黄道

[huáng dào]
天文学术语
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黄道是地球绕太阳公转的轨道平面在天球上的投影,表现为太阳一年中在天空中运行的路径。这一概念起源于古巴比伦天文学,他们将黄道划分为十二星座,奠定了黄道十二宫的基础。古希腊天文学家希帕克斯和托勒密进一步完善了其定义,而哥白尼的日心说将其确立为地球公转轨道的投影。
黄道与天赤道存在约23.5度的夹角,即黄赤交角,这一倾斜导致四季更替和昼夜变化。在天文学中,黄道是黄道坐标系的基础,便于定位太阳系天体,并用于预测日月食等现象。它还与黄道光等现象相关。
黄道通过黄道十二宫在文化上影响深远,塑造了占星学和历法传统。作为科学与文化的桥梁,黄道在人类认识宇宙的历史中占据重要地位。
中文名
黄道
外文名
ecliptic
所属学科
天文学
应用领域
天文

定义

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黄道是地球绕太阳公转的轨道平面在天球上的投影大圆,即地球公转轨道所在的平面延伸至天球(一个假想的无限大的球面,以地球为中心)时相交所形成的圆周路径。通俗的说就是从地球上来看太阳一年“走”过的路线,是由于地球绕太阳公转而产生的。
从地球的视角来看,太阳在一年中沿着这一路径运行,因此黄道也被视为太阳视运动的轨迹 [3]。此外,黄道不仅是太阳运动的参考,也是行星和月球视运动的参考平面。虽然行星和月球的轨道并不完全与黄道平面重合,但它们的运动通常接近于这一平面。
鉴于运动变化的复杂性,在天文学工作中还需要使用黄道的严格定义:地月系质心绕太阳公转的瞬时平均轨道平面与天球相交的大圆。
黄道示意图

历史

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黄道的概念起源于古巴比伦天文学。大约在公元前5世纪,古巴比伦的天文学家首先使用了“黄道带”这一概念。把整个天空想象成一个大球,而星星都分布在球壳上,这就是所谓的天球。黄道是太阳在天球上运动的轨迹。古巴比伦人通过长期观测发现,太阳、月球和行星的运动路径大致集中在天空中的同一条带状区域内。他们将这一区域划分为12个星座,形成了黄道十二宫的雏形。这些星座与现代黄道十二星座(如白羊座、金牛座等)基本一致。古巴比伦人通过黄道追踪太阳和行星的位置,并据此编制历法和进行占星预测。
黄道带
古希腊时期,希帕克斯首次提出了黄道的明确概念,并通过观测测量了黄道与天赤道(地球赤道在天球上的投影)的交角,得出这一夹角约为23.5度。希帕克斯还发现了岁差(precession)现象,即地球自转轴的缓慢摆动,导致春分点沿黄道缓慢移动,周期约为26,000年。古希腊天文学家托勒密在其著作《天文学大成》(Almagest)中,定义黄道为太阳视运动的路径,并被用作天球坐标系的基准 [4]。在这一模型中,黄道是地球静止时太阳绕地球运行的轨道。
1543年,哥白尼(Nicolaus Copernicus)在其著作《天球运行论》中提出了日心说,彻底改变了人类对宇宙的认识。在日心体系中,黄道的定义发生了变化:黄道不再是太阳绕地球运行的路径,而是地球绕太阳公转的轨道平面在天球上的投影 [5]。这一定义沿用至今,成为现代天文学中黄道的标准定义。

黄赤关系

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由于地球的自转轴并不垂直于轨道平面,所以赤道平面不与黄道平行,而有23°26'的夹角,这就是黄赤交角。赤道平面和黄道平面与地球的交集所形成的大圆分别称为赤道和黄道,这两个平面的交叉点正好在一条地球直径线的两端点,就是著名的二分点(春分点与秋分点)。太阳从南向北经过的二分点称为春分点或是白羊座第一点,黄道经度,通常以字母λ标示,就以这一点为起点向东从0°到360°。
黄赤交角是地轴进动的成因之一,它还是视太阳日长度周年变化的主要原因,也是地球上四季变化和五带区分的根本原因 [6]

意义

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黄道坐标系

黄道是黄道坐标系的基础。在这个坐标系中,黄道平面被用作基准面。天体的位置通过黄道经度(从春分点开始沿黄道测量的角度)和黄道纬度(天体与黄道平面的夹角)来描述。由于大多数太阳系天体都靠近黄道面运行,因此该坐标系非常便于天文观测。此外,与天赤道不同,黄道平面不依赖于地轴进动。它固定在太空中,这使它成为天文学家的可靠参考 [7]

预测天文现象

日食和月食的发生与月球、黄道和太阳的位置密切相关。月球必须位于黄道平面附近(即在黄道带内),且与太阳和地球对齐,才能发生食现象。黄道作为参考系,帮助天文学家计算和预测这些事件的具体时间和地点。如果满月与月亮穿过黄道的时刻重合,我们就会经历月食;如果它发生在新月期间,我们就会经历日食。月亮大约每月两次穿过黄道,但并不总是在新月或满月阶段,所以我们不会每次都经历日食或月食。
黄道光是一种沿黄道分布的微弱光带,由太阳光被黄道尘埃散射形成。黄道作为参考,有助于研究这种现象的分布和特性。
黄道光

其它相关

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黄道十二宫

“黄道十二宫”(zodiac)一词来自希腊语zodiakos。黄道途经了许多星座,总计为十三个星座,称为“黄道星座”。地球在黄道上自西向东运行,每年环“天”一周。在黄道上分布着十三个星座,它们是白羊座金牛座双子座巨蟹座狮子座处女座天秤座天蝎座蛇夫座人马座摩羯座宝瓶座双鱼座。地球上的人在一年内能够先后看到它们。
古巴比伦人对这些星座进行了长期观测,通过观测定出了黄道,又把黄道分成12等份,每等份30度,称为1段。地球在12个月内绕黄道运行1周,因此它在黄道上每月运行1段。在古人看来,太阳是阿波罗神,它休息的地方定然是金碧辉煌的宫殿,因此,他们就把黄道上的1段叫做1宫。这样,黄道上的12段便成了“黄道十二宫”。黄道十二宫的名称与黄道附近的12个星座类似,即白羊宫、金牛宫、双子宫、巨蟹宫狮子宫室女宫天秤宫天蝎宫人马宫摩羯宫宝瓶宫双鱼宫
黄道
虽然黄道十二宫的名称与黄道附近的13个星座的名称相同,但它们有本质的差别。黄道十二宫表示太阳在黄道上的位置,宫与宫的大小是固定的。都是30度,太阳进入每一宫的时间基本上是固定的,每年3月21日前后太阳来到春分点,进入白羊宫;6月22日左右来到夏至点,进入巨蟹宫;9月21日前后来到秋分点,进入天枰宫;12月22日左右来到冬至点,进入摩羯宫。一个人在自己的生日时,太阳正好经过自己的星宫,所以一个人是不能在自己生日时看到自己所属星座的。
但是,2000年前的情况却不是这样,因为在太阳和月亮的引力作用下,地球自转轴在天空不是固定地指向同一位置,而是在天空转圈子。这种现象叫做岁差。由于岁差的原因,2000年前的上述4个时间太阳分别在白羊宫、巨蟹宫、天秤宫摩羯宫。与黄道十二宫不同,黄道附近的13个星座的大小不相同,例如双鱼座的宽度达49度,而巨蟹座的宽度只有21度;12个星座也不一定位于黄道上,而是分布在黄道两边各8度的区域。
黄道星座名称经过多次变迁,很多与神话有关,多数是以动物名称命名。 [1]黄道带最早以黄道十二星座为标志,被平均分成12份,称“黄道十二宫”,“宫”有“居住”之意,是日、月、行星每走一段都要歇歇脚的意思, “黄道十二宫”划分法后来传到古希腊古印度阿拉伯以及整个欧洲,在隋代传入中国。 [1]

黄道星座

地球是一个近似球形的天体,如果站在地球上看天空,天空也是一个球形(简称天球),天上的星星就像是镶嵌在这个天球上的宝石。 [2]如果人们把浩瀚的宇宙看成一个天球的话,那么宇宙中的88个星座则把整个天球分成了北天球和南天球两大部分。根据每个星座的大部分面积是在北天或在南天,分别被称为北天星座或南天星座。根据这种划分法,北天星座有28个,南天星座有48个,另外13个为黄道星座。
黄道经过88个星座中的13个,除了蛇夫座的一小部分之外,其余的黄道星座从春分点所在的双鱼座数起,它们是双鱼座、白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、处女座、天秤座、天蝎座、蛇夫座,人马座、摩羯座、宝瓶座,统称为“黄道星座”。
黄道星座
黄道星座名称确实经过多次变迁,很多与神话有关,多数是以动物名称命名。九大行星中,除了冥王星之外,轨道倾角最大的是水星,达7°,其余行星轨道倾角一般都在1°~3°之间,冥王星则超过17°。这表明,除了冥王星之外,其他所有行星不管它移动到了什么地方,它们在星空中的位置永远是在黄道两侧不远的天空范围内,它们经常在这个或那个黄道星座里出现或经过,从不到其他星座里去。黄道两侧各8°,共16°宽的天区,被称为黄道。
黄道带是日月行星等天体出没的场所,是它们经天而过的走廊。除了这种特性外,黄道星座的大小也是各不相同。最大的黄道星座是处女座,它所占天球上的面积为1294平方度,是整个天球面积41253平方度的1/32多。狮子座也是比较大的黄道星座,面积约947平方度。面积列在最后两位的黄道星座是白羊座和摩羯座,分别为441和414平方度。最小黄道星座的面积只及最大的1/3还不到。
黄道环天球一周为360°,可是13个黄道星座在东西方向上并非都一般长,有长有短。最长的是室女座,在黄道上长44°,几乎是黄道全长的1/8;最短的是巨蟹座,只有20°。
近代,由于地轴运动周期和岁差的问题,蛇夫座已经从赤道带星座进入黄道星座。
注意:黄道的十三个星座属于天文学,与个人所属星座日期不同。
星座正名
星座别名
星座日期
星座符号
白羊座
牡羊座
04.19~05.13
金牛座
牡羊座
05.14~06.20
双子座
阴阳座
06.21~07.19
巨蟹座
天蟹座
07.20~08.19
狮子座
天狮座
08.20~09.15
室女座
处女座
09.16~10.30
天秤座
天平座
10.31~11.22
天蝎座
天口座
11.23~11.29
蛇夫座
蛇遣座
11.30~12.17
人马座
射手座
12.18~01.18
摩羯座
山羊座
01.19~02.15
宝瓶座
水瓶座
02.16~03.11
双鱼座
水鱼座
03.12~04.18