回归线的变化规律
南、北回归线并不是人们想象中那样23°27′固定不变。地球悬浮在太空中,受到太阳、月亮以及其他星体的引力作用,在引力作用下,地球的空间姿态产生微小的变化,变化体现在黄赤交角(反映在φ角上)连续微小有规律的变动。从古至今,中外天文学家对黄赤交角φ的变化规律做了很多观测和计算,并积累了大量的、有价值的资料。摘录部分数据资料列于表(1)中。观 测 者 | 年 代 | φ角观测值 | φ角理论值 | 石 申 | 公元前约350年 | 23°20′52″.3 | 23°44′38″.8 | 贾 逵 | 公元91年 | 23°39′18″.1 | 23°41′13″.6 | 阿拉伯人 | 公元9世纪 | 23°35′ | 23°34′42″.9 | 赵知微 | 公元1182年 | 23°33′23″.3 | 23°32′44″3 | | 公元1900年 | 23°27′08″.26 | 23°27′08″.26 |
表(1) 由表(1)可知,尽管由于当时观测手段的限制,φ角观测值都存在一定误差,但是观测值还是能客观反映黄赤交角φ的变化规律,φ角观测值变化规律与φ角理论值变化规律相符。
黄赤交角的变化直接影响到南、北回归线位置的变化。如图(1)所示,北回归线所在地理(天文)纬度值Ψ与黄赤交角值φ相等。那么,回归线又是如何变化的呢?现代天文学家给出了二十世纪黄赤交角计算的公式:
ε=23°27′08″.26-0″.46845×(t-1900) ……(1-1)
式中: ε 为北回归线的纬度/黄赤交角;
t 为年份,儒略世纪数;
按公式(1-1)计算,随着儒略世纪数t的增大,黄赤交角φ(=ε)逐渐变小,北回归线所在地理纬度值Ψ变小,北回归线的位置在逐年南移。长此下去,北回归线会不会总有一天移到赤道上。然而,天文学家根据天体力学的关系证明:北回归线南移的趋势是有尽头的。如果用T表示以二十世纪为起算的儒略世纪数,则各世纪黄赤交角的计算公式为:
ε=23°27′08″.26-46″.845×T-0.0059×T +0″.001817×T ……(1-2)
对(1-2)式求极值:令(1-2)式的一次微分结果为0,
则有:
-46″. 845-2×0.0059T+3×0. ″001817 T=0
求出T值:T1≈9400年
T2≈-9200年
对极值T分析可预知,北回归线在约9400年后将转而北撤,而最近一次北回归线由北向南移动是发生在约9200年前。把T1,T2代入(1-1)式得ε1=22°28′34.885″,ε2=24°53′48.055″,由极值ε1、ε2可知,北回归线总是在纬度23°26′附近正负一度之间摆动,摆动周期约有4万年之久。
1976年第十六届国际天文学联合会上通过:决定将2000年的北回归线位置定为23°26′21″.448。
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