与天球中间赤道联系的几个天文基本概念.PDF

与天球中间赤道联系的几个天文基本概念 地球转轴在地心天球参考系（GCRS ）中的指向是随时间变化的，具有瞬时的性质. 随 之而来的天极和天赤道也是瞬时的，传统上叫做真天极和真天赤道. IERS 规范2003 用更加 准确的中间极 （intermediate pole ）和中间赤道 （intermediate equator ）取代了它们. 中间赤道 连接天球参考系和地球参考系，在天地参考系变换中扮演着非常重要的中介作用. 通过它还 可以清晰地给出一些常见天文基本概念的几何和运动学图像，为我们学好参考系变换课程提 供了一把有用的钥匙. 为了在天球参考系中进行度量，需要在中间赤道上选取一个相对于天球参考系没有转 动的点做为零点，叫做天球中间零点 （CIO ）. 同样地，为了在地球参考系中进行度量，需 要在中间赤道上选取一个相对于地球参考系没有转动的点做为零点，叫做地球中间零点 （TIO ）. CIO 是根据叫做天球参考架的一组类星体选定的，接近国际天球参考系的赤经零 点，TIO 则是根据叫做地球参考架的一组地面测站选定的，接近国际地球参考系的零经度方 向或本初子午线方向，后面的章节还要具体介绍，现在只需要知道存在这样的两个点就可以 了. 在天球参考系中观察时，中间赤道与CIO 固结，叫做天球中间赤道，TIO 沿赤道逆时 针方向运动，周期为1 恒星日. 反之，在地球参考系中观察时，中间赤道与TIO 固结，叫做 地球中间赤道，CIO 以同样周期沿赤道顺时针方向运动. 这两种观察所反映的都是地球绕轴 自转的运动，CIO 和TIO 之间的夹角是地球自转角度的度量，叫做地球自转角 （ERA ）. 为确定起见，下面的叙述都将在天球参考系中观察，至于在地球参考系中观察时会有 什么不同，请读者自行思考. 图：中间赤道上的要点 经过地心，垂直于地月质心绕太阳运动平均角动量向量的平面叫做黄道面，黄道关于 中间赤道的升交点叫做春分点. 由于日月引力对地球赤道隆起部分的引力，黄极和中间极相 互顺时针绕转，春分点也沿赤道和黄道顺时针进动，叫做岁差运动. 春分点沿黄道运动的速 率是每儒略世纪（即36525 日） ，叫做黄经岁差速率，负号表示运动是  =-5038.47875 A 顺时针的. 这个运动在赤道上的投影是 cos ，式中0 84381.448为黄赤交角. 另外 A 0 由于其他行星的摄动，春分点在赤道上还有一个速率为每儒略世纪A 10.5526的逆时针 运动，叫做赤经岁差. 春分点与TIO 的夹角叫做格林尼治恒星时 （GST ），顺时针为正，逆时针为负. 由于春 分点相对于CIO 是运动的，所以恒星时的命名与恒星无关，属于前人所留下的错误. 由于短 时间内岁差的影响很小，所以在精度不高的应用中常用恒星时代替地球自转角度量地球的自 转. 练习1：试计算春分点沿黄道和赤道运动的速率各是每日多少周？ 1.0643984 10-7 9.74337 10 8 （ 周/ 日， 周/ 日） 25700 练习2 ：试计算春分点绕黄道一周要多少儒略年？ （ 儒略年） 再考虑太阳在中间赤道上的运动. 太阳实际上沿着黄道而不是赤道运动，由于地球绕 日轨道的偏心率，这个运动还是不匀速的. 这样的太阳叫做真太阳，真太阳方向与TIO 的夹 角叫做真太阳时，真太阳方向两次经过TIO 的时间间隔叫做真太阳日，是古代计时的标准. 真太阳日显然不是一个常数. 真太阳