太阳日为什么比恒星日长,恒星年为什么又比回归年长

太阳日为什么比恒星日长,恒星年为什么又比回归年长
太阳日为什么比恒星日长,恒星年为什么又比回归年长

太阳日为什么比恒星日长,恒星年为什么又比回归年长

首先,恒星日与太阳日的定义是不同的.
恒星日是地球转过360°后,与远处的恒星处于同一角度时的时间,对于地球来说,恰好转过360°.
而地球日是太阳光两次直射地球某一点（即太阳高度角最大,不一定是90°,随纬度和季节变化）时的时间差.这样一来,二者就有了差异.
地球在自转的同时,还在围绕太阳公转,如果我们认为远处的恒星是不动的（虽然肯定恒星有位移,但用作时间标准,必须选取位置足够远、位移足够小的恒星.何况只有20几个小时,任何恒星也跑不了多远）,那么就必须考虑地球在自转一周的时间内,在公转轨道是转过的角度.就如图中所示,太阳昨天的直射点是P点,同时也正对着恒星A（就是图中的那颗恒星）,当地球由A点自转到再一次正对着恒星A的P点时,是在图中的B点那个位置,此时P点再一次正对着恒星A,相对于恒星A来说,地球已经转过了一周（360°,一个恒星日）,这是恒星日的定义.
但你看一下,当P点正对着恒星A时,是否也正对着太阳呢?还没有,还差一个很小的角度（图中为了表示清楚,这个角度放大了）,这个角度就是恒星日与太阳日之间的差.地球还需要继续自转一定的角度,让P点再次正对着太阳,才是一个太阳日,这是太阳日的定义.
但地球在继续自转的同时,在公转轨道上也要移动一点,要移动到上图中的C点的位置,P点才正对着太阳,而这时P点已经不是正对着恒星A了,已经转过去了,转过的角度也是恒星日与太阳日之间的差.这个差按照角度说,是59′,按照时间说,是3分56秒.
就是说,地球只需要23小时56分4秒,就可以自转360°,完成一个恒星日.而地球必须花费24小时整,自转360°59′,太阳才能再一次直射地面上的同一点,完成一个太阳日.
换句话说,恒星日比太阳日的时间短3分56秒；太阳日比恒星日,地球需要多自转59′的角度.
 
关于恒星年和太阳年.
恒星年是地球绕太阳一周实际所需的时间间隔,也就是从地球上观测,以太阳和某一个恒星在同一位置上为起点,当观测到太阳再回到这个位置时所需的时间,只在天文学上使用.一个恒星年等于365.25636个平太阳日或365日6时9分10秒.
而太阳年（也叫回归年）是太阳中心在黄道上连续两次经过春分点（或秋分点）的时间间隔,即太阳连续两次直射于北回归线（或南回归线）的时间间隔.”其周期约为365日5时48分46秒.回归年稍短于恒星年约20分24秒 .这个时间称为岁差.
一个恒星年大致等于1.0000385回归年(1 + 1/26000回归年).
对于岁差的形成原因,一直众说纷纭.有用太阳围绕银河系公转解释的,有用太阳系其它行星对地球公转轨道和公转速度的摄动解释的,也有用“固体潮汐”和地球地核、地幔、地核的较差转动来解释的.各有各有道理,但目前看来用地球的较差转动来解释可能靠谱一点.
这个解释比较复杂,就不多说了.

我们知道，地球自转与公转方向都是自西向东，由于自转的同时也在绕太阳公转，于是产生了恒星日与太阳日的不同，目前太阳日比恒星日短3 分56秒。但当地球自转方向与公转方向相反时，太阳日与恒星日的关系如何？其长度各是多少呢？很多人想当然地认为，太阳日比恒星日短3分56秒。果真如此吗？其实不是这样。
如右图（图中地球逆时针公转），S为太阳，E为地球，太阳和恒星此刻位于P点的上中天，当地球转到P2时...

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我们知道，地球自转与公转方向都是自西向东，由于自转的同时也在绕太阳公转，于是产生了恒星日与太阳日的不同，目前太阳日比恒星日短3 分56秒。但当地球自转方向与公转方向相反时，太阳日与恒星日的关系如何？其长度各是多少呢？很多人想当然地认为，太阳日比恒星日短3分56秒。果真如此吗？其实不是这样。
如右图（图中地球逆时针公转），S为太阳，E为地球，太阳和恒星此刻位于P点的上中天，当地球转到P2时，刚好完成了360°自转，即一个恒星日，其长度为23小时56分4秒，即图中的T2。
若地球也呈逆时针方向自转（即自转方向与公转方向一致），当P点转到P3的位置时，发现太阳再次位于上中天，则T3为一太阳日，地球此时多自转了59′（即图中的角B，图文不成比例），比恒星日长3分56秒。
若自转与公转方向不一致，如图，公转方向是逆时针，自转为顺时针，P点在转到P1位置时，就发现太阳位于上中天，所以T1就是太阳日了，与恒星日（自转360°）相比太阳少转了角A，从图中可以看出，角A小于角B，所以此时太阳日比恒星日短了不到3分56秒。
因此可对太阳日与恒星日的关系作出如下结论（假设地球绕日公、自转速度不发生变化，且无岁差等的影响）：
1、无论地球自转和公转的方向如何，恒星日仍是地球自转的真正周期，其长度为23小时56分4秒。
2、若地球自转方向与公转方向一致，则太阳日比恒星日长3分56秒。
3、若地球自转方向与公转方向不一致，则太阳日比恒星日短了不到3分56

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恒星日也叫地球日，恒星日以恒星为参照物，太阳日以太阳为参照物。
一个恒星日，地球自转了360度，用时23时56分4秒。
一个太阳日，地球自转了360度56分，用时24小时。
太阳时系统和恒星时系统两者的差别在于地球自转的同时也在绕太阳公转。
已知地球公转一周为365.2564日，则地球日平均角速度为365度÷365.256日=0.98561度。即59'8".196....

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恒星日也叫地球日，恒星日以恒星为参照物，太阳日以太阳为参照物。
一个恒星日，地球自转了360度，用时23时56分4秒。
一个太阳日，地球自转了360度56分，用时24小时。
太阳时系统和恒星时系统两者的差别在于地球自转的同时也在绕太阳公转。
已知地球公转一周为365.2564日，则地球日平均角速度为365度÷365.256日=0.98561度。即59'8".196.。
当地球自转一周后，即完成一恒星日后还需绕过θ=59'8".196.才能完成一太阳日。
那个59分这么来的。
回归年是太阳黄经变化360°的时间间隔。
恒星年是恒星连续两次过春分点的时间差。
两者有略微的差别是因为地轴的进动。
首先得了解什么是地轴的进动。
南北天极在天球上的移动，反映了地轴在宇宙空间的运动，叫地轴进动。地轴进动是指地轴绕黄轴的圆锥形运动。地轴进动的具体情况，可以归纳为如下几条：
——圆锥形运动的圆锥轴线，垂直于地球轨道平面，指向黄极。
——圆锥的半径为23°26′，就是黄赤交角。
——进动的方向向西，同地球自转（和公转）方向相反。“退行”就是这个意思。
——进动的速度是每年50.29〃，周期为25 800年。
而地轴进动使得地球上的季节变化周期──回归年，稍短于太阳沿黄道运行一周的时间──恒星年，这是因为回归年的度量是以春分点为参考点的，而春分点因地轴进动而持续西移。正是由于地轴进动的这种表现，我国天文学历来把它叫做"岁差"。
因为春分点是第二赤道坐标和黄道坐标系的原点，由于它向西移动，对于赤道坐标系恒星的赤经和赤纬，都经常在改变着；对于黄道坐标系，只有恒星的黄经每年增加50″.29而黄纬则不变。

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