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主题:对于视黄经的疑惑,请高人指教

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对于视黄经的疑惑,请高人指教  发帖心情 Post By:2009/2/15 18:54:00

对于视黄经的疑惑,请高人指教

由于春分西移,地球公转一个回归年,在轨道并没有运行360度。而是差50.29"(这就是岁差)。

那么视黄经从0度(春分点)转到360度(下一个春分点)时,地球的真近点角是不是也从θ角转到θ+360度的位置(θ为春分点时的真近点角?

从《天文算法》一书,我看到真近点角,平近点角,偏近点角这三者虽然变化速度不一样。但似乎都是360度为周期的。

即在一星体公转周期内(对应地球应当为恒星年),平近点角以匀速转过360度。

真近点角是先快后慢转过180度然后,由慢变快再转过180度,最后也是在360度的地方与平近点角重合的。偏近点角与真近点角类似,先快后慢,再由慢变快。也是在360度的地方与平近点角重合的。(其实在180度的地方也是重合的。)

那么视黄经转360度时,真近点角转过的角度应当小于360度的。

看来用开普勒方程求解角度时,并没有把春分西移考虑进去的。也许用质点模型,纯二体理论,是没有春分西移,近日点进动这些问题的。

不知我的理解有没问题?若有问题又出在哪?

请高人们指教。

请许兄有空时回复一下。谢谢。


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xjw01
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  发帖心情 Post By:2009/2/15 23:22:00

这是您对轨道的理解有较多偏差造成的。

在一个理想的惯性坐标系中(比如使用ICRF坐标系或J2000惯性黄道坐标系)我们来观差轨道要素的变化,就会发现行星的平均轨道的近点会发生移动,月球也一样,不管月球的轨道多么的不规律,但从动力学的角度分析,月球的近点一样会移动(可以拿很多个周期来平均)。类似的,轨道离心率也会随时间发生变化,几万年后,地球轨道会变得更圆。总之,轨道要素是会发生变化的。轨道要素是描述轨道形状特征的参数,与岁差没有关系啊!不管在地球上,还是在另外一个遥远的星球上观测某一行星的轨道,理想结果应是一样的,可能不同的是描述形式的不同。比如,我说这桶水用电子称称得4斤重,李四说这桶水在天平上与2升水一样重,不同的测量方法得到不同数值,但结果是一致的。

 50.29"是黄经总岁差,这主要赤道自身移动造成的,也就是说主要是地球自转造成的,地球转自个的,行星轨道也安照它自已的规律运行着,二者没有直接相关。

  但是,如果你在当日分点坐标系中(本身含有岁差的坐标系)观测近点的变化,那么近点的变化就会含有岁差,而也它所含的岁差影响量也不会刚好就是50.29",需要进行一些坐标的变换处理。

一般,平近点角、真近点角在轨道面上描述。《天文算法》第30章,有一个图,它给出了天体平黄经等要素的图解。

要注意,用开普勒方程求解天体位置,所得的是轨道面上的坐标,还应通过坐标旋转的方法转换到黄道坐标或赤道坐标,坐标旋转时需要使用到升交点黄经、轨道与黄道的交角等要素。

总结:岁差固然重要,但理解天文学问题不要因岁差问题而过份影响我们的思维,当我们抛开岁差,在惯性坐标系中考虑问题,我们的思路往往会更清晰。当我们需要视位置的时候,再把坐标系旋转到当日分点坐标(含岁差)就可以了。

岁差的后果:春风点(天球上的一颗假想恒星)以每年50.29"的速度相对J2000惯性黄道坐标向西移动,非旦如此,它还向南微移。所以,我们描述岁差仅靠一个50.29"是不够的,至少还需要另外两个岁差量:黄赤交角的变量化、黄道相对于J2000黄道的夹角。或者,我们也可以通过另一组参数计算岁差:当日赤道与J2000黄道的夹角w、当日赤道与当日黄道的夹角E、J2000黄道上的黄经岁差、当日赤道上被两个黄道截下的那段赤经岁差x。我们常用的岁差参数有12个左右,黄经总岁左只是其中的一个,不过已知期中的几个参数,可以使用数学方法导出另外几个。《天文算法》中的坐标变换公式多得让我数不清,而我在编写《寿星万年历》是只用了一个,即黄赤变换公式,其它的坐标变换大多只需在此基础上变形一下就可以了,只要明白了坐标变换原理,大部分公式在程序设计时都显得很多余。就连周日视差修正我都放弃使用公式,直角用高中解析几何的方法在直角坐标系中变换,简洁明快,运行速度也快。天文学家们总是想方设法把坐标变换用一个公式来表述,以途简化手工计算,有了计算机,这些公式大多难用的要死。再比如说,行星光行差的计算,如果使用公式化的球面方法计算别提有多烦麻,而在DE406或VSOP等方法中,计算星行速度轻而易举,在此基础上做一些加减法计算就可得光行差。反正,视坐标中的各种修正(如岁左、光行差、视差)等等,主要是坐标系本身的问题,与行星轨道是“椭圆”还是“圆”还是“方形”没有直接的历害关系。

所以说,你把真近点与岁差放在一起,我一时不明白你要表达的真正意思。

我也曾利用开普勒方法求解八行星及月亮的运动,当时我在J2000坐标系中计算,一切正常啊。如果你想在当日黄道坐标系中计算,请务必使用相应的轨道要素,不要弄错了。


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  发帖心情 Post By:2009/2/16 10:49:00

以下是引用xjw01在2009-2-15 23:22:00的发言:

这是您对轨道的理解有较多偏差造成的。

...................................

所以说,你把真近点与岁差放在一起,我一时不明白你要表达的真正意思。

我也曾利用开普勒方法求解八行星及月亮的运动,当时我在J2000坐标系中计算,一切正常啊。如果你想在当日黄道坐标系中计算,请务必使用相应的轨道要素,不要弄错了。

我的疑惑就是地球转了一个回归年时,其实还没有转到360度.(差了一点点.).而转了一个恒星年(若是理想的椭圆,这个恒星年就是公转周期了.)才会转到360度.

但转换成视黄经时,从春分点(0度)(或者冬至点也行)转到春分点(360度),还是按360度处理的.所以我才觉得春分点转360度与恒星年的一周360度不是同一回事.

看来我还是对坐标转换没搞明白.

以后还得继续在这方面研究研究.

谢谢许兄的指教.


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  发帖心情 Post By:2009/2/16 14:20:00

恒星年的归算:是以遥远的“恒星”为背影参照来测量太阳运动的,所以称为“恒星年”。如果以J2000坐标及分点(这个春风点就是假想的恒星)为参照,就可以得到恒星年。由于归算的方法不同,所得到的恒星年也不会完全相同。想想看就明白了,太阳运动轨道中是一条封闭的圆形曲线,所以你想描述太阳运动到低转过多少度就很麻烦,我们有多种方法描述,比较理想的一种方法就是使用积分方法算出曲线的长度,这线曲线的长度常常以各种岁差量表达出来,在此基础上可归算出恒星年、回归年。当然,你不想进行麻烦的岁差计算,你在J2000坐标系中测量太阳黄经的变量,其周期与恒星年的周期是十分接近的。当积分后的长度为2*3.14159...,就是360度。

  经典天文学上有许许多的名词,不过大多都没有超出高中物理学的运动学、动力学范围,所超出的只是数学部分。您仔细分析一下坐标关系,应该可以理解的。你用我在本论坛中给的B03或P03岁差表达进行一些坐标变换,只要成功一次,你一定会明白这当中的变换原理,注意了,不要去抄公式,抄公式你可能永远不明白其原理,你就用球面三角其本公式、空间向量计算(如点乘、叉乘)。或者说,抄公式前,自己推导一下这个公式也可以。

  顺便说明一下,直角坐标系比球面坐标系要先进许多,直角坐标系是近现代数学的东西,从高中开始,我们就比较系统的学习了这种坐标系。直角坐标系是最近几百年才发明的,许多问题相不明白,你就放到直角坐标系中考虑一下。相反,球面坐标系则十分古老。比如,在直角坐标系中可以轻松利用向量法计算坐标。再比如说,《寿星万年历》中,计算日食,基本都使用直角坐标系完成关键计算的。求日食中心线,就是求日月连线与地球的交点,当给出某一些刻的日、月、地的直角坐标,你肯定有办法算出中心日食的位置,但改用球面坐标求角,那就麻烦了。

  总之,您要自信,一定要相信:我们从小学到大学,所学习的数理知识是具有一定的先进性的,解决经典天文学问题是够用的,我们所缺的主要是具体问题的解题思路。

 在使用VSOP或DE405计算星历及相关应用中,用的是运动学知识,动力学知识很少。


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