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分点 (天球座标)

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分点，在天文学中是天球上黄道与天球赤道相交的两个交点之一[1][2][3]。虽然有两个这样的交点，但与太阳的升交点相关的分点被用做为天球座标系统的传统原点，简称为“春分点”。与春分和秋分常见用法不同，天体座标系的分点是空间中的一个方向，而不是时间中的一个时刻。

在大约25,800年的周期中，由于扰动力，春分点相对于天球向西移动；因此，为了定义坐标系，有必要指定与选择春分点的日期。这个日期不应该和历元混淆。天体显示了真实的运动，如轨道和自行，历元定义了天体位置适用的日期。因此，天体座标的完整规范需要分点和历元的日期[4]。

现时使用的标准春分和历元是J2000.0，即2000年1月1日12:00TT。首字元“J”表示这是一个儒略纪元。之前的标准春分和历元是B1950.0，首字元“B”表示它是贝塞尔纪元。在1984年之前，人们使用贝塞尔春分和纪元。从那时起，儒略分点和纪元就被使用了[5]。

分点的运动

分点的进动

因为随着时间的推移，分点相对于遥远的恒星处于不同的位置，因此分点在移动。因此，多年来，甚至在几十年的时间里，恒星目录将列出不同的星历表 [6]。这是由于进动和章动，两者都可以建模，以及其它只能通过观测确定的微小扰动力，因此在天文年鉴中表列出。

岁差

公元前129年，喜帕恰斯首次注意到春分点的岁差（进动），当时他注意到了角宿一相对于春分点的位置，并将其与公元前273年提莫恰里斯（英语：Timocharis）观察到的位置进行了比较[7]。这是一项为期25,800年的长周期运动。

章动

章动是黄道平面的振荡。它最早是由詹姆斯·布拉德利观察到的，是恒星赤纬的变化。布拉德利于1748年发表了这一发现。因为他没有足够精确的时钟，布拉德利没有意识到章动对昼夜平分点沿天球赤道运动的影响，尽管这在当今是章动更重要的方面[8]。章动的振荡周期为18.6年。

分点和纪元

贝塞尔分点和纪元

贝塞尔历元以德国数学家和天文学家弗里德里希·威廉·贝塞尔（1784-1846）的名字命名，是一个基于365.242198781天的“贝塞尔年”的历元，这是在太阳经度恰好为280°的点量测的回归年。自1984年以来，贝塞尔春分和历元已被儒略分点和历元所取代。现时的标准春分和历元是J2000.0，这是一个儒略历元。

贝塞尔历元的计算公式如下：

B = 1900.0 + (儒略日 − 2415020.31352) / 365.242198781

之前的标准春分和历元是B1950.0，一个贝塞尔历元。

由于恒星的赤经和赤纬由于岁差而不断变化，天文学家总是参考特定的春分点来指定这些值。历史上使用的贝塞尔分点包括B1875.0、B1900.0、B1925.0和B1950.0。官方的星座边界是在1930年使用B1875.0定义的。

儒略分点和历元

儒略历元是基于365.25天的儒略年。自1984年以来，儒略历元比早期的贝塞尔历元更受欢迎。

儒略历元的计算公式如下：

J = 2000.0 + (儒略日 − 2451545.0)/365.25

现时使用的标准春分和历元是J2000.0，对应于2000年1月1日12:00TT。

J2000.0

J2000.0历元正是2451545.0 TT（地球时），即2000年1月1日中午TT。这相当于2000年1月1日11:59:27.816TAI，或2000年1日11:58:55.816UTC。

由于恒星的赤经和赤纬由于岁差而不断变化（对于相对较近的恒星，由于自行），天文学家总是参考考定的历元来指定这些。早期使用的标准历元是B1950.0历元。

当J2000的“平均”赤道和春分点用于定义天体参考系时，该参考系也可以表示为J2000座标或简称为J2000。这与国际天球参考系（ICRS）不同：J2000.0的平均赤道和春分点与ICRS不同，精度较低，但与ICRS一致，前者的精度有限。使用“平均”位置意味着章动被平均或省略。这意味着在J2000.0历元，地球的旋转北极并不完全指向J2000天极；历元的真正极点偏离了平均极点。同样的差异也适用于分点[9]。

首字元中的“J”表示它是儒略分点或历元，而不是贝塞尔分点或历元。

日期的分点

表达“分点（和黄道/赤道）日期”有特殊含义。这个参考系是由黄道和天球赤道在指定其它天体（通常是太阳系天体）位置的日期/历元的位置定义的[10]。

其它分点及其对应的历元

其它使用的分点和历元包括：

轨道要素的历元和分点通常以几种不同的格式在地球时中给出，包括：

  • 格里历日期与24小时时间：2000年1月1日12:00 TT
  • 格里历日期（含小数日）：2000年1月1.5日TT
  • 儒略日含小数日：JDT 2451545.0
  • NASA/NORAD的两行元素格式，带小数日：00001.500000000

恒星时和平均分点

恒星时是春分点的时角。然而，有两种类型：如果使用平春分点（仅包括岁差），则称为平恒星时；如果使用真春分点（春分点在给定时刻的实际位置），则称为视恒星时。这两者之间的差异被称为均分差（equation of the equinoxes），并在《天文年鉴》中列出[12]。

一个相关的概念被称为零点差（英语：equation of the origins），即天体中间起源和春分点之间的弧长。或者，零点差是地球自转角度和格林尼治视恒星时之间的差值。

分点在天文学中的作用逐渐减弱

在现代天文学中，黄道和分点作为所需甚至方便的参考概念的重要性正在降低（然而，春分在民间运用中仍然很重要，特别是在定义季节方面。）。这有几个原因。一个重要的原因是，很难准确地定义黄道是什么，甚至在文献中关于这也有一些混淆[13]。它应该以地球的质心为中心，还是以地月重心为中心？

此外，随着国际天球参考系的引入，所有远近的物体都从根本上与基于非常遥远的固定电波源的大坐标系相关联，原点的选择是任意的，并且是为了方便手头的问题而定义的。天文学中没有需要定义黄道和分点的重大问题[14]。

参考资料

  1. ^ Astronomical Almanac for the Year 2019. Washington, DC: United States Naval Observatory. 2018: M6. ISBN 978-0-7077-41925. 
  2. ^ Barbieri, Cesare. Fundamentals of Astronomy. New York: Taylor and Francis Group. 2007: 31. ISBN 978-0-7503-0886-1. 
  3. ^ IAU Nomenclature for Fundamental Astronomy. Paris Observatory. 2007 [December 23, 2018]. 
  4. ^ Seidelmann, P. Kenneh (编). Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac. Mill Valley, CA: University Science Books. 1998: 12. ISBN 978-0-935702-68-2. 
  5. ^ Montenbruck, Oliver; Pfleger, Thomas. Astronomy on the Personal Computer, p. 20 corrected 3rd printing of 4th. 2005 [January 23, 2019]. ISBN 9783540672210. 
  6. ^ Chartrand, Mark R. The Audubon Society Field Guide to the Night Sky. New York: Alfred A. Knopf. 1991: 53. Bibcode:1991asfg.book.....C. ISBN 978-0-679-40852-9. 
  7. ^ Barbieri, Cesare. Fundamentals of Astronomy. New York: Taylor and Francis Group. 2007: 71. ISBN 978-0-7503-0886-1. 
  8. ^ Barbieri, Cesare. Fundamentals of Astronomy. New York: Taylor and Francis Group. 2007: 72. ISBN 978-0-7503-0886-1. 
  9. ^ Hilton, J. L.; Hohenkerk, C. Y. Rotation matrix from the mean dynamical equator and equinox at J2000.0 to the ICRS. Astronomy & Astrophysics. 2004, 413 (2): 765–770. Bibcode:2004A&A...413..765H. doi:10.1051/0004-6361:20031552 可免费查阅. 
  10. ^ Seidelmann, P. K.; Kovalevsky, J. Application of the new concepts and definitions (ICRS, CIP and CEO) in fundamental astronomy. Astronomy & Astrophysics. September 2002, 392 (1): 341–351. Bibcode:2002A&A...392..341S. ISSN 0004-6361. doi:10.1051/0004-6361:20020931 可免费查阅. 
  11. ^ Perryman, M.A.C.; et al. The Hipparcos Catalogue. Astronomy & Astrophysics. 1997, 323: L49–L52. Bibcode:1997A&A...323L..49P. 
  12. ^ Astronomical Almanac for the Year 2019. Washington, DC: United States Naval Observatory. 2018: B21–B24, M16. ISBN 978-0-7077-41925. 
  13. ^ Barbieri, Cesare. Fundamentals of Astronomy. New York: Taylor and Francis Group. 2007: 74. ISBN 978-0-7503-0886-1. 
  14. ^ Capitaine, N.; Soffel, M. On the definition and use of the ecliptic in modern astronomy. Proceedings of the Journées 2014 "Systèmes de référence spatio-temporels": Recent developments and prospects in ground-based and space astrometry. 2015: 61–64. ISBN 978-5-9651-0873-2. arXiv:1501.05534 可免费查阅. 

外部链接

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