科普丨什么是“岁差”？

岁差，一种天文学现象。它是指地球自转轴长期进动，引起春分点沿黄道西移，致使回归年短于恒星年的现象。

岁差是地球公转和地轴运动相结合的结果，这种结合决定了二分二至地球位置不是定点，而是在公转轨道上不断西移的动点，从而导致地球公转一周不等于太阳直射点纬度变化一周。正是由于春分点的移动，太阳直射点的回归运动（回归年）较之恒星年存在约20 分钟的差别，岁差也因此得名。

发现岁差

公元前150年前后，古希腊天文学家、西方古代天文学创始人喜帕恰斯就是通过比较他观测到的星表和前人的星表中，发现了岁差。

公元四世纪，中国晋代天文学家虞喜，在分析古星图和星空时，也发现星星的位置略有偏移，进而发现岁差，并定出冬至点每50年后退1°。《宋史·律历志》记载:“虞喜云：‘尧时冬至日短星昴，今二千七百余年，乃东壁中，则知每岁渐差之所至。’”岁差这个名词也由此而来。

什么是岁差？

岁差里的岁是指回归年的意思，从春分再回归到春分所经历的时间单位，即一岁。我们还要提到另外一个年的时间单位叫做恒星年。

那什么是回归年和恒星年呢？

回归年：回归年是指太阳连续两次通过春分点的时间间隔，即太阳中心自西向东沿黄道从春分点到春分点所经历的时间，又称为太阳年。比如：人类站在地球上观察太阳的运行，当太阳从春分点再次回归到春分点的时间长度就是一个回归年。1回归年为365.2422日，即365天5小时48分46秒。这是根据121个回归年的平均值计算出来的结果。每个回归年的时间长短并不相等。天文学家根据太阳系的运行规律编撰出“万年历”。我国的“二十四节气”是根据地球绕太阳公转的轨道来划分的。视太阳从春分点，也就是黄经零度出发，此刻太阳垂直照射赤道，每前进15度为一个节气；运行一周又回到春分点，为一回归年，24个节气正好360度。

恒星年：恒星年是地球公转的真正周期，在一个恒星年期间，在太阳上看，地球中心从天空中的某一点出发，环绕太阳一周，然后又回到了此点；如果从地球上看，则是太阳中心从黄道（地球公转轨道面截天球所得的圆）上的某一点（某一恒星）出发，运行周天，然后又回到了同一点（同一恒星）。在一个恒星年期间，地球公转360°所需时间约为365日6时9分10秒。

回归年是历法年，显著特点是回归年的时间都是天文学家根据太阳系运行规律提前计算出来的，而且回归年的时间采用的是地球表面真太阳时体系。而恒星年采用的是钟表时体系。真太阳时体系与钟表时体系累计一年的时间差称为岁差。

简单来说，岁差就是地球自转轴的长期运动。在外力作用下，地球自转轴在空间并不保持固定的方向，而是不断发生变化。岁差是地球公转和地轴运动相结合的结果，这种结合决定了二分二至地球位置不是定点，而是在公转轨道上不断西移的动点，从而导致地球公转一周不等于太阳直射点纬度变化一周。岁差可以使同一颗恒星的位置随着时间的变化而发生变化。

历史发现

地球是一个椭圆球体，而非正球体，赤道部分较为突出，两极则稍扁，太阳和月球对赤道突出部分的吸引力大，使地轴绕黄极缓慢移动，因而表分点沿黄道以每年50″24的速度西移，大概要26000年移动一周，这即为岁差。

公元前二世纪，古希腊天文学家喜帕恰斯在编制一本包含1022颗恒星的星表时，把他测出的星位与150多年前阿里斯提留斯和提莫恰里斯测定的星位进行比较，发现恒星的黄经有较显著的改变，而黄纬的变化则不明显。喜帕恰斯认为，这是春分点沿黄道后退所造成的，并推算出春分点每100年西移1°。这是岁差现象的最早发现。

我国古代则以观测冬至点的移动来推求岁差。晋代以前，我国古代天文学家并没有发现岁差现象，晋时虞喜研究了历史上冬至点的观测结果，比较自己的实地观测，发现“尧时冬至日短星昴，今二千七百年乃东壁中，则知每岁渐差之所至”。也就是说唐尧时代冬至黄昏中天的星宿为昴宿，而2700年后的冬至黄昏中星却是东壁，于是他得出结论，认为冬至点每50年西移一度。这个结果虽然比当前得到的赤道岁差（每77年差一度）相差颇大，但比希腊天文学家喜帕恰斯所得出的结论（每100年差1度）精确得多。

虞喜就此大胆地提出了“岁自为岁，天自为天”的结论，把太阳在一回归年内的运动与其在一恒星年中的运动区别开来，创立了岁差的概念（古人又称为恒星东行，或节气西退）。

祖冲之于公元463年所制定的《大明历》的最大贡献是将岁差引入历法计算。此前的一些天文学家认为，太阳在黄道上每经过一个回归年的运行，又回到上一年的起点上。虞喜和祖冲之发现了岁差的存在。虞喜提出的数据是每五十年后退一度，祖冲之认为每四十五年十一个月后退一度。尽管这两个数据与现代观测数据（七十一年八个月后退一度）尚有较大距离，但发现岁差并把它纳入历法计算之中，虞喜和祖冲之在世界则是首创。岁差的推算，便成了我国古代历法史上的重要改革之一。祖冲之在制定大明历时，还提出了三百九十一年一百四十四个闰月的新闰周，比十九年七闰的闰周更为精密。他还提出一个回归年的长度为365.24281481，精确到小数点后八位数。元时郭守敬在《授时历》中，采用的岁差数值是66年又八个月差一度，把岁差的精确度向前推进了一大步。

牛顿首次对岁差现象进行了理论上的解释。在绕太阳公转的同时，地球自身绕地轴进行自转。而受太阳和月球不平衡引力的共同影响，使得惯性作用下的地球自转轴产生摆动，这种摆动表现为地轴绕着黄轴旋转，在空间描绘出一个半径约为23.5°（黄赤交角）圆锥面， 从而使天赤道与黄道的交点——春分点和秋分点在黄道上向西移动， 每76 年约移动1°，整个循环周期约为25700年。

这下大家明白岁差是怎么回事了吧，就是这么微小的变化经年累月的累加最终影响我们的历法和生活。

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