基本介紹
- 中文名：總歲差
- 外文名：general precession
- 學科：天文學
- 釋義：地球軸和黃道面在空間的歲差運動
- 組成：赤道歲差和黃道歲差
- 相關概念：歲差、章動
歲差與章動,赤道歲差,黃道歲差,總歲差與歲差模型,總歲差概念,歲差模型,
歲差與章動
地球接近於一個赤道隆起的橢球體，在日月和其它天體引力對地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽運行時，自轉軸方向不再保持不變，從而使春分點在黃道上產生緩慢西移，此現象在天文學上稱為歲差。歲差主要包括赤道歲差(日月歲差)和黃道歲差(行星歲差)。在歲差的影響下，地球自轉軸在空間繞北黃極順時針旋轉，因而使北天極以同樣方式繞北黃極順時針旋轉。
在天球上，這種順時針規律運動的北天極稱為瞬時平北天極（簡稱平北天極），相應的天球赤道和春分點稱為瞬時天球平赤道和瞬時平春分點。在太陽和其它行星引力的影響下，月球的運軌道以及月地之間的距離在不斷變化，北天極極順時針旋轉的軌跡十分複雜。如果觀測相時的北天極稱為瞬時北天極(或真北天極)，相應的天球赤道和春分點稱為瞬時天球赤道春分點(或真天球赤道和真春分點)。則在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極將繞瞬時平北天極產生旋轉，軌跡大致為橢圓。這種現象稱為章動。
圖1
圖1章動本質上是地球自轉軸歲差運動的一部分，是地球瞬時自轉軸繞其平均位置的旋轉，振幅約為9''。其主要項與月亮軌道升交點的黃經有關，周期為18.6年。這一項的影響微乎其微，因而在尋找點源的工作中可以考慮章動的影響。
歲差和章動共同影響，使得真天極繞著黃極在天球上描繪出一條波狀曲線，如圖1。
赤道歲差
在日、月的引力作用下，地球自轉軸的空間指向並不固定，呈現為繞一條通過地心並與黃道面垂直的軸線緩慢而連續地運動，大約25800年順時針向(從北半球看)旋轉一周，描繪出一個圓錐面。此圓錐面的頂角等於黃赤交角
。於是天極在天球上繞黃極描繪出一個半徑為
的小圓，也使春分點沿黃道以與太陽周年視運動相反的方向每25800年旋轉一周，每年西移約50.3"。這種由太陽和月球引起的地軸的長期進動(或稱旋進)稱為赤道歲差(或日月歲差)。
赤道歲差可用近代的天文和測地技術(如VLBI、LLR等)的觀測確定。赤道歲差的主要部分為日月歲差，此外還包括行星對赤道的直接和非直接的影響、非日月非行星的影響(如海洋、大氣產生的影響)等。行星對赤道的直接影響是指行星對地球產生的力矩的常數部分。行星對赤道的非直接影響(亦稱planetary-tilt effects)是指行星對月球軌道和地球軌道的攝動影響。非日月非行星的影響在目前的研究中均未被考慮。另外還需考慮兩個二階效應，一是地球赤道隆起對月球軌道的影響，引起月球軌道運動和地球自轉運動禍合的二階效應(亦稱Jz-tilt effect)，另一是章動運動本身引起對地球軸的章動禍合的二階效應。赤道歲差在改正了上述所有這些影響後，得到了日月歲差。
赤道歲差是由太陽和月亮(其影響各占三分之一和三分之二)的引力對地球隆起部分的攝動引起的，它使得春分點在固定黃道面上向西移動，速率達50.39"/年。
由於赤道歲差會使春分點在黃道上向西移動，觀測曆元 t 的春分點移動量(相對於參考曆元J2000. 0時的平春分點)可用下式計算：
式中，T為參考曆元丁2000.0(丁D=2451545.0)至觀測曆元t之間的儒略世紀數，JD為觀測時刻的儒略日。
黃道歲差
除日月對地球的引力外，還有其他行星對地球的引力作用，儘管這種力很小，不足以改變地軸在空間的方向，但它能使地球繞日公轉不嚴格遵守克卜勒定律，而使黃道面平移，這種由於行星引力的攝動作用而使黃道面產生的變化叫做黃道歲差(或行星歲差)。在黃道歲差的影響下，黃赤交角緩慢地變小，每百年約47秒，這一數值與日月歲差引起的地軸每年轉動50.37秒相比是很小的
黃道歲差是由於太陽系內其它行星對地球產生引力作用，亦稱行星歲差，這些力垂直於地球的瞬時軌道面而改變黃道相對於慣性參考系的定向。黃道歲差使得春分點以12.5"/世紀的速率在固定的黃道面上西退，伴隨著黃赤交角以46.8"/世紀的速率減小。由於黃道歲差而使春分點在天球赤道上的東移量
以及黃赤交角
的計算公式如下：
總歲差與歲差模型
總歲差概念
在考慮赤道歲差(日月歲差)和 黃道歲差(行星歲差)時，分別認為黃道或赤道是不動的，事實上黃道與赤道是在一起運動，他們運動的總效差即為總歲差。當時間間隔足夠小時，總歲差的影響可以認為是上述的日月歲差與行星歲差結果的簡單迭加。
歲差模型
（1） IAU1976歲差模型(L77模型)
黃經總歲差的計算公式為：
交角歲差的計算公式為：
該模型存存在以下缺點：
1）用該模型求得的歲差值與實際觀測值之間符合不夠好；
2）該模型與IAU2000章動模型的精度不匹配；
3）該模型中只展開至立方項，需加以擴展，而且黃道的定義也是旋轉的。
（2）IAU 2000歲差模型
IAU 2000歲差模裂只是在IAU 1916歲差模裂的基礎上簡單地對黃經歲差的速率和交角歲差的速率進行了改正，如下：
其中，century表示世紀。
該模型存在一下缺點：
1）僅使之與VLBI測得的歲差速率能較好地相符。第一個缺點作了部分修正，自然不能令人滿意。
2）被IAU 2006歲差模型所取代。
（3）IAU 2006歲差模型。
