天体的视运动

第三节　天体的视运动

我们白天看到太阳东升西落，夜晚见到斗转星移。这是由于地球处于不断的自转与公转运动中，因此仿佛看见天体在运动，这就是天体的视运动。

一、天体的周日视运动

图2.3.1　天体的周日视运动

地球自转是自西向东转，24小时一周，人在地球上觉察不到地球运动，却看到天体都从东方升起、西方落下，这就是天体的周日视运动。如果你对着北极星附近照相，采用长时间的曝光（如长于6小时），底片上就会看到所有天体围着北天极转的运动轨迹（图2.3.1）。

地球上不同纬度处天极的高度等于当地的地球纬度，站在不同纬度处的观测者，看到的天体的升落情况也不同。

1.站在两极观察天体的周日视运动

图2.3.2　在南、北极地区看到的天体的周日视运动

在地球北极或南极（地理纬度φ＝±90°），人们看到的天体都平行于地平圈转动，看不到升落的情况，如图2.3.2所示。在北极地区只能看到北半球的星，永远看不到南半球的星；而在南极只能看到南半天球的星，永远看不到北半天球的星。在两极，半年是白天，半年是黑夜。在北极地区，从春分到秋分看到太阳每天以不同的高度围着观测者打转转，永远不落，半年都是白天；从秋分到春分，太阳永不上升，半年的长夜，北极星高悬天顶，其他星星都围绕着天轴转圈，永不下落。而在南极地区，从春分到秋分，半年都是黑夜；从秋分到春分，半年内太阳永不下落，都是白昼。

2．站在赤道观察天体的周日视运动（图2.3.3）

在地球赤道地区（地理纬度φ＝0°）的观测者看到的情景是，所有天体都在垂直于地平面的平面内运动，可看到全天球的星；中午时，太阳当头照，立竿不见影。

图2.3.3　在赤道地区看到的天体的周日视运动

3.站在两极和赤道之间观察天体的周日视运动（图2.3.4）

图2.3.4　在中纬度地区看到的天体的周日视运动

在此范围内，天轴与地平的倾角等于当地的地球纬度φ，地球纬度越高，天极离地面越高，可看到的另外半天球的星就越少。例如，在北京，北极星的高度约40°，在昆明看到北极星的高度只有25°；而在赤道以南地区，北极星则不能被看到。

二、太阳的周年视运动

旭日东升、夕阳西下，这是大家都熟悉的太阳周日视运动现象，大家一定也注意到太阳在一年里，每天出没的方位和中午的高度有所变化，不同季节的同一时刻（比如晚8点）所看到的星座也不同，这是太阳的周年视运动现象。由于地球公转，地球上的人们看到太阳在天球上相对其他恒星背景有视运动，这叫做太阳的周年视运动。

1.黄道十二宫

一年内太阳“穿行”于沿黄道带的12个星座，有人把这些星座叫黄道十二宫。太阳在天球上的位置每个月移动一个星座。如图2.3.5所示，太阳穿行十二宫的时间大体如下（表2.3.1）：

表2.3.1

现代流行的说法即每个人都属一定星座，这里所说的星座是指太阳一年穿行的黄道十二宫里的星座。你可以依据上表由生日查出在那天太阳穿行的星座，就是你所属的星座。比如生于5月1日就属于金牛座，生于10月15日就属于天秤座等。至于星座决定人的性格，显然没有什么道理，只是趣谈。

由于地球绕日公转的轨道是椭圆的，所以地球的公转速度是不均匀的，因此太阳的周年视运动也是不均匀的。在1月3日或4日地球运动到近日点，这时运动速度比其他地方大，所以太阳在摩羯座停留的时间最短。

图2.3.5　黄道十二宫

2.春分点与秋分点

图2.3.6　太阳的周年视运动

黄道与天赤道有两个交点，太阳在周年视运动过程中沿黄道由天赤道以南穿越到天赤道以北的那个交点叫春分点，从天赤道以北穿越到天赤道以南的那个交点叫秋分点；黄道上与春分点相距90°且在赤道以北的那一点叫夏至点，与夏至点相对的那一点叫冬至点。太阳每年公历3月21日前后到达春分点，6月22日前后到达夏至点，9月23日前后到达秋分点，12月22日前后到达冬至点。

在地球不同纬度处，一年四季看到太阳的周年视运动是不一样的。在北半球中纬地区，春分日和秋分日太阳正好位于天赤道上，早晨日出正东，傍晚落于正西，白天、黑夜等长。春分过后，太阳北移，太阳从东北方升起，西北方落下，白昼渐长，黑夜渐短。此后，正午时太阳高度逐渐增高，夏至日达到最高，白昼最长。夏至过后，太阳正午高度逐渐降低，白昼也逐渐变短，至秋分日又昼夜平分。秋分过后，太阳南移，正午高度继续降低，冬至日达到最低，白昼最短，太阳从东南方升起，西南方落下。

在赤道地区，春分日和秋分日中午太阳都位于头顶。从春分到秋分，太阳在天顶北；从秋分到春分，太阳在天顶南。一年中无论哪一天，太阳总沿着与地平圈垂直的路线直升直落，四季昼夜平分。

在北极，从春分到秋分，有半年不落的太阳；而另外那半年，则是连续的沉沉黑夜。春分过后，太阳每天一圈沿地平线打转，十分艰难地慢慢爬升，到夏至爬到最高；往后又缓慢下落，到秋分时落下地平线，半年以后的下一个春分，才会再升起。南极的情况与北极正好相反，从春分日到秋分日太阳永不上升，而从秋分日到春分日太阳永不下落。

在北极圈上，夏至日那天太阳不落，在半夜时它只和地平相切于北点；冬至日那天太阳不上升，只在中午时于南点附近光芒一现。