星则有EPS/1/1/1-=.
会合运动公式之所以因地内行星和地外行星而不同,是因为前者公转的速度大于地球公
转的速度,而后者公转的速度小于地球公转的速度.两天体的公转周期相差愈大,它们的会 chinageog.com
图29 行星会合周期的推算
Figure 29 Calculation of planet assemble cycle
E2
E1
P2
P1
S
θ
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合周期便愈短;反之,则愈长.
行星在会合运动中,它同太阳的相对位置要发生一系列变化.这种变化因地内行星和地
外行星而不同(图30).
内行星的轨道在地球轨道以内,因此,它同太阳的黄经差有一定的限度(90°以内),
这个限度叫做"大距",即最大的距角.大距分东大距和西大距.例如金星的东,西大距为
45°~48°,水星的东西大距为18°~28°.在地球上看起来,二者以这样的幅度在太阳的东西二
侧摆动,"附日而行".因此,它们总是以晨星和昏星的姿态出现在天空.当金星位于太阳西
侧时,它于黎明前升起在东方,叫"启明星";当它位于太阳东侧时,便在黄昏后耀辉于西
方,叫"长庚星".我国最早的曲籍《诗经》就有"东有启明,西有长庚"的记载.水星因
距太阳太近,肉眼难以观测到.地内行星既被限定在"大距"内,所以没有"冲日".但它
有二次合日,距地球最近时叫下合,离地球最远时叫上合.
外行星的轨道在地球轨道之外,它同太阳的黄经差可以从0°~360°.在会合周期内, chinageog/com
外行星有一次合日和一次冲日;合日时距地球最远,冲日时距地球最近.它没有大距但有
二次"方照"(行星同太阳黄经相差90°),即东方照和西方照(图31).
综上所述,地内行星的会合运动,表现为上合—东大距—下合—西大距—上合的依次出
现和反复循环;而地外行星的会合运动,则表现为合—西方照—冲—东方照—合的依次出现
和反复循环.
行星在会合运动中,还有相对于恒星的运动.在通常情况下行星的运行是顺行,即在恒
星间自西向东运行.但是,当行星在其轨道上接近地球的时候,即地内行星在下合前后和地
太阳
合
冲
西方照东方照
球
轨
道
图30 地内行星的轨道 图31 地外行星的轨道
Figure 30 Orbit of inferior planet Figure 31 Orbit of superior planet
上合
西大距
太阳
东大距
球
轨
道
内
行
轨
道
星
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外行星在冲日前后的一段时间,却是逆行,或由逆行转变为顺行的时候行星在恒星间停滞不
动,被叫做"留".
这样,行星的会合运动,又表现为顺行—留—逆行—留—顺行的依次出现和反复循环. 中国*地理网
要说明的是在日心天球上,行星和地球的运动永远是顺行(向东),只有在地心天球上,
行星才会发生逆行.这是因为行星和地球的公转,存在着速度差异,在地内行星的下合前后
和地外行星的冲日前后,就表现为他们的逆行.
月球同太阳的会合运动,十分类似地外行星同太阳的会合运动.月球和太阳的黄经差可
以从0°~360°.故它也有合日,冲日,东方照,西方照的变化.另一方面,二者之间也存在
着一些差别.
首先,月球的会合运动同月球的变化相联系,因而显得更加鲜明.
月球在不同时刻有不同名称见表6.
6 月相在不同时刻的名称
Table 6 Moonphase names at different times
合 冲 东方照 西方照 (普遍性)
朔 望 上弦 下弦 (特殊性)
新月 满月 上弦月 下弦月 (专有性)
其次,月球相对于太阳的运动是自西向东,因为月球绕转地球的角速度大于太阳周年运
动的角速度,而地外行星与此相反.
另外,月球没有逆行,因为地球是月球绕转的中心天体,而不是行星运动的中心.
综合上述,月球的会合运动,就是它在天球上自西向东赶上和超过太阳,并且表现在朔
—上弦—望—下弦—朔的依次出现和反复循环.
月球会合运动的周期是朔望月. 中国地理网
会合周期M等于一个朔望月29.5306日.对于朔望月的长度,我们还可以这样来理解:
月球绕转地球的角速度为每日13°10',而太阳周年运动的角速度为每日59',二者相差值为
12°11'.这就是月球对太阳的会合速度.月球以这样的速度赶超太阳的周期为29.53日.
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§4.3 四季和五带
地球上之所以有四季更迭和五带区分,其根本原因在于黄赤交角的存在,而其直接原因
则是太阳对于天赤道的回归运动.
由于黄赤交角的存在,太阳在沿黄道周年运行的同时,还有相对于天赤道作南北往返的
运动.天球上的太阳,半年在天赤道的北部,半年在天赤道的南部;半年由南到北的运动,
半年由北到南的运行.这是太阳周年运动的一个侧面,被形象地叫做太阳回归运动.太阳回
归运动的南北界线为天球上的南北回归线(±23°26'的赤纬圈),其周期即为回归年.回归线
和回归年的名称皆由回归运动而来,三者是同一事件的不同侧面.
§4.3.1 太阳回归运动(the sun tropic motion)
为了表达太阳在周年运动中所到达的黄道位置,我国传统历法把黄道按太阳的黄经等分
为24个弧段,叫做24气,全年相应地分为24时段.每气跨相等的黄经15°.但是,由于太 中国地理网
阳周年运动速度的变化各气的时段不等,其平均长度为15.2184日.
西方天文学为了同样的目的,把黄道按太阳的黄经等分为十二宫,分别以黄道十二座的
名称命名,每宫跨黄经30°,相当于我国的二十四个节气.
在我国文献中,二十四气通常是指24个节气时刻.同这24个节气时刻相对应的,是黄
道上的24个等分点.在全年二十四气中,最重要的是春分,秋分,夏至,冬至,合称二分
二至.相应地在黄道24点中,最重要的是二分二至点.
太阳是地球上热量的源泉.它在天球上处于什么位置,对地球上太阳热量分布是至关重
要的.在天文上,太阳的位置多用它的黄经来表示(太阳的黄纬总是等于0),我国的二十
四气和西方的黄道十二宫都表示太阳的黄道位置.但在地理意义上说,太阳的赤纬更加重要.
太阳回归运动引起太阳直射点的移动.任何时候太阳的赤纬总是等于太阳直射点的纬度.
太阳的赤纬随其黄经的变化而变化,不同的太阳黄经总是与一定的太阳赤纬相对应.24
气的区别,不仅在于太阳的黄经,更重要的在于它们的太阳赤纬.
兹将二分二至和四立的太阳赤纬列于表7.
正是由于太阳赤纬的变化和直射点的南北移动,引起地球上昼夜长短和正午太阳高度的
变化.昼夜长短决定日照时间的长短,后者影响太阳辐射强度的大小.二者决定太阳辐射能 中国地理网
在地球上的分布和变化,从而形成地球上的四季和五带.
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7 二分二至和四立的赤纬
Table 7 Equinox,solstice and begins declination
节气 太阳黄经 太阳直射纬度 节气 太阳黄经
夏至 90° 23°26'N 夏至 90°
立夏 45° 16°19'N 立秋 135°
分 0° 0° 秋分 180°
立春 315° 16°19'S 立冬 22°5
冬至 270° 23°26'S 冬至 270°
太阳周年运动是地球公转的反映.因此,太阳对于天赤道的回归运动(图32),从根本
上说,是地球的轨道位置相对于赤道平面的变化的反映.人们通常把地轴同轨道平面的关系,
比喻为地球"斜着身体"绕太阳运动.在这样做的时候,人们把轨道面当作是水平的,而把
地轴和赤道面看成是斜的.其实,黄赤交角的真正含义,是黄道面(即轨道面)相对于赤道
面的倾角.倾斜的是黄道面而赤道面是作为比较标准而存在的.在每年北半球的夏至日,地
球位于轨道上的最南点.这时,从地球上看,太阳位于天球上的最北点(位于黄道),因而
太
阳光直射在地球的北回归线上.反之,当
地球位于轨道最北点,则太阳位于黄道最
南点.光线直射南回归线.在每年的升降 www.chinageog.com
分,地球位于轨道的南北两端的中点.这
时太阳相对地位于轨道的升,降分点上.
总之,太阳相对于天赤道的回归运动,是
地球公转的南北分量所造成的.
§4.3.2 昼夜长短(length of day and
night)
在太阳光照射下,地球分为昼夜两半
球,向太阳的半球是昼半球,背太阳的半
球是夜半球.昼夜两半球之间的分界线,
被叫做晨昏圈,它是地球上的一个大圆,晨昏圈通过的地点正经历着一天中的早晨和黄昏.
天北极
天南极
黄北极
黄南极
南至
北至
降分
升分
最北点
球
轨
道
天赤道
最南点
黄
道
图32 太阳回归运动
Figure 32 The sun tropical motion
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地球上不仅空间上的昼夜半球之分,而且由于地球的自转和公转,昼夜两半球不断地发
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